煤氣化工藝氧氣加熱介質的節(jié)能優(yōu)化

王凱 劉丹丹(淄礦集團內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017313)

0 引言

煤氣化技術是指把經(jīng)過適當處理的煤送入反應器如氣化爐內(nèi)，在一定的溫度和壓力下，通過氧化劑(空氣或氧氣和蒸氣)以一定的流動方式(移動床、流化床或攜帶床)轉化成氣體，得到粗制水煤汽，通過后續(xù)脫硫脫碳等工藝可以得到精制一氧化碳氣。

1857年，德國的Siemens 兄弟最早開發(fā)出用塊煤生產(chǎn)煤氣的爐子稱為德士古氣化爐。這項工藝引進中國后在二十世紀九十年代由山東省魯南化肥廠經(jīng)過廣大工程技術人員的努力，發(fā)明了自主知識產(chǎn)權的對置式四噴嘴氣化爐，目前已經(jīng)在國內(nèi)得到廣泛推廣應用，特別是兗礦集團煤化工項目在多處使用此技術，取得了顯著的經(jīng)濟效益。還有經(jīng)過其他許多開發(fā)商的開發(fā)，到1883年應用于生產(chǎn)氨氣。煤氣化技術是清潔利用煤炭資源的重要途徑和手段。

針對煤氣化工工藝的研究比較多，大多是項目升級優(yōu)化改造研究。崔富忠等人(2019)詳細講述了新天煤化工配套裝置煤氣水分離工藝，指出了煤氣水處理過程中存在的問題，提出優(yōu)化和改造建議；楊志強(2019)針對煤氣化工藝在節(jié)能減排中存在的問題，講述了合成氣冷卻器積灰等問題，分析了煤氣化洗滌循環(huán)水處理技術，為技術升級改造提供參考。綜合前人的研究可知，煤氣化工藝氧氣加熱介質的節(jié)能優(yōu)化能夠升級技術，改進設備，通過鍋爐水加熱氧氣，氧氣流量與溫度達到了蒸汽加熱效果，滿足生產(chǎn)需求。

1 煤氣化工藝氧氣加熱介質節(jié)能工藝

1.1 工藝流程介紹

氧氣預熱器是氣化車間氣化崗位重點設備，其作用是將空分送來的氧氣進行加熱，防止低溫氧氣在氧蒸汽混合器中將中壓過熱蒸汽冷凝，產(chǎn)生冷凝水影響粉煤的霧化與氣化爐燃燒室內(nèi)流場變化影響氣化反應。氧氣預熱器采用蒸汽對氧氣進行加熱，設計小時消耗蒸汽3.791t，將25℃的氧氣加熱至180℃，蒸汽凝液由換熱器下部排出送入工藝水罐循環(huán)利用。

1.2 煤氣化工藝氧氣加熱介質存在的問題

由于過熱蒸汽富余量不足，在實際生產(chǎn)運行中常因過熱蒸汽不足，被迫切除氧氣加熱蒸汽，造成氧氣溫度低、流速慢，燃燒室內(nèi)火焰流場改變，不利于粉煤在氣化爐內(nèi)充分燃燒，縮短粉煤燒嘴使用壽命，影響氣化爐穩(wěn)定、長周期運行。

2 煤氣化工藝氧氣加熱介質節(jié)能流程

2.1 改造工藝流程

將氧氣預熱器加熱介質由中壓蒸汽改為鍋爐水，由中壓鍋爐水泵出口引出一路DN50 分支，進入氧氣預熱器進口，在氧氣預熱器出口管增加調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)被加熱氧氣溫度，換熱后的鍋爐水進入氣化爐鍋爐水盤管回水管線，送至汽包進行再升溫，鍋爐水循環(huán)利用。

2.2 優(yōu)化所用主要設備及管線

優(yōu)化所用主要設備等見表1。

表1 所用設備資料氧氣預熱器利舊 規(guī)格尺寸：Φ400×5988

3 煤氣化工藝氧氣加熱介質節(jié)能優(yōu)化解決的主要問題

減少中壓蒸汽消耗量：加熱介質由氧氣預熱器改為鍋爐水，此部分蒸汽管線，小時節(jié)約蒸汽3.791t。

減少設備改動：氧氣預熱器采取利舊方案，通過調(diào)整操作壓力和設置安全閥的方式，滿足改造工藝要求。

利用現(xiàn)有工藝，實現(xiàn)技術創(chuàng)新：在不改變工藝，不外加系統(tǒng)或設備的同時，僅通過改造加熱介質實現(xiàn)本次改造。

4 煤氣化工藝氧氣加熱介質節(jié)能優(yōu)化改造

項目改造通過進行詳細設備核算、工藝流程研討、技術設計，并經(jīng)設計院審查具備合理性、安全性，且改造可以實現(xiàn)節(jié)本降耗，具有可實施性，流程見圖1。

圖1 煤氣化工藝氧氣加熱介質節(jié)能優(yōu)化改造流程圖

5 結語

通過不同負荷生產(chǎn)試驗，掌握改造加熱介質后實際氧氣預熱器性能，通過對不同負荷試驗掌握實際生產(chǎn)中氧氣溫度參數(shù)，以便為實際生產(chǎn)提供可靠數(shù)據(jù)，通過對氧量及加熱鍋爐水量調(diào)整，測試氧氣預熱器能否達到原設計效率。經(jīng)實際測試結果證明，通過鍋爐水加熱氧氣，氧氣流量與溫度達到了蒸汽加熱效果，滿足生產(chǎn)需求，運行穩(wěn)定可靠。試驗結果見表2。

表2 實驗結果