N₂/CO₂在殼牌煤氣化技術(shù)中的應(yīng)用研究

沈志偉

摘 要：N2/CO2系統(tǒng)在煤氣化生產(chǎn)中具有不可替代的作用，不但能夠滿足氣化爐工況使用要求，同時也是切實保障安全生產(chǎn)水平，提升生產(chǎn)效率的必要條件。本文首先介紹了N2/CO2系統(tǒng)的相關(guān)特征與基本功能，其次探討了N2/CO2系統(tǒng)在煤氣化技術(shù)應(yīng)用與工藝生產(chǎn)中的價值、作用，希望可以進一步改善技術(shù)應(yīng)用水平，促進行業(yè)的穩(wěn)定高速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：殼牌煤氣化;N2/CO2;技術(shù)應(yīng)用

在煤氣化生產(chǎn)過程中，氮氣、二氧化碳氣體就如同人類的血液一樣，一直在裝置內(nèi)充當(dāng)運輸?shù)墓ぷ?。所以，一旦N2/CO2系統(tǒng)出現(xiàn)問題，勢必會導(dǎo)致生產(chǎn)裝置內(nèi)部的氣氛出現(xiàn)破壞，工況遭受波動影響，進而出現(xiàn)安全生產(chǎn)問題并影響生產(chǎn)效益。為了解決該問題，N2/CO2系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定是必要條件。現(xiàn)就N2/CO2系統(tǒng)的定義與基本分類等情況探討如下。

1 N2/CO2系統(tǒng)概述

在煤氣化生產(chǎn)過程中，N2/CO2系統(tǒng)以及純氮氣系統(tǒng)是工藝中最常見的系統(tǒng)類型。其中，N2/CO2系統(tǒng)屬于ASU裝置供應(yīng)氮氣搭配二氧化碳生產(chǎn)設(shè)備來進行氣體供應(yīng)的。在裝置的開停車過程中，分別會通過機組持續(xù)供應(yīng)的方式來達到理想的N2/CO2系統(tǒng)環(huán)境，等待甲醇裝置供應(yīng)足夠的二氧化碳氣體后才會啟動相應(yīng)的機組來進行氣氛的補充，從而滿足氣化裝置的分配要求。等待整體配比完善后，啟動氣化裝置與管道設(shè)備，達到多管自動分配的效果。

ASU裝置中出來的混合氣體會被劃分為兩個類型進行分別發(fā)送，其中一個部分會經(jīng)過DN80通道，進入到反吹氣系統(tǒng)當(dāng)中，在系統(tǒng)加熱與緩沖處理的條件下，再次進入到氣化爐的冷凝段并經(jīng)過過濾器處理，隨后一部分經(jīng)過管道進入到高壓氮氣的緩沖罐內(nèi)部，達到相應(yīng)的協(xié)調(diào)效果。

純氮氣系統(tǒng)則通過管道DN200進入到純高壓氮氣緩沖設(shè)備當(dāng)中，經(jīng)過系統(tǒng)降壓升級處理后達到穩(wěn)定的環(huán)境氛圍。針對ASU裝置而言，正常條件下氮氣會通過空分裝置直接供應(yīng)，所以常規(guī)條件下經(jīng)過降壓即可達到預(yù)期的氮氣壓力。LLP氮氣經(jīng)過DN管網(wǎng)予以輸送，在使用過程中二氧化碳不會投入到氮氣系統(tǒng)當(dāng)中，此時可以結(jié)合氮氣的實際使用情況采取LLP氮氣管路進行氮氣的補充操作，不過此時一定要避免出現(xiàn)系統(tǒng)氣體進入到純氮氣系統(tǒng)當(dāng)中導(dǎo)致的雜質(zhì)，影響后續(xù)的氣氛補充。正常生產(chǎn)情況下，一旦出現(xiàn)二氧化碳機組跳車問題，需要特別關(guān)注氮氣、二氧化碳系統(tǒng)的裝置運行條件，可以有效降低安全事故風(fēng)險。

2 N2/CO2在殼牌煤氣化技術(shù)中的應(yīng)用

N2/CO2系統(tǒng)在煤氣化生產(chǎn)中具有不可替代的功能，其在殼牌煤氣化生產(chǎn)中的應(yīng)用可以劃分如下幾個部分進行分別講解。

2.1 VHP氮氣/二氧化碳

VHP N2/CO2系統(tǒng)的主要用戶為氣化爐激冷段，該段的環(huán)境為合成氣冷卻器以及入口十字架反吹系統(tǒng)，經(jīng)過系統(tǒng)控制與影響后，每間隔15min會進行一次反吹操作，此技術(shù)流程的主要功能是避免區(qū)域內(nèi)灰塵積累。十字架反吹則是采取10min一次的反吹模式，主要用于解決冷卻器附近入口積灰問題，該位置一旦出現(xiàn)積灰嚴重的問題需要對其進行處理，如果停車不及時可能會導(dǎo)致設(shè)備損壞。

2.2 HP氮氣/二氧化碳

HP N2/CO2系統(tǒng)的應(yīng)用要根據(jù)穩(wěn)定與否進行區(qū)分對待。針對不穩(wěn)定的管網(wǎng)區(qū)域，其主要的目標用戶為煤粉鎖斗，該區(qū)域的功能在于充壓，能夠通過HP N2/CO2系統(tǒng)來滿足氣化負荷的實際要求，將壓力值設(shè)置到核定水平，從而有效降低管網(wǎng)的持續(xù)波動與負面影響。管網(wǎng)壓力較高或者氣化負荷較高的情況下，壓力的設(shè)置水平也需要相應(yīng)的增加。穩(wěn)定管網(wǎng)主要針對一些對于壓力穩(wěn)定性要求較高的用戶，包括的用戶有過濾器、煤粉給料倉等設(shè)備類型，這些區(qū)域均需要對底錐區(qū)域進行流化處理，通過煤粉收集設(shè)備來達到相應(yīng)的流速控制單元，滿足燒嘴運行的條件，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。氣化爐冷卻塔的外部會經(jīng)過吹掃處理的方式來達到正常運行狀態(tài)，儀表吹掃運行過程中不同類型的設(shè)備在壓力的設(shè)置上也會存在差異，主要的吹掃設(shè)備儀表經(jīng)過壓力表、煤閥設(shè)置后，能夠滿足儀表吹掃的要求。就目前來看，儀表吹掃的壓力較低，儀表測量容易出現(xiàn)失真情況，一定程度上無法真實反映出相應(yīng)的工況條件，同時存在觸發(fā)后連鎖停車的風(fēng)險，所以需要特別注意全開條件下的吹掃壓力，提升管線波動狀態(tài)下的穩(wěn)定性，從而將工況的波動值控制在最低狀態(tài)。在對飛灰排放罐進行充壓時，需要特別關(guān)注溫度要求，盡可能借助于高壓N2/CO2系統(tǒng)來配合加熱器，將其優(yōu)先加熱到225℃后在進行安全閥的吹掃作業(yè)，可以有效提升作業(yè)效果。

2.3 HP純氮氣

HP純氮氣系統(tǒng)的主要用戶為激冷氣壓縮機，通過提供壓縮機密封氣的方式來提升系統(tǒng)的壓力水平，避免出現(xiàn)重復(fù)泄漏問題。在進行排渣罐充壓操作時，需要特別注意提升密封性，降低出現(xiàn)漏氣的風(fēng)險。而對于調(diào)和水緩沖罐進行充壓操作時，則應(yīng)該優(yōu)先解決調(diào)和水系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定的問題。采取反吹氣源操作能夠有效提升清理水平，實施惰性氣體保護則可以進一步改善氣體環(huán)境，促進氮氣的應(yīng)用效果。針對一些需要溫度控制要求的高壓氮氣加熱設(shè)備而言，加熱過程中需要做好單元內(nèi)部充氣錐的吹掃，不但可以有效降低灰塵影響，也可以達到流化處理的效果。針對系統(tǒng)進行熱氣密封并滿足氣管線吹掃作業(yè)要求。針對一些具有品質(zhì)要求的高壓氮氣過濾設(shè)備，可以采取開工燒嘴、煤燒嘴的氧氣管線，通過總管線吹掃作業(yè)來達到灰汽提的效果，盡可能確?；覊m能夠徹底清除。

2.4 LP氮氣與LLP氮氣

LP氮氣主要用于干燥、煤粉制備的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，作為惰性氣體，其同時兼顧了氣氛保護以及避免超溫超壓的角色。在磨粉機、熱風(fēng)爐當(dāng)中都具有廣泛的應(yīng)用。除此之外，LP氮氣系統(tǒng)還可以用于解決密封系統(tǒng)的作用，包括高壓密封以及低壓密封兩種情況下的密封要求。LP氮氣系統(tǒng)還具有一定的流化處理作用，比如說底錐的吹掃等情況下使用。LLP氮氣主要用于工藝水儲罐當(dāng)中，可以有效降低空氣中氧氣進入后帶來的腐蝕影響，提升了腐蝕防護的級別與效用。針對堿儲罐也可以達到相應(yīng)的腐蝕防護效果，能夠有效降低二氧化碳進入到堿液當(dāng)中的可能性，這樣就可以保護好堿液的整體品質(zhì)，避免出現(xiàn)堿液變質(zhì)的問題。

3 總結(jié)

綜上所述，N2/CO2系統(tǒng)的存在是煤氣化生產(chǎn)的必要條件，同時也是關(guān)鍵條件之一。協(xié)調(diào)N2/CO2系統(tǒng)，滿足工藝生產(chǎn)要求，可以顯著改善生產(chǎn)效益，降低生產(chǎn)安全風(fēng)險。在提升N2/CO2系統(tǒng)構(gòu)建水平的過程中，需要特別關(guān)注其功能，包括流體輸送運載、惰性保護以及密封保護等功能，通過加強工藝操作，降低負面影響的方式來保障裝置運轉(zhuǎn)正常，為促進煤氣化技術(shù)的合理應(yīng)用創(chuàng)造良好的條件。

參考文獻：

[1]韓立瓊.殼牌煤氣化磨煤單元常見故障及改造方案[J].當(dāng)代化工研究，2020（08）：51-52.

[2]張磊.試論殼牌煤氣化煤粉循環(huán)[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2019，39（06）：148-149.

[3]趙雨波.殼牌煤氣化裝置技術(shù)改造與工藝優(yōu)化[J].化工管理，2019（07）：183-184.

[4]范慧寧.殼牌煤氣化技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備設(shè)計探討[J].山西化工，2017，37（04）：112-114.

[5]夏正峰，孫中華.殼牌煤氣化爐的設(shè)備特性及技術(shù)管理探討[J].化工管理，2017（02）：178.