GE氣化技術(shù)降低成本方法探討

倪龍宇

(實(shí)聯(lián)化工(江蘇)有限公司,江蘇淮安 223001)

實(shí)聯(lián)化工(江蘇)有限公司(簡稱實(shí)聯(lián)化工)年產(chǎn)1 000 kt純堿項(xiàng)目采用GE氣化技術(shù)，年產(chǎn)45 kt合成氨作為中游產(chǎn)品。該氣化裝置設(shè)計壓力為6.5 MPa，氣化爐規(guī)格為Φ3.2 m×19.4 m，采用2開1備模式，單爐處理煤質(zhì)量流量1 000 t/d，最大質(zhì)量流量可達(dá)到1 350 t/d。氣化爐自2013年12月4日一次性投料成功后，至今已經(jīng)運(yùn)行7 a。通過對國內(nèi)各廠家多年經(jīng)驗(yàn)的吸收，結(jié)合該裝置的實(shí)際情況，筆者就實(shí)聯(lián)化工氣化裝置降低運(yùn)行成本的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)和探討。

1 裝置運(yùn)行現(xiàn)狀

實(shí)聯(lián)化工氣化裝置經(jīng)過多年的磨合，生產(chǎn)逐步穩(wěn)定，單爐連續(xù)運(yùn)行能力正常達(dá)到150～160 d，最高達(dá)到180 d(運(yùn)行期間需更換1次燒嘴)。氣化爐的開停完全做到了計劃性，下一步需要尋找降低生產(chǎn)成本的方法使企業(yè)效益最大化。

2 降低運(yùn)行成本的方法

筆者根據(jù)實(shí)聯(lián)化工的實(shí)際情況，通過不斷地摸索、改進(jìn)、優(yōu)化，針對GE氣化技術(shù)節(jié)能降耗的方法總結(jié)出一些經(jīng)驗(yàn)。

2.1 采取氣化爐先開后停的倒?fàn)t模式

GE工藝包設(shè)計時氣化爐一直是按先停后開的思路設(shè)計，大多數(shù)廠家多年來也一直延用此模式。每當(dāng)氣化爐運(yùn)行到達(dá)檢修周期必須停爐時，由于只能先停后開所以白白損失了較多的產(chǎn)量，造成了成本的上升[1]。通過對比分析影響氣化爐先開后停的各項(xiàng)因素，發(fā)現(xiàn)制約氣化爐先開后停的主要因素為設(shè)計時高壓灰水總量無法滿足3臺氣化爐同時在線。為此，增設(shè)1臺高壓灰水泵，最終完成了氣化爐倒?fàn)t時先開后停的改造。通過近4 a的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)對比，先開后停的倒?fàn)t模式每次僅損失2%～3%的液氨產(chǎn)量，而先停后開的倒?fàn)t模式每次會損失33%～35%的液氨產(chǎn)量，按液氨價格2 500元/t估算，僅此項(xiàng)改造每次開停車可降低成本110萬元。

2.2 深挖節(jié)水措施

GE氣化技術(shù)的水系統(tǒng)是一個閉路循環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的水絕大部分都經(jīng)過閃蒸、沉降等水處理過程后回到系統(tǒng)內(nèi)重新使用，少量的水通過外排送入污水處理單元(見圖1)。由于GE氣化技術(shù)的水系統(tǒng)是一個閉路循環(huán)系統(tǒng)，會造成水中氨氮、氯離子、鈣鎂離子等有害物質(zhì)聚集，導(dǎo)致水質(zhì)變差，所以必須通過一定量的新鮮水置換以維持水質(zhì)的平衡。氣化裝置外來新鮮水的途徑主要有2種：(1) 直接補(bǔ)充原水；(2) 動設(shè)備運(yùn)行機(jī)封水及部分液位計運(yùn)行沖洗水[2-3]。由于動設(shè)備機(jī)封水和液位計沖洗水基本是定量的，故想節(jié)省此部分水源消耗基本上沒有太大的實(shí)施空間。所以，降低原水用量以減少外來水源成為解決問題的關(guān)鍵。

2.2.1 磨煤水改用低壓灰水

原設(shè)計原水送入原水槽再經(jīng)過磨煤水泵增壓送入磨煤機(jī)，經(jīng)過改造將低壓灰水直接送入了磨煤機(jī)。改造后，既省去了磨煤水泵的電耗又降低了原水的使用成本，同時將空余的磨煤水槽改造為添加劑存儲槽，可謂一舉多得。

圖1 氣化裝置改造前內(nèi)部水流向示意圖

2.2.2 各界區(qū)沖洗水改用低壓灰水

原設(shè)計上使用原水沖洗設(shè)備、管線、地面，經(jīng)過改造后利用系統(tǒng)內(nèi)的低壓灰水替代了沖洗用原水。降低了原水使用成本，也減少了系統(tǒng)多余水量的產(chǎn)生，降低了外排水體積流量約10 m3/h。

2.2.3 細(xì)渣過濾機(jī)濾布沖洗水改用低壓灰水

原濾布沖洗水使用原水，原水壓力偏低，雖然水質(zhì)干凈，但是并不能達(dá)到較好的清洗效果，同時也增加了系統(tǒng)內(nèi)的外來水量，造成了排水的壓力。通過改造，用低壓灰水替代了原水，低壓灰水壓力為0.9 MPa，原水壓力才0.4 MPa，二者清洗效果相差甚遠(yuǎn)，采用低壓灰水降低了成本及外排水量。

2.2.4 撈渣機(jī)鏈條沖洗水改造

撈渣機(jī)設(shè)計上采用原水沖洗鏈條滾輪及刮板，通過運(yùn)行發(fā)現(xiàn)沖洗效果并不理想；同時，外來水源的增加，給外排水造成了壓力。經(jīng)過改造，在每個滾輪下方開落渣口，從根本上解決了煤渣聚集的問題，廢棄了原水沖洗水。

2.2.5 高低壓煤漿泵沖洗水改用低壓灰水

高低壓煤漿泵設(shè)備及管線設(shè)計沖洗用的原水被低壓灰水取代，效果較好。單從管線的沖洗來說，0.9 MPa的低壓灰水甚至做到了不用開煤漿泵，起到了節(jié)電的作用。

2.2.6 沉降槽底部反沖洗水改用低壓灰水

原設(shè)計反沖洗水為原水，改用低壓灰水后，反沖洗效果更好。

2.2.7 設(shè)計雨污分流裝置并回收雨水作為生產(chǎn)水

整個氣化裝置區(qū)設(shè)計有1套完整的雨水收集管網(wǎng)及收集池，雨季收集雨水送入污水處理單元，非雨季使用收集池內(nèi)及地下管網(wǎng)的雨水作為氣化裝置的生產(chǎn)補(bǔ)水。同時，在非雨季氣化裝置處理完內(nèi)部雨水后，逐步回收公司其他裝置區(qū)的雨水作為生產(chǎn)水使用。既減輕了整個公司外排的環(huán)保壓力，又降低了原水的使用成本。

2.2.8 回收排入污水廠的循環(huán)冷卻水

在消耗完雨水管網(wǎng)積水后，氣化裝置回收外排的循環(huán)冷卻水作為生產(chǎn)補(bǔ)水，維持整個水系統(tǒng)的平衡，不僅降低了氣化裝置自身原水的使用成本，而且降低了污水處理廠外排廢水的成本。

通過上述改造，除配置藥劑使用原水外，氣化裝置每日原水消耗量幾乎為零，極大地降低了生產(chǎn)成本。同時，氣化裝置每天消耗約700 m3外來水源，也降低了污水處理廠的處理成本。氣化裝置改造后內(nèi)部水流向示意圖見圖2。

2.3 回收凈化液氮洗尾氣

實(shí)聯(lián)化工中游產(chǎn)品為合成氨，凈化裝置會產(chǎn)生約5 000 m3/h液氮洗尾氣排放到火炬燃燒。原設(shè)計這部分氣體回收一部分作為氣化爐烘爐使用，但實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)由于熱值太低，僅能烘爐至200～300 ℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到氣化爐烘爐需求。若投資單獨(dú)回收這股氣體，由于其有效價值太低，投入成本和回報不成比例[4]。

針對上述情況，對凈化系統(tǒng)液氮洗尾氣進(jìn)行了改造，引出一部分作為火炬裝置的長明燈氣源，取代了原來長明燈的天然氣氣源。同時保留天然氣與液氮?dú)馕矚馇袚Q的功能，這項(xiàng)改造還成功申請了國家實(shí)用新型專利技術(shù)。僅此一項(xiàng)，天然氣的用量每年節(jié)省132萬m3，折合人民幣400余萬元。

圖2 氣化裝置改造后內(nèi)部水流向示意圖

2.4 提高關(guān)鍵部位及易損部位使用壽命

GE氣化技術(shù)整個流程中存在一些關(guān)鍵設(shè)備，特別容易損壞且價格昂貴，這些設(shè)備的壽命長短直接影響了整個氣化裝置運(yùn)行成本的高低。比如磨煤機(jī)、高壓煤漿泵、燒嘴、氣化爐耐火磚、高壓灰水泵、激冷水泵、細(xì)渣過濾機(jī)濾布等。

通過嚴(yán)格工藝管理和設(shè)備管理盡可能地維護(hù)這些設(shè)備的狀態(tài)，讓其始終處于較佳的工作環(huán)境，一定會延長其壽命，降低維修和更換頻次，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。同時需要發(fā)動全員集思廣益，找到設(shè)備損壞的原因和避免的辦法。

2.5 減少大修頻次

實(shí)聯(lián)化工原設(shè)計每年運(yùn)行330 d，約有30 d作為年度大修及解決異常工況的處理時間。合理縮短大修時間，甚至減少大修頻次，由原來每年大修延長至1.5 a或者2 a一次大修，會帶來較為直接且可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

通過多年實(shí)際運(yùn)行總結(jié)，氣化裝置水路管線結(jié)垢是影響裝置長周期連續(xù)運(yùn)行的重要原因。為此，嚴(yán)控系統(tǒng)水質(zhì)指標(biāo)，并根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況對灰水系統(tǒng)共用管線鋪設(shè)了備用管線，且具備在線切換功能。改造后，水路管線結(jié)垢的問題被徹底消除，氣化裝置具備了2 a大修一次的能力，有力地降低了生產(chǎn)成本及大修費(fèi)用。

2.6 優(yōu)化開停車時間

GE氣化技術(shù)開停車流程繁瑣，牽涉多專業(yè)、多工種，耗費(fèi)人力物力巨大，幾乎相當(dāng)于一項(xiàng)工程。僅以開車為例，從烘爐開始到投料成功再到并氣結(jié)束，整個過程需要約3 d。若這個過程中任何一環(huán)發(fā)生意外，會導(dǎo)致投料失敗，造成更大損失。合理的組織、嚴(yán)密的開停車流程、落實(shí)到位各項(xiàng)票證制度、嚴(yán)格執(zhí)行開車進(jìn)度表和操作規(guī)程等管理手段是實(shí)施計劃成功的第一步。同時，在不斷強(qiáng)化鍛煉的過程中，逐步縮短開停車時間也是降低成本的重要內(nèi)容。

2.7 利用高壓閃蒸汽發(fā)電

高壓閃蒸汽溫度為179℃，壓力為0.9 MPa，目前國內(nèi)已有廠家回收此股氣體的熱源用于發(fā)電。據(jù)了解，已經(jīng)有南京誠志清潔能源有限公司、江蘇華昌化工有限公司等一批煤化工企業(yè)投入了使用，效果良好。

3 結(jié)語

上述改造確實(shí)起到了一些實(shí)際的降成本的作用，但有些改造又帶來了新的問題。比如低壓灰水取代原水雖然降低了原水使用成本，但是由于灰水易結(jié)垢，又帶來了由于管道堵塞而增加了清洗管道成本的新問題。因此，在看待成本的角度更應(yīng)該總體衡量事情的利與弊，選擇更大的利益作為改造優(yōu)化的方向。