煤制天然氣裝置原水中斷后的處置措施

李永亭

(伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司，新疆 伊寧 835000)

0 引 言

伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱新天煤化)20×108m3/a煤制天然氣裝置是目前國(guó)內(nèi)最大的煤制天然氣項(xiàng)目，配套煤礦為產(chǎn)能6 000 kt/a的伊犁4#礦，伊犁4#礦開采的原煤經(jīng)過洗選后，粒徑大于8 mm的煤送魯奇碎煤加壓氣化爐煤倉(cāng)，粒徑小于8 mm的煤送熱電車間；配套3套空分裝置(兩開一備)，采用杭州杭氧深冷分離技術(shù)。化工主裝置分為A、B兩個(gè)系列，氣化系統(tǒng)配套22臺(tái)氣化爐，正常生產(chǎn)時(shí)18臺(tái)氣化爐運(yùn)行，粗煤氣分別進(jìn)入兩個(gè)系列的變換系統(tǒng)(兩個(gè)系列粗煤氣管道間設(shè)有聯(lián)通管道)；變換系統(tǒng)采用未完全變換工藝(選用鈷鉬系耐硫變換催化劑)，凈化系統(tǒng)采用林德低溫甲醇洗工藝,甲烷合成采用戴維甲烷化工藝，工藝氣(SNG)經(jīng)三甘醇干燥系統(tǒng)脫水并經(jīng)天然氣壓縮機(jī)加壓后送入天然氣輸氣管網(wǎng)。氣化爐生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煤氣水，由煤氣水分離系統(tǒng)(6個(gè)系列)分離其中的溶解氣、焦油、中油、煤塵等后，產(chǎn)生的濃酚水送至酚氨回收系統(tǒng)(3個(gè)系列)，合格的稀酚水送往污水處理系統(tǒng)，處理后的廢水分別經(jīng)回用水處理、濃鹽水預(yù)處理、多效蒸發(fā)得到清凈水(濃鹽水排至蒸發(fā)塘進(jìn)行自然蒸發(fā))，清凈水可補(bǔ)入空分、熱電、氣化、凈化循環(huán)水站，實(shí)現(xiàn)污水零排放[1]。

新天煤化20×108m3/a煤制天然氣裝置設(shè)計(jì)耗水量26 000 km3/a，其水處理系統(tǒng)分為原水系統(tǒng)、生產(chǎn)給水系統(tǒng)、污水處理與回用水系統(tǒng)等。原水系統(tǒng)由三級(jí)泵站組成，給水系統(tǒng)由原水凈化、脫鹽水及4套循環(huán)水系統(tǒng)等組成，污水處理與回用水系統(tǒng)由污水處理、回用水處理及多效蒸發(fā)等三部分組成。新天煤化原水由廠外供水工程從伊犁河取水，管道總長(zhǎng)20 km。自2014年9月5日煤制天然氣裝置開車后，由于供電故障、法蘭漏水、閥門故障等造成過7次原水中斷事故且檢修時(shí)間較長(zhǎng)。為此，有必要對(duì)原水中斷后生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝處理方式與過程進(jìn)行總結(jié)，對(duì)工藝處理后系統(tǒng)水平衡進(jìn)行論證，并據(jù)原水中斷檢修進(jìn)度對(duì)在運(yùn)系統(tǒng)提出工況調(diào)整方案，以利為原水管道及設(shè)備檢修提供充足的時(shí)間，從而可防止冬季生產(chǎn)系統(tǒng)的大面積停車及管線凍堵等，更好地保證化工主裝置的安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行。

1 煤制天然氣裝置及水系統(tǒng)運(yùn)行情況

1.1 100%負(fù)荷下煤制天然氣裝置運(yùn)行情況

熱電站3臺(tái)鍋爐和2臺(tái)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，2套空分裝置運(yùn)行；氣化A系列9臺(tái)氣化爐運(yùn)行、氣化B系列9臺(tái)氣化爐運(yùn)行，變換2個(gè)系列運(yùn)行；煤氣水分離6個(gè)系列運(yùn)行，酚氨回收3個(gè)系列運(yùn)行；低溫甲醇洗2個(gè)系列運(yùn)行，混合制冷2個(gè)系列運(yùn)行；甲烷化2個(gè)系列運(yùn)行，干燥及壓縮2個(gè)系列運(yùn)行；高壓蒸汽總負(fù)荷1 010 t/h；發(fā)電量總負(fù)荷70 MW、下網(wǎng)電量40 MW；化工A系列總氧負(fù)荷51 000 m3/h、化工B系列總氧負(fù)荷51 000 m3/h；化工A系列天然氣瞬時(shí)流量125 km3/h、化工B系列天然氣瞬時(shí)流量125 km3/h。

1.2 100%負(fù)荷下水系統(tǒng)運(yùn)行情況

原水凈化站、脫鹽水系統(tǒng)、回用水系統(tǒng)及污水處理系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)正常運(yùn)行，4套循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行情況如下：空分、脫鹽水系統(tǒng)配套空分循環(huán)水站，6臺(tái)循環(huán)水泵五開一備、9臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)八開一備；熱電、氣化系統(tǒng)配套熱電循環(huán)水站，5臺(tái)循環(huán)水泵四開一備、7臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)六開一備；煤氣水分離、酚氨回收系統(tǒng)配套氣化循環(huán)水站，5臺(tái)循環(huán)水泵四開一備、8臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)七開一備；凈化、甲烷化、污水處理及回用系統(tǒng)配套凈化循環(huán)水站，5臺(tái)循環(huán)水泵四開一備、9臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)八開一備。

2 水系統(tǒng)概況

2.1 供水系統(tǒng)

新天煤化供水系統(tǒng)原水取自伊犁河，供水系統(tǒng)正常供水3 250 m3/h，設(shè)計(jì)年運(yùn)行8 000 h(約333 d)，考慮到間斷供水或用電調(diào)峰，最大事故供水量為4 200 m3/h。

2.2 生產(chǎn)水制備系統(tǒng)(凈水站)

原水由管道及泵自廠外送至原水凈化站，經(jīng)配水井消能、絮凝反應(yīng)、沉淀池沉降、V型濾池過濾后進(jìn)入清水池貯存，再經(jīng)生產(chǎn)水泵輸送至各用戶；當(dāng)原水濁度保持在10 NTU以下時(shí)，原水可由超越管從配水井直接進(jìn)入V型濾池過濾。據(jù)全廠水平衡，生產(chǎn)水制備系統(tǒng)需供給的生產(chǎn)水量為2 700 m3/h，考慮一定的余量，設(shè)計(jì)供水量為3 800 m3/h。

2.3 脫鹽水系統(tǒng)

經(jīng)凈水站預(yù)處理后的生產(chǎn)水經(jīng)換熱器升溫后進(jìn)入原水水箱，之后經(jīng)超濾系統(tǒng)、RO保安過濾器、反滲透系統(tǒng)、除碳器、混床等處理后得到合格脫鹽水，然后進(jìn)入脫鹽水箱儲(chǔ)存，經(jīng)加氨調(diào)節(jié)pH至 8.8～9.3后由脫鹽水泵加壓輸送至廠區(qū)各用戶。

來(lái)自空分裝置、熱電裝置的透平冷凝水，經(jīng)大容量過濾器及混床處理后送至脫鹽水箱；來(lái)自其他裝置的工藝?yán)淠?，依次?jīng)大流量過濾器和陽(yáng)床去除陽(yáng)離子后，進(jìn)入冷凝液混床進(jìn)行二級(jí)脫鹽處理，最后進(jìn)入脫鹽水箱。

2.4 循環(huán)水系統(tǒng)

(1)凈化循環(huán)水系統(tǒng)的主要任務(wù)是向低溫甲醇洗系統(tǒng)、冷凍站、甲烷化系統(tǒng)、污水處理臭氧氧化系統(tǒng)、多效蒸發(fā)系統(tǒng)提供符合要求的循環(huán)冷卻水。凈化循環(huán)水系統(tǒng)由5臺(tái)循環(huán)水泵、9座敞開式機(jī)械抽風(fēng)逆流冷卻塔(單塔設(shè)計(jì)處理能力4 220 m3/h)組成。凈化循環(huán)水系統(tǒng)100%負(fù)荷實(shí)際循環(huán)水量38 000 m3/h、保有水量10 200 m3、補(bǔ)充水量708 m3/h、排污量150 m3/h。

(2)氣化循環(huán)水系統(tǒng)的主要任務(wù)是向酚氨回收系統(tǒng)和煤氣水分離系統(tǒng)提供合格的循環(huán)冷卻水。氣化循環(huán)水系統(tǒng)由5臺(tái)循環(huán)水泵、8座敞開式機(jī)械抽風(fēng)逆流冷卻塔(單塔設(shè)計(jì)處理能力4 920 m3/h)組成。氣化循環(huán)水系統(tǒng)100%負(fù)荷實(shí)際循環(huán)水量34 440 m3/h、保有水量6 900 m3、補(bǔ)充水量642 m3/h(生產(chǎn)水226 m3/h、回用水416 m3/h)、排污量129 m3/h。

(3)熱電循環(huán)水系統(tǒng)的主要任務(wù)是向熱電裝置和氣化系統(tǒng)提供合格的循環(huán)冷卻水。熱電循環(huán)水系統(tǒng)由5臺(tái)循環(huán)水泵、7座敞開式機(jī)械抽風(fēng)逆流冷卻塔(單塔設(shè)計(jì)處理能力5 650 m3/h)組成。熱電循環(huán)水系統(tǒng)100%負(fù)荷實(shí)際循環(huán)水量39 350 m3/h、保有水量7 900 m3、補(bǔ)充水量464 m3/h、排污量97 m3/h。

(4)空分循環(huán)水系統(tǒng)的主要任務(wù)是向空分裝置、脫鹽水系統(tǒng)等提供符合要求的循環(huán)冷卻水?？辗盅h(huán)水系統(tǒng)由6臺(tái)循環(huán)水泵、9座敞開式機(jī)械抽風(fēng)逆流冷卻塔(單塔設(shè)計(jì)處理能力4 480 m3/h)組成?？辗盅h(huán)水系統(tǒng)100%負(fù)荷實(shí)際循環(huán)水量40 330 m3/h、保有水量7 900 m3、補(bǔ)充水量766 m3/h、排污量161 m3/h。

2.5 回用水處理系統(tǒng)

回用水處理系統(tǒng)包括含鹽污水回用處理系統(tǒng)(設(shè)計(jì)處理能力1 200 m3/h)和生化污水回用處理系統(tǒng)(設(shè)計(jì)處理能力1 200 m3/h)。含鹽污水回用處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用“澄清+氣水反沖洗濾池+超濾+反滲透”工藝，處理后主要作為空分、凈化循環(huán)水站的補(bǔ)充水。生化污水回用處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用“澄清+核桃殼過濾器+氣水反沖洗濾池+超濾+反滲透”工藝，處理后主要作為氣化、凈化循環(huán)水站的補(bǔ)充水?；赜盟幚硐到y(tǒng)產(chǎn)生的濃鹽水均去往多效蒸發(fā)單元。

2.6 污水處理系統(tǒng)

污水處理系統(tǒng)采用預(yù)處理+生化處理+三級(jí)處理工藝，工藝污水主要來(lái)自酚氨回收系統(tǒng)(810 m3/h)、低溫甲醇洗系統(tǒng)(23 m3/h)、甲烷化系統(tǒng)(6.0 m3/h)、火炬廢水(1 m3/h)，其他污水有生活污水(5 m3/h)、廠區(qū)地面沖洗水(24 m3/h)與事故水、生化回用廢水(131 m3/h)、生化回用水系統(tǒng)來(lái)的反洗水(100 m3/h)、初期雨水(100 m3/h)。污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理水量1 200 m3/h。

3 水平衡情況

3.1 生產(chǎn)水

生產(chǎn)水管網(wǎng)為單母管送料制，管網(wǎng)設(shè)計(jì)壓力0.9 MPa。據(jù)全廠水平衡情況，凈水站需供給的生產(chǎn)水量為2 700 t/h，考慮一定的余量，設(shè)計(jì)生產(chǎn)水供應(yīng)量為3 800 m3/h，主要用于制備脫鹽水、熱電循環(huán)水補(bǔ)水及各裝置的消防、衛(wèi)生用水。

新天煤化煤制天然氣裝置100%負(fù)荷時(shí)，生產(chǎn)水管網(wǎng)實(shí)際總消耗量為2 409.8 t/h(見表1)。生產(chǎn)水設(shè)計(jì)供應(yīng)量以2 700 t/h計(jì)，富余2700-2409.8=290.2 t/h，意味著煤制天然氣裝置加負(fù)荷的話還可以增加290.2 t/h的生產(chǎn)水供應(yīng)。

表1 生產(chǎn)水用量 t/h

3.2 脫鹽水

原水制備脫鹽水設(shè)計(jì)產(chǎn)能為1 340 m3/h，冷凝液制備脫鹽水設(shè)計(jì)產(chǎn)能為1 930 m3/h，合計(jì)脫鹽水系統(tǒng)供水能力為3 270 m3/h；脫鹽水管網(wǎng)由4臺(tái)脫鹽水泵供水，主要供給熱電除氧器、氣化除氧器、甲烷化除氧器和各系統(tǒng)脫鹽水用戶。

新天煤化煤制天然氣裝置100%負(fù)荷時(shí)，脫鹽水實(shí)際總消耗量為3 004.5 t/h(見表2)。脫鹽水設(shè)計(jì)產(chǎn)量為3 270 t/h，富余3270-3004.5=265.5 t/h，意味著煤制天然氣裝置加負(fù)荷的話還可以增加265.5 t/h的脫鹽水供應(yīng)。

表2 脫鹽水用量 t/h

3.3 鍋爐水

鍋爐水產(chǎn)水主要有熱電站4臺(tái)除氧器(4×580 t/h)、氣化系統(tǒng)4臺(tái)除氧器(4×280 t/h)、甲烷化系統(tǒng)2臺(tái)除氧器(2×294 t/h)，設(shè)計(jì)產(chǎn)量為3 628 t/h，主要供給熱電站4臺(tái)鍋爐、空分裝置中抽減溫器、22臺(tái)氣化爐廢鍋、22臺(tái)氣化爐夾套、變換系統(tǒng)2臺(tái)廢鍋、煤氣水分離系統(tǒng)6臺(tái)廢鍋、酚氨回收系統(tǒng)減溫減壓器、低溫甲醇洗系統(tǒng)脫氨塔。

新天煤化煤制天然氣裝置100%負(fù)荷時(shí)，鍋爐水總消耗量為3 228.5 t/h(見表3)。鍋爐水設(shè)計(jì)產(chǎn)量為3 628 t/h，富余3628-3228.5=399.5 t/h，意味著煤制天然氣裝置加負(fù)荷的話還可以增加399.5 t/h的鍋爐水供應(yīng)。

表3 鍋爐水產(chǎn)量和用量 t/h

3.4 循環(huán)水補(bǔ)水及排水

空分循環(huán)水由水系統(tǒng)處理合格的清凈水補(bǔ)充，凈化循環(huán)水由污水回用水補(bǔ)充，熱電循環(huán)水由生產(chǎn)水補(bǔ)充，氣化循環(huán)水由生產(chǎn)水和污水回用水補(bǔ)充。

新天煤化煤制天然氣裝置100%負(fù)荷時(shí)，循環(huán)水總消耗量和損耗量為2 088.9 t/h(見表4)，其中，生產(chǎn)水供應(yīng)量為469.5 t/h，回用水供應(yīng)量為1 619.4 t/h。

表4 循環(huán)水補(bǔ)水量和損耗量 t/h

3.5 污水回用水

污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理水量1 200 m3/h。回用水處理系統(tǒng)包括含鹽污水回用處理系統(tǒng)和生化污水回用處理系統(tǒng)兩部分，設(shè)計(jì)處理水量均為1 200 m3/h。污水水量平衡見表5。

表5 污水水量平衡表 t/h

4 煤制天然氣裝置原水中斷的處置原則

新天煤化煤制天然氣裝置近幾年運(yùn)行過程中由于供電故障、法蘭漏水、閥門故障等原因造成原水中斷且檢修時(shí)間較長(zhǎng)。主要問題在于兩方面：① 新天煤化原水一級(jí)泵站位于伊犁河邊，距廠區(qū)遠(yuǎn)，供電由國(guó)網(wǎng)采用單回路供電，供電安全風(fēng)險(xiǎn)高，二級(jí)、三級(jí)泵站由國(guó)網(wǎng)和新天煤化自備電廠雙回路供電；② 伊犁河與廠區(qū)位差較大，伊犁河水通過自流沉沙后進(jìn)入泵前水池，通過三級(jí)泵站送至高位蓄水池采用單管線供水(無(wú)備用管線)，運(yùn)行期間出現(xiàn)過供水管道因地基下沉造成管線法蘭漏水以及排氣閥、排凈閥故障等情況而致原水中斷。煤制天然氣裝置一旦出現(xiàn)原水中斷，其處置原則如下。

4.1 減負(fù)荷乃至停車

據(jù)上文全廠水平衡情況，除四大循環(huán)水系統(tǒng)蒸發(fā)耗水與氣化系統(tǒng)、各裝置導(dǎo)淋排水(量少可忽略)無(wú)法回收利用外，其他均可在污水處理系統(tǒng)和回用水處理系統(tǒng)得以回收利用(用作循環(huán)水補(bǔ)水)。因此，在原水、生產(chǎn)水中斷影響煤制天然氣裝置生產(chǎn)時(shí)，最有效的方法是系統(tǒng)減負(fù)荷乃至停車。煤制天然氣裝置(化工主裝置雙系列)100%負(fù)荷運(yùn)行時(shí)水系統(tǒng)各水池儲(chǔ)水情況見表6(注：煤制天然氣裝置100%負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，2臺(tái)發(fā)電機(jī)運(yùn)行、2套空分裝置運(yùn)行、化工主裝置雙系列運(yùn)行；煤制天然氣裝置50%負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，相當(dāng)于化工主裝置1個(gè)系列、1套空分裝置、1臺(tái)發(fā)電機(jī)停車，故其水耗剛好為100%負(fù)荷時(shí)的一半)。

表6 煤制天然氣裝置水系統(tǒng)各水池儲(chǔ)水情況

4.2 啟用其他補(bǔ)水措施

(1)立即啟動(dòng)2#剛性暫存池補(bǔ)水泵，向清水池補(bǔ)水160 m3/h。2#剛性暫存池主要作用是收集全廠蒸汽導(dǎo)淋所排冷凝液、部分雨水及融雪水，本水池正常存水按照15 000 m3控制，水量高于15 000 m3時(shí)則補(bǔ)入生產(chǎn)水管網(wǎng)，可持續(xù)供應(yīng)清水池93.75 h。

(2)立即啟動(dòng)蒸發(fā)塘補(bǔ)水泵，向回用水池補(bǔ)水200 m3/h。原設(shè)計(jì)蒸發(fā)塘的作用是儲(chǔ)存濃鹽水，因新天煤化濃鹽水經(jīng)分鹽結(jié)晶系統(tǒng)處理后作為產(chǎn)品外售，蒸發(fā)塘處于閑置狀態(tài)，經(jīng)研究決定將其用作儲(chǔ)存廠區(qū)雨水及融雪水，正常存水量按照20 000 m3控制，水量高于20 000 m3時(shí)則補(bǔ)入生產(chǎn)水管網(wǎng)，可持續(xù)供應(yīng)回用水池100 h。

煤制天然氣裝置不同負(fù)荷下生產(chǎn)水消耗及原水中斷后對(duì)應(yīng)生產(chǎn)維持時(shí)間見表7。

表7 煤制天然氣裝置不同負(fù)荷下生產(chǎn)水消耗及原水中斷后對(duì)應(yīng)生產(chǎn)維持時(shí)間

5 原水中斷的具體處置措施

5.1 28.6 h內(nèi)能恢復(fù)原水供應(yīng)時(shí)

原水中斷后，若預(yù)計(jì)(或?qū)嶋H)在28.6 h內(nèi)能恢復(fù)原水供應(yīng)，則化工主裝置負(fù)荷不作任何調(diào)整，其他各系統(tǒng)采取節(jié)水措施，以保證有足夠的檢修時(shí)間。具體節(jié)水措施包括：① 消防水系統(tǒng)保壓，禁止私自使用消防水，循環(huán)水系統(tǒng)視情況停止補(bǔ)水及排污，裝置區(qū)生活用水間斷供水，水處理車間各集水池水位杜絕低于警戒水位；② 各裝置軟管站等非必須用戶停止用水；③ 回用水系統(tǒng)加大制水量及回用量；④ 污水處理系統(tǒng)各機(jī)泵密封水由生產(chǎn)水改為回用水；⑤ 減少酚氨回收系統(tǒng)呼吸器冷凝器、廢醚蒸汽冷凝器生產(chǎn)水用量；⑥ 減少熱電、氣化、變換、甲烷化除氧器及廢鍋排污量。

5.2 28.6～72.4 h內(nèi)能恢復(fù)原水供應(yīng)時(shí)

原水中斷后，若預(yù)計(jì)(或?qū)嶋H)在28.6～72.4 h內(nèi)能恢復(fù)原水供應(yīng)，則化工主裝置負(fù)荷降至50%運(yùn)行。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，綜合考慮循環(huán)水蒸發(fā)量、蒸汽供需平衡、電量平衡、水量平衡等方面因素，通過A、B系列粗煤氣、凈煤氣聯(lián)通管線實(shí)現(xiàn)1套低溫甲醇洗系統(tǒng)100%負(fù)荷供2套甲烷化系統(tǒng)各50%負(fù)荷運(yùn)行(甲烷化系統(tǒng)因脫硫槽、催化劑方面的特殊要求，停車超過1 h后需系統(tǒng)降壓、N2置換、倒升溫流程、系統(tǒng)重新升溫，升溫合格后再步入開車流程，整個(gè)過程耗時(shí)12～14 h)，這是因?yàn)榈蜏丶状枷聪到y(tǒng)單系列停車后可節(jié)省大量蒸汽，且其開車時(shí)間短，從引氣至凈化氣合格僅需2 h，如此調(diào)整可減少1個(gè)系列甲烷化系統(tǒng)重啟操作調(diào)整時(shí)天然氣放空12～14 h，有利于整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行以及快速恢復(fù)至正常負(fù)荷。具體調(diào)控措施及步驟如下。

(1)水處理系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整。1臺(tái)鍋爐停運(yùn)后脫鹽水用量減少360 t/h，通過調(diào)整脫鹽水泵的回流量保證脫鹽水管網(wǎng)壓力穩(wěn)定在1.35 MPa，據(jù)脫鹽水儲(chǔ)罐液位調(diào)整生產(chǎn)水制脫鹽水量，平衡好脫鹽水供需量；4套循環(huán)水系統(tǒng)各停1臺(tái)循環(huán)水泵，空分循環(huán)水系統(tǒng)停運(yùn)3臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)，熱電循環(huán)水系統(tǒng)停運(yùn)2臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)，氣化循環(huán)水系統(tǒng)停運(yùn)2臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)，凈化循環(huán)水系統(tǒng)停運(yùn)3臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)，通過停運(yùn)部分循環(huán)水冷卻風(fēng)機(jī)調(diào)整循環(huán)水供水溫度在28 ℃；污水處理系統(tǒng)據(jù)稀酚水庫(kù)存情況及系統(tǒng)負(fù)荷恢復(fù)時(shí)間調(diào)整其生化系統(tǒng)進(jìn)水量，保證其安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)熱電車間運(yùn)行調(diào)整。停運(yùn)1臺(tái)鍋爐后蒸汽供應(yīng)量減少360 t/h，另2臺(tái)鍋爐投油槍均加負(fù)荷至400 t/h，蒸汽產(chǎn)量增加80 t/h；2臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電量由70 MW降至40 MW(事故狀態(tài)下下網(wǎng)電量可增至70 MW)，蒸汽用量減少105 t/h，共計(jì)勻出185 t/h蒸汽量(調(diào)節(jié)余量)保證各壓力等級(jí)蒸汽管網(wǎng)壓力，待化工主裝置退蒸汽、各壓力等級(jí)蒸汽管網(wǎng)壓力穩(wěn)定后，可通過增加2臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電量平衡蒸汽供需。

(3)空分裝置運(yùn)行調(diào)整。停1套空分裝置后減少外送氧量51 000 m3/h、低壓氮?dú)饬?3 000 m3/h，另一套空分裝置則將氧氣外送量加至53 000 m3/h，以保證氧氣管網(wǎng)壓力在5.1 MPa；低壓氮?dú)夤芫W(wǎng)若因低溫甲醇洗系統(tǒng)退低壓氮?dú)饬坎患皶r(shí)造成低壓氮?dú)夤芫W(wǎng)壓力低，可通過中壓氮?dú)鉁p壓提供(最大供應(yīng)量12 000 m3/h)，保證低壓氮?dú)夤芫W(wǎng)壓力在0.50 MPa；若儀表空氣管網(wǎng)壓力低，可啟動(dòng)3臺(tái)儀表空壓機(jī)或由儀表空氣緩沖罐予以補(bǔ)充，保證儀表空氣管網(wǎng)壓力；若系統(tǒng)空氣管網(wǎng)壓力低，可通過系統(tǒng)空氣緩沖罐予以補(bǔ)充，保證系統(tǒng)空氣壓力在0.50 MPa。

(4)氣化系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整。氣化B系列準(zhǔn)備停運(yùn)8臺(tái)氣化爐(停止加煤)，等煤倉(cāng)料位拉空后停爐；氣化A系列運(yùn)行10臺(tái)氣化爐，單臺(tái)氣化爐氧負(fù)荷由5 700 m3/h降至5 100 m3/h，共計(jì)可減少氧負(fù)荷約51 000 m3/h。

(5)回收車間運(yùn)行調(diào)整?；ぶ餮b置降負(fù)荷至50%后，回收車間將煤氣水大罐液位降至低限35%(液位過低會(huì)造成煤氣水中帶有油等雜質(zhì)，影響酚氨回收系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行)。煤氣水分離系統(tǒng)6個(gè)系列各有1臺(tái)煤氣水大罐，煤氣水總?cè)莘e為60 000 m3，正常運(yùn)行時(shí)煤氣水大罐液位控制在50%，總?cè)萘考s30 000 m3，煤氣水大罐液位降至低限后，需降煤氣水量9 000 m3；酚氨回收1個(gè)系列停車，運(yùn)行2個(gè)系列酚氨回收系統(tǒng)煤氣水處理量降至340 t/h，可保證煤氣水平衡，維持系統(tǒng)長(zhǎng)周期運(yùn)行。

(6)凈化車間運(yùn)行調(diào)整。低溫甲醇洗A、B系列據(jù)粗煤氣進(jìn)氣量退出氣提氮?dú)?5 000 m3/h，以保證低壓氮?dú)夤芫W(wǎng)供需平衡；混合制冷B系列停車、氨壓機(jī)B機(jī)停車、循環(huán)氣壓縮機(jī)B機(jī)停車，混合制冷A系列迅速加負(fù)荷至110%，為低溫甲醇洗系統(tǒng)提供足夠冷量，保證低溫甲醇洗雙系列50%負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行約40 min；調(diào)整完成后，低溫甲醇洗B系列配合變換B系列將負(fù)荷勻至變換A系列，之后低溫甲醇洗B系列停車。

(7)甲烷合成車間運(yùn)行調(diào)整。甲烷化系統(tǒng)根據(jù)凈煤氣進(jìn)量控制好系統(tǒng)壓力，并做好循環(huán)氣壓縮機(jī)、天然氣壓縮機(jī)的調(diào)整。

(8)蒸汽供需調(diào)整。熱電車間3臺(tái)鍋爐運(yùn)行時(shí)，蒸汽產(chǎn)量為1 010 t/h，停1臺(tái)鍋爐后，9.8 MPa高壓蒸汽產(chǎn)量減少約360 t/h，為保證化工主裝置的正常運(yùn)行，結(jié)合蒸汽的供需情況并根據(jù)退蒸汽的時(shí)間要求及可行性，主要處理過程及涉及的蒸汽量調(diào)整為需減少蒸汽用量362 t/h，具體調(diào)整措施為：空分車間停1套空分裝置，退出9.8 MPa高壓蒸汽 175 t/h；凈化車間停1臺(tái)氨壓機(jī)退出9.8 MPa蒸汽18 t/h，1套低溫甲醇洗系統(tǒng)停運(yùn)退出1.5 MPa蒸汽45 t/h、1套混合制冷系統(tǒng)停運(yùn)退出 0.5 MPa蒸汽45 t/h；停酚氨回收1個(gè)系列退出4.9 MPa蒸汽4 t/h、1.5 MPa蒸汽65 t/h、0.5 MPa蒸汽10 t/h。

(9)用電負(fù)荷的調(diào)整。當(dāng)熱電車間1臺(tái)鍋爐停運(yùn)、化工主裝置負(fù)荷減至50%后，經(jīng)過一系列調(diào)整可減少用電負(fù)荷約25.8 MW，全廠用電量降至94.2 MW，自發(fā)電量83 MW、下網(wǎng)電量11.2 MW。實(shí)際50%負(fù)荷下煤制天然氣裝置用電量減少情況如表8。

表8 50%負(fù)荷下煤制天然氣裝置用電量減少情況 kW

采取上述措施后，煤制天然氣裝置運(yùn)行狀態(tài)及負(fù)荷情況：熱電2臺(tái)鍋爐運(yùn)行，1#、2#發(fā)電機(jī)運(yùn)行；1套空分裝置運(yùn)行；氣化A系列10臺(tái)氣化爐運(yùn)行，變換1個(gè)系列運(yùn)行；煤氣水分離3個(gè)系列運(yùn)行，酚氨回收2個(gè)系列運(yùn)行；低溫甲醇洗1個(gè)系列運(yùn)行、混合制冷1個(gè)系列運(yùn)行；甲烷化2個(gè)系列運(yùn)行，干燥及壓縮2個(gè)系列運(yùn)行；水處理各系統(tǒng)據(jù)生產(chǎn)所需及時(shí)調(diào)整負(fù)荷；高壓蒸汽總負(fù)荷720 t/h，全廠發(fā)電量總負(fù)荷83 MW、下網(wǎng)電量11.2 MW；氣化A系列總氧負(fù)荷51 000 m3/h，甲烷化A系列天然氣瞬時(shí)流量62 500 m3/h、甲烷化B系列天然氣瞬時(shí)流量62 500 m3/h。

5.3 72.4～305.5 h內(nèi)能恢復(fù)原水供應(yīng)時(shí)

原水中斷后，若預(yù)計(jì)(或?qū)嶋H)在72.4～305.5 h內(nèi)能恢復(fù)原水供應(yīng)，則化工主裝置負(fù)荷降至25%運(yùn)行。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，綜合考慮循環(huán)水蒸發(fā)量、蒸汽供需平衡、電量平衡、水量平衡等方面因素，化工B系列停車，化工A系列負(fù)荷降至50%運(yùn)行。具體調(diào)控措施及步驟如下。

(1)水處理系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整。1臺(tái)鍋爐停運(yùn)后脫鹽水用量減少360 t/h，通過調(diào)整脫鹽水泵的回流量保證脫鹽水管網(wǎng)壓力穩(wěn)定在1.35 MPa，據(jù)脫鹽水儲(chǔ)罐液位調(diào)整生產(chǎn)水制脫鹽水量；4套循環(huán)水系統(tǒng)各停2臺(tái)循環(huán)水泵，空分循環(huán)水系統(tǒng)停運(yùn)4臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)，熱電循環(huán)水系統(tǒng)停運(yùn)3臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)，氣化循環(huán)水系統(tǒng)停運(yùn)3臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)，凈化循環(huán)水系統(tǒng)停運(yùn)4臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)，通過停運(yùn)部分循環(huán)水冷卻風(fēng)機(jī)，調(diào)整循環(huán)水供水溫度在28 ℃；污水處理系統(tǒng)據(jù)稀酚水庫(kù)存情況及系統(tǒng)負(fù)荷恢復(fù)時(shí)間調(diào)整生化處理系統(tǒng)進(jìn)水量，保證生化處理系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)熱電車間運(yùn)行調(diào)整。1臺(tái)鍋爐停運(yùn)后蒸汽供應(yīng)量減少360 t/h，另2臺(tái)鍋爐產(chǎn)汽量調(diào)整至576 t/h，以滿足后系統(tǒng)生產(chǎn)所需，因蒸汽富余，2臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電量加至79.8 MW，實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)上網(wǎng)、下網(wǎng)電量持平；蒸汽量調(diào)整需保證各壓力等級(jí)蒸汽管網(wǎng)壓力，待化工主裝置退蒸汽、各壓力等級(jí)蒸汽管網(wǎng)壓力穩(wěn)定后，通過增加2臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電量平衡蒸汽供需。

(3)空分裝置運(yùn)行調(diào)整。1套空分裝置停車后減少外送氧量51 000 m3/h、低壓氮?dú)饬?3 000 m3/h，另一套空分裝置正常運(yùn)行即可保證外界氧氣用量，氧氣管網(wǎng)壓力保持在5.1 MPa；低壓氮?dú)夤芫W(wǎng)若因低溫甲醇洗系統(tǒng)退低壓氮?dú)饬坎患皶r(shí)而造成低壓氮?dú)夤芫W(wǎng)壓力低，可通過中壓氮?dú)鉁p壓提供(最大供應(yīng)量12 000 m3/h)，保證低壓氮?dú)夤芫W(wǎng)壓力在0.50 MPa；若儀表空氣管網(wǎng)壓力低，可啟動(dòng)3臺(tái)儀表空壓機(jī)或由儀表空氣緩沖罐予以補(bǔ)充，保證儀表空氣管網(wǎng)壓力；若系統(tǒng)空氣管網(wǎng)壓力低，可通過系統(tǒng)空氣緩沖罐予以補(bǔ)充，保證系統(tǒng)空氣壓力在0.50 MPa。

(4)氣化系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整。氣化A系列準(zhǔn)備停運(yùn)4臺(tái)氣化爐(停止加煤)、氣化B系列準(zhǔn)備停運(yùn)9臺(tái)氣化爐(停止加煤)，等煤倉(cāng)料位拉空后停爐；在運(yùn)的5臺(tái)氣化爐，單臺(tái)氣化爐氧負(fù)荷由5 700 m3/h降至5 200 m3/h，共計(jì)可減少氧負(fù)荷76 600 m3/h。

(5)回收車間運(yùn)行調(diào)整。化工主裝置負(fù)荷降至25%后，回收車間將煤氣水大罐液位降至低限35%。煤氣水分離系統(tǒng)6個(gè)系列各有1臺(tái)煤氣水大罐，煤氣水總?cè)莘e為60 000 m3，正常運(yùn)行時(shí)煤氣水大罐液位控制在50%，總?cè)莘e約30 000 m3，煤氣水大罐液位降至低限后，需降煤氣水量9 000 m3；酚氨回收2個(gè)系列停車，運(yùn)行1個(gè)系列酚氨回收系統(tǒng)處理煤氣水量降至228 t/h，可保證煤氣水平衡，維持系統(tǒng)長(zhǎng)周期運(yùn)行。

(6)凈化車間運(yùn)行調(diào)整。低溫甲醇洗A系列據(jù)粗煤氣進(jìn)氣量退出氣提氮?dú)?0 000 m3/h，以保證低壓氮?dú)夤芫W(wǎng)供需平衡；低溫甲醇洗B系列停車、混合制冷B系列停車、氨壓機(jī)B機(jī)停車、循環(huán)氣壓縮機(jī)B機(jī)停車，混合制冷A系列據(jù)低溫甲醇洗系統(tǒng)負(fù)荷調(diào)節(jié)好液氨外送量。

(7)甲烷合成車間運(yùn)行調(diào)整。甲烷化A系列據(jù)凈煤氣進(jìn)量控制好反應(yīng)器床層溫度、系統(tǒng)壓力，并做好循環(huán)氣壓縮機(jī)、天然氣壓縮機(jī)的調(diào)整；甲烷化B系列、干燥B系列、天然氣壓縮機(jī)B機(jī)停車。

(8)蒸汽供需調(diào)整。1臺(tái)鍋爐停運(yùn)后，9.8 MPa高壓蒸汽減少量約360 t/h，為保證化工主裝置的正常運(yùn)行，結(jié)合蒸汽的產(chǎn)出與消耗情況，并根據(jù)退蒸汽的時(shí)間要求及可行性，主要處理過程及涉及的蒸汽量調(diào)整為減少蒸汽用量469 t/h、富余107 t/h用于發(fā)電，具體調(diào)整措施為：空分車間緊急停運(yùn)1套空分裝置，退出9.8 MPa高壓蒸汽 175 t/h；凈化車間緊急停運(yùn)1臺(tái)氨壓機(jī)退出9.8 MPa蒸汽18 t/h，停運(yùn)1套低溫甲醇洗系統(tǒng)退出1.5 MPa蒸汽45 t/h，停運(yùn)1套混合制冷系統(tǒng)退出 0.5 MPa蒸汽45 t/h；停酚氨回收2個(gè)系列退出 4.9 MPa蒸汽8 t/h、1.5 MPa蒸汽130 t/h、0.5 MPa蒸汽20 t/h；甲烷化B系列天然氣壓縮機(jī)停運(yùn)退出4.9 MPa蒸汽28 t/h。

(9)用電負(fù)荷調(diào)整。原水中斷后，化工主裝置負(fù)荷減至25%，經(jīng)過調(diào)整可減少用電負(fù)荷約40.7 MW，全廠用電量降至79.8 MW，自發(fā)電即可滿足用電需求，實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)上網(wǎng)、下網(wǎng)電量持平。25%負(fù)荷下煤制天然氣裝置用電量減少情況如表9。

表9 25%負(fù)荷下煤制天然氣裝置用電量減少情況 kW

采取上述調(diào)整措施后，煤制天然氣裝置運(yùn)行狀態(tài)及負(fù)荷情況：熱電站2臺(tái)鍋爐運(yùn)行，1#、2#發(fā)電機(jī)運(yùn)行；1套空分裝置運(yùn)行；氣化A系列5臺(tái)氣化爐運(yùn)行，變換1個(gè)系列運(yùn)行；煤氣水分離3個(gè)系列運(yùn)行，酚氨回收1個(gè)系列運(yùn)行；低溫甲醇洗1個(gè)系列運(yùn)行，混合制冷1個(gè)系列運(yùn)行；甲烷化1個(gè)系列運(yùn)行，干燥及壓縮1個(gè)系列運(yùn)行；水處理各系統(tǒng)據(jù)生產(chǎn)所需及時(shí)調(diào)整負(fù)荷；高壓蒸汽總產(chǎn)量576 t/h，發(fā)電量總負(fù)荷79.8 MW(下網(wǎng)電量0 MW)；氣化A系列總氧負(fù)荷26 000 m3/h，甲烷化A系列天然氣瞬時(shí)流量62 500 m3/h。

5.4 超過305.5 h不能恢復(fù)原水供應(yīng)時(shí)

原水中斷后，若預(yù)計(jì)(或?qū)嶋H)超過305.5 h不能恢復(fù)原水供應(yīng)時(shí)，調(diào)整運(yùn)行方式為1臺(tái)鍋爐、1臺(tái)發(fā)電機(jī)、1套空分裝置運(yùn)行，化工主裝置保壓停車或直接停車泄壓、系統(tǒng)泄壓置換處理；污水處理及回用水系統(tǒng)正常運(yùn)行，酚氨回收系統(tǒng)據(jù)煤氣水大罐液位調(diào)整運(yùn)行方式或停運(yùn)。

6 原水中斷應(yīng)對(duì)措施及預(yù)防措施

2014年9月5日新天煤化煤制天然氣裝置開車后，截至2021年11月，由于供電故障、法蘭漏水、閥門故障等造成的原水中斷事故共計(jì)7次。

2016年8月，先后出現(xiàn)2次原水中斷事故后，公司領(lǐng)導(dǎo)高度重視，根據(jù)現(xiàn)有的儲(chǔ)水條件召開水處理專題會(huì)議，各技術(shù)人員出謀劃策，提出原水中斷后可采取的補(bǔ)水措施(見4.2)，并在日常運(yùn)行中據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況做好各水池的儲(chǔ)水工作，在蒸發(fā)塘、2#剛性暫存池液位低時(shí)對(duì)其送水泵每月1日、15日各試運(yùn)行1次，送水管道每月1日定期檢查1次。2016年底補(bǔ)水措施及儲(chǔ)水管理措施落實(shí)后，其后5次原水中斷事故中均有效保證了生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，其中耗時(shí)最久的1次原水供應(yīng)恢復(fù)時(shí)長(zhǎng)為27.2 h，當(dāng)時(shí)高位蓄水池、清水池、各循環(huán)水池均降至低液位，化工主裝置100%負(fù)荷運(yùn)行沒有受到影響。

自出現(xiàn)原水中斷事故后，新天煤化陸續(xù)采取了如下預(yù)防措施：加強(qiáng)巡檢次數(shù)，原水管線由之前的每周專人巡查改為每日專人巡查，增加每月、每季度由生產(chǎn)部牽頭的各部室對(duì)原水管道的專項(xiàng)檢查；對(duì)原水供應(yīng)系統(tǒng)容易損壞的設(shè)備之備品備件提前采購(gòu)儲(chǔ)備，以備不時(shí)之需；針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題，及時(shí)處理，以保證供水系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行；針對(duì)一級(jí)泵站單回路供電缺陷，已與國(guó)網(wǎng)電力公司溝通，準(zhǔn)備采用雙回路供電，以保證出現(xiàn)電氣故障時(shí)有備用供電回路。

7 結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，全社會(huì)對(duì)水資源的保護(hù)意識(shí)也逐漸提高，國(guó)家對(duì)水資源的管理要求越來(lái)越高，陸續(xù)頒布了日趨嚴(yán)格的水資源管理制度。煤化工企業(yè)作為用水大戶，是國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)管的對(duì)象。原水的穩(wěn)定供應(yīng)對(duì)煤化工企業(yè)尤為重要，而為及時(shí)有效地應(yīng)對(duì)正常生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的原水中斷問題，減小原水中斷事故的影響，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，新天煤化所采取的上述有針對(duì)性的一系列調(diào)控措施，可迅速進(jìn)行相應(yīng)的處理，從而可防止事態(tài)擴(kuò)大化、減少企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。