固定層氣化間接冷卻升級(jí)改造運(yùn)行總結(jié)

史保峰

(山西晉豐煤化工有限責(zé)任公司，山西高平 048400)

山西晉豐煤化工有限責(zé)任公司是山西晉能控股裝備制造集團(tuán)下屬全資子公司，屬于國(guó)家大型一類企業(yè)。公司于2003年8月8日成立，建成投產(chǎn)一套24萬t/a氨醇、18萬t/a合成氨、30萬t/a尿素裝置。2008年再建一套24萬t/a氨醇、18萬t/a合成氨、30萬t/a年尿素裝置。公司現(xiàn)有2套“1826”規(guī)模生產(chǎn)線，以晉城無煙塊煤為原料，采用間歇式固定層氣化爐常壓氣化、半水煤氣濕法脫硫、全低溫耐硫變換、NHD法脫碳、醇烴化工藝及安淳公司氨合成工藝，尿素生產(chǎn)裝置均采用CO2汽提工藝。一期工藝產(chǎn)品為中顆粒尿素，采用高塔造粒；二期工藝產(chǎn)品為大顆粒尿素，采用挪威海德魯公司技術(shù)。

1 改造背景

2020年年初，山西晉城市積極落實(shí)《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》，針對(duì)“加快全市含有間歇式煤氣化裝置的煤化工企業(yè)提檔升級(jí)、結(jié)構(gòu)調(diào)整”要求，提出“2020年6月底前，間歇式煤氣化裝置煤氣冷卻未由直接水洗改為間接冷卻的全部停產(chǎn)治理；廢渣未全部利用的全部淘汰；吹風(fēng)氣、弛放氣未全部收集利用的全部停產(chǎn)治理；對(duì)VOCs綜合治理不達(dá)標(biāo)的煤化工企業(yè)實(shí)施停產(chǎn)治理”的行動(dòng)方案[1]。

公司間歇式固定層氣化爐采用直接水洗方式降溫除塵，存在焦油、酚、氨、VOCs等污染物排放問題，以及造氣工序循環(huán)冷卻水系統(tǒng)沉淀池問題，具有較大的環(huán)保隱患，制約了企業(yè)的生存和發(fā)展。于是，決定改造現(xiàn)有造氣系統(tǒng)，采用煤氣干式除塵及間接冷卻技術(shù)，有效治理三廢排放，滿足環(huán)保要求[2]。

2 改造前的工藝流程

原料煤通過皮帶輸送到造氣廠房頂部料倉(cāng)后，利用自動(dòng)加焦機(jī)定期加入爐內(nèi)，依次經(jīng)過干燥、干餾和汽化等過程，生成半水煤氣；半水煤氣經(jīng)旋風(fēng)除塵器、檢修水封、余熱回收器后，進(jìn)入煤氣冷卻器洗滌、除塵、降溫后，經(jīng)煤氣總管進(jìn)入氣柜。改造前氣化工段工藝流程見圖1。

圖1 改造前氣化工段工藝流程

3 改造后的工藝流程

3.1 總流程

原料煤經(jīng)篩分后由皮帶輸送到造氣廠房頂部的料倉(cāng)，通過自動(dòng)加焦機(jī)定期加入爐內(nèi)，來自造氣鼓風(fēng)機(jī)加壓的空氣和動(dòng)力車間的低壓蒸汽依次送入造氣爐內(nèi)，經(jīng)過干燥、干餾、氣化等過程，生成半水煤氣(溫度在280 ℃左右)[3-4]。半水煤氣通過旋風(fēng)除塵器除塵后，經(jīng)煤氣總管送入聯(lián)合過熱器(取消飽和段)進(jìn)行換熱降溫的同時(shí)過熱蒸汽，換熱后煤氣溫度為190～210 ℃，送入水冷壁式旋風(fēng)分離器去除煤氣中的粉塵及重質(zhì)高黏度焦油，溫度下降至175～200 ℃后通入干式除塵器進(jìn)一步除塵凈化，直接分離出灰塵。除塵器出口煤氣通入間壁式冷卻器，分離出煤氣中的水分，煤氣冷凝水送蒸氨塔，蒸氨后的冷凝水暫考慮作為循環(huán)水補(bǔ)水。煤氣溫度降至40 ℃以下時(shí)，送入氣柜緩沖后送入一脫崗位。

3.2 間冷流程

煤氣干式除塵及間接冷卻系統(tǒng)包括油塵預(yù)脫除系統(tǒng)、干式除塵器及煤氣間接冷卻器。

間歇式固定層產(chǎn)生的粗煤氣溫度為260～280 ℃，先經(jīng)過原有旋風(fēng)除塵器、聯(lián)合過熱器(取消飽和段)、煤氣冷卻器(直過)，確保溫度在190～210 ℃之間，送入水冷壁式旋風(fēng)分離器，去除煤氣中的粉塵及重質(zhì)高黏度焦油，溫度下降至175～200 ℃后通入干式除塵器進(jìn)一步除塵凈化，直接分離出灰塵，除塵器出口煤氣通入間壁式冷卻器，分離出煤氣中的水分，最后并入界外下游的裝置(氣柜出口)。煤氣冷凝水送蒸氨塔，蒸氨后的冷凝水暫考慮作為循環(huán)水補(bǔ)水。改造后氣化工段氣體流程見圖2。

圖2 改造后氣化工段氣體流程圖

4 改造方案

4.1 冷卻系統(tǒng)改造

根據(jù)工藝裝置及流程變化，對(duì)現(xiàn)有聯(lián)合過熱器和煤氣冷卻器內(nèi)部進(jìn)行簡(jiǎn)單改造利舊運(yùn)行，同時(shí)在間冷裝置就近處選擇碰口位置。間接冷卻裝置進(jìn)口從原煤氣冷卻器出口煤氣管處接入，出間接冷卻裝置煤氣并入一脫電除焦進(jìn)口總管。將現(xiàn)有A、B兩個(gè)造氣系統(tǒng)半水煤氣總管互通，共用B造氣系統(tǒng)氣柜作為緩沖儲(chǔ)存，徹底安全隔絕并切除A造氣系統(tǒng)的氣柜。改造間接冷卻裝置后流程見圖3。

圖3 間接冷卻裝置改造后流程圖

4.2 循環(huán)水系統(tǒng)改造

根據(jù)新建間接冷卻裝置，對(duì)兩套2 000 m3/h造氣循環(huán)水裝置進(jìn)行改造，利用現(xiàn)有兩套冷熱水池及冷熱水泵，可實(shí)現(xiàn)4 000 m3/h循環(huán)水供間接冷卻裝置用水。若循環(huán)水供應(yīng)量不足，可結(jié)合現(xiàn)有水泵進(jìn)行改造或新增水泵，投用備用的1 000 m3涼水塔，提高循環(huán)水供應(yīng)量。

其它公用工程部分優(yōu)先利舊，無法滿足時(shí)再行新建。間接冷卻裝置具備兼容純氧氣化工藝裝置。

5 改造效果

從運(yùn)行情況來看，間接冷卻裝置運(yùn)行正常，在CO2氣源穩(wěn)定的情況下，壓差可以保持在設(shè)計(jì)指標(biāo)內(nèi)，間接冷卻出口煤氣溫度也可以穩(wěn)定在工藝指標(biāo)內(nèi)。項(xiàng)目改造后對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)影響不大。

煤氣在經(jīng)過間接冷卻裝置后脫除煤氣中的粉塵和焦油，此時(shí)煤氣溫度為36～38 ℃，滿足后系統(tǒng)使用要求。產(chǎn)生的煤粉經(jīng)輸灰裝置送入煤場(chǎng)灰倉(cāng)內(nèi)，與燃料煤混合摻燒，降低了粉塵的處理難度。

6 結(jié)語(yǔ)

固定層氣化間接冷卻新型工藝符合國(guó)家及地方環(huán)保政策要求，可有效解決原有環(huán)保問題，保障公司正常生產(chǎn)，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。