多喷嘴对置式水煤浆加压气化工艺的优化改进
李 腾，孔德升
［新能凤凰（滕州）能源有限公司，山东 滕州 277527］
［摘 要］ 多喷嘴对置式水煤浆加压气化工艺自工业化应用以来，其技术研发团队与业主单位不断进行优化改造，如双煤储斗设计、高压氮气系统优化、气化炉液位计改造、渣池泵和沉降槽底流泵改为变频调控、旋风分离器分离室和黑水室压力平衡管改平衡孔、新鲜水补入位置优化、增设高温热水储罐事故补水管线、低压闪蒸气优化利用等。这些举措，促进了系统的节能降耗，保障了装置的长周期、稳定运行。
［关键词］ 多喷嘴对置式水煤浆加压气化；煤储斗；高压氮气系统；气化炉液位计；变频电机；旋风分离器；高温热水储罐；优化改造
［中图分类号］ TQ 546 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1004-9932（2017）02-0056-03
多喷嘴对置式水煤浆加压气化工艺，以高浓度水煤浆和纯氧为原料，在高温高压下发生不完全燃烧和气化反应生成以一氧化碳和氢气为主要成分的合成气，合成气经分级洗涤除尘，送后工序合成氨、甲醇、烯烃和循环发电等装置使用。自2005年第一台多喷嘴对置式水煤浆加压气化炉工业化应用以来，历经研发团队和业主单位的不懈努力，工艺设计不断优化，其中一些优化改造可圈可点，在系统节能降耗和长周期稳定运行方面发挥了重大作用。以下就气化工艺系统所作的优化改造进行总结。
1 双煤储斗设计
1.1 原工艺设计及运行概况
每套磨煤系统配套建设1个煤储斗，原料煤由皮带间歇式送入煤储斗，煤储斗内原料煤在重力作用下连续落至煤称重给料机，经准确计量后送磨煤机研磨制浆。煤储斗内壁设有抗磨内衬，长期使用后抗磨板脱落，当原料煤中水分高或煤中有大块杂物时，均会造成煤储斗下煤口堵塞，疏通较为困难，处理耗时长，经常造成大煤浆槽液位降低和煤浆浓度波动，影响气化炉煤浆的稳定供应。
1.2 工艺设计优化及使用效果
在煤称重给料机上部设2个小煤储斗，一用一备，当一个煤储斗下煤口堵塞时，只需打开另一个煤储斗放料阀即可保证磨煤机的正常供煤，在处理堵煤的过程中，磨煤机的负荷几乎不用调整，对煤浆浓度的影响很小。
2 高压氮气系统优化
2.1 原工艺设计及运行概况
气化系统的高压氮气由事故氮气压缩机加压至12.5 MPa并储存在高压氮气储罐内，除用于开停车工艺烧嘴、煤浆管道、氧气炉头管道的吹扫和氧气管道密封外，一路高压氮气经减压至9.0 MPa作为气化炉取压口吹扫氮气和氧气入工段阀后引氧氮气。由于减压阀后管道管径很小，气化炉取压氮气一旦调整不合适，减压后的高压氮气管线压力就会骤升骤降，造成安全阀超压启跳和中高压氮气管线压力持续降低，当中高压氮气管线压力低于氧气压力时，高压纯氧便可能通过氧气迎氧阀、中高压氮气管线和气化炉取压口漏入炉内，造成取压口处炉壁超温、耐火砖脱落或鼓包损坏事故；此外，开停车投用取压口保护氮气时，若中高压氮气压力低于气化炉压力，还会发生高温水煤气外泄事故。
2.2 工艺设计优化及使用效果
在高压氮气减压阀前增加中高压氮气切断阀并投用联锁，在高压氮气减压阀后设置中高压氮气储罐，使中高压氮气有一定的储存量。开停车投用取压口氮气或调整取压口氮气用量时，当中高压氮气压力低于9.0 MPa时，高压氮气减压阀联锁关闭，防止中高压氮气系统超压；当中高压氮气压力高于9.5 MPa时，高压氮气减压阀联锁打开，减压阀投用，向中高压氮气储罐补充氮气。改造后，中高压氮气压力变化平缓，易于控制，再未出现压力骤升骤降的现象。
3 气化炉液位计改造
3.1 原工艺设计及运行概况
气化炉液位是激冷室的重要运行参数，必须有充足的激冷室水浴洗涤，水煤气温度才能控制在正常范围内，不致使水煤气超温，熔化气化炉粗合成气出口管线。由于激冷室内黑水水质很差，运行一段时间后，取压管会有灰渣堆积堵塞，需对取压管冲洗疏通。气化炉共设置3个液位计，其中2#、3#液位计采用浮筒液位计，而取压管堵塞冲洗时，必须采用上堵下冲、下堵上冲的冲洗方式，即冲洗下部取压管时，必须关闭上部取压管根部阀，打开上部冲洗水阀向下冲洗；冲洗上部取压管时，必须关闭下部取压管根部阀，打开下部冲洗水阀向上冲洗。实际生产过程中，取压管根部阀使用一段时间就会结垢，导致开关困难，甚至开关不到位，致使2#和3#液位计堵塞后不能得到冲洗，失去监控气化炉液位的作用。
3.2 气化炉液位计改造及效果
气化炉3#液位计去除中间浮筒，与1#液位计一致，当任一取压管堵塞时，只需打开冲洗水阀即可对取压管进行冲洗，不需要关闭液位计根部阀，冲洗操作简便，冲洗效果好。由于安装现场磁翻板液位计的需要，2#液位计仍保留浮筒，在恶劣工况下，即使2#液位计堵塞失去参考价值，1#和3#液位计仍可正常指示，从而保障气化炉液位监控的准确性。
4 渣池泵和沉降槽底流泵变频改造
4.1 原工艺设计及运行概况
原渣池泵和沉降槽底流泵均采用工频电机驱动，通过出口流量调节阀控制泵的输送量，将含有一定固体颗粒的黑水或灰浆送入真空闪蒸罐和压滤机。运行中泵输送量逐渐降低，拆检发现渣池泵和沉降槽底流泵叶轮磨损严重，出口流量调节阀阀芯冲刷变形，严重时使用1个月阀门便出现内漏问题。此外，调节阀后变径管频繁磨漏，检修和维护成本高。
更多内容详见《中氮肥》2017年第2期