郭志强
(新乡中新化工有限责任公司,河南 获嘉453800)
[摘 要]新乡中新化工有限责任公司200 kt/a煤制甲醇项目HT-L粉煤加压气化装置渣水处理系统采用高压闪蒸+真空闪蒸二级闪蒸工艺,真闪气经真闪冷却器冷却后尾气由真空泵抽真空放空,消耗大量的循环冷却水,真闪气的热量未能得到有效利用。基于真空闪蒸系统的物料衡算等,认为真闪气驱动超低压汽轮机带动发电机发电这一技改方案可行。真闪气余热利用技改项目于2021年2月投运后,超低压汽轮机运行平稳,2台汽轮机发电机组小时净发电量达900 kW·h,避免了常规的真闪气利用循环水降温而造成的热量浪费,在HT-L粉煤加压气化装置中的应用尚属首次,且技改后故障状态下超低压汽轮机组系统可与原真空闪蒸冷凝和抽真空系统应急切换,提高了气化装置运行的稳定性,可为企业带来良好的经济效益和社会效益。
[关键词]HT-L气化装置;黑水闪蒸;物料衡算;真闪气余热利用;可行性分析;超低压汽轮机发电机组;运行情况
[中图分类号]TQ546. [文献标志码]B [文章编号]1004-9932(2022)04-0025-02
0 引 言
新乡中新化工有限责任公司(简称中新化工)200 kt/a煤制甲醇项目气化装置采用HT-L粉煤加压气化工艺(现阶段2台航天炉运行),HT-L气化装置渣水处理系统采用高压闪蒸+真空闪蒸二级闪蒸工艺,主要处理洗涤塔和气化炉的外排黑水,黑水经高压闪蒸罐(简称高闪罐)产生的闪蒸气(简称高闪气)去汽提塔,高闪罐底部黑水(流量约250 t/h、温度约158 ℃)减压后排至真空闪蒸罐(简称真闪罐)进一步处理,真空闪蒸出的气体(简称真闪气,压力约0.05 MPa、温度约85 ℃)经真闪冷却器冷却后尾气由真空泵抽真空放空,真闪罐底部黑水排入沉降槽中通过添加絮凝剂促使其中的可溶性悬浮物等沉降,固液分离并经初步处理后的灰水大部分经除氧器除氧、汽提塔汽提后返回系统循环使用,细灰抽滤后形成的滤饼外运处理。
其中,真闪气通过真闪冷却器降温至45 ℃以下后形成的冷凝液排至沉降槽,真闪冷却器需要用循环水作为冷却介质,消耗大量的循环水,真闪气的热量未能得到有效利用。为此,在充分调研与分析的基础上,结合青岛华捷汽轮机有限公司超低压汽轮机的应用业绩,中新化工决定将真闪气通过管道引入超低压汽轮机,汽轮机拖动异步发电机发电,所发电能返送电网冲减厂用电,由此使真闪气余热可以得到充分利用。以下对有关情况作一简介。
1 项目研究的意义
中新化工HT-L气化装置真闪气直接送真闪冷却器冷却,一方面会造成真闪气余热损失,增加系统循环水消耗;另一方面,由于真闪气冷凝液水质较差,长此以往易造成真闪冷却器堵塞、换热效果差,影响整个灰水系统的长周期、稳定运行。据了解,同类型气化装置真闪气余热均未得到有效利用。
经测算,如果将250 t/h、158 ℃的灰水(高闪罐底部黑水)予以适当闪蒸,可以产生0.09 MPa饱和蒸汽约28 t/h,将此0.09 MPa蒸汽导入超低压汽轮机拖动异步电动机做功,小时发电量可达1 257 kW·h,不仅真闪气余热可得到充分利用,而且可降低系统循环水消耗。
2 气化黑水闪蒸过程中的物料衡算
2.1 高压闪蒸系统物料衡算
中新化工气化装置(单台气化炉)高压闪蒸系统的黑水,一部分来自气化炉(设计为120 t/h),一部分来自洗涤塔(设计为30 t/h),2台气化炉共300 t/h的黑水送至高压闪蒸罐,通过闪蒸,黑水温度由200 ℃降至158 ℃,压力由3.8 MPa(绝压,下同)降至0.6 MPa。据有关物性表,水的比热容c水=4.18 kJ/(kg·℃),水在200 ℃下的液体焓为851.84 kJ/kg、水在158 ℃下的液体焓为639.59 kJ/kg,158 ℃下饱和蒸汽焓为2 752.8 kJ/kg,据能量守恒与质量守恒定律,计算可得300 t/h的黑水高压闪蒸后的蒸汽量为30 t/h、高压闪蒸后的凝液量为270 t/h,即300 t/h、3.8 MPa黑水通过高压闪蒸罐可闪蒸分离出0.6 MPa蒸汽30 t/h、0.6 MPa黑水270 t/h。
2.2 真空闪蒸系统物料衡算
更多内容详见《中氮肥》2022年第4期