降低半水煤气温度的措施

念吉红

（云南云天化国际化工有限公司云峰分公司，云南 宣威 655413）

1 流程简述

云天化云峰分公司气化厂煤气发生炉工艺流程为典型的中氮流程，对煤气的降温是在洗气箱和煤气洗涤塔内进行。对半水煤气的温度控制指标是，2013年4月16日56℃，10月6日44℃，水温介于43～46℃（环境温度为26℃时）之间，因而在保证降低制气阻力的条件下，半水煤气在洗气箱进行第一次净化时，行程短，参与换热的循环水量少，煤气温度降低幅度小。半水煤气在洗涤塔进行第二次除尘降温，与循环洗涤水逆向换热，降温效果较洗气箱好。

2 存在的问题

煤气炉制气过程中，上、下行煤气温度总和在610～660℃，煤气带走大量的热量，造成热损失大，原料消耗高。下行煤气主要由CO2、CO、O2、H2、CH4、N2组成，温度介于220～260℃之间，下行煤气显热未经任何回收而直接进入洗气箱（3＃炉改造后已回收下行煤气显热），造成洗气箱洗涤循环水温高。

煤气携带的蒸汽在洗气箱冷凝后释放出大量热量，造成洗气箱洗涤循环水温高，在后工序同样的洗涤条件下，会使煤气温度高。因而蒸汽分解率低，循环水温升高，进而使煤气温度升高。

因煤气洗涤所用循环水含尘（116mg／L）高，长期使用易堵塞洗气箱加水管及洗涤塔喷头，造成洗气箱加水量小，洗涤塔喷淋密度小，致使煤气温度升高。环境温度26℃时，洗气箱洗涤水温平均在55℃左右。

循环水温度高，同样会造成煤气温度高。老造气循环水温度较新造气高3～6℃，洗涤后的煤气温度老造气较新造气高5.6℃，降低循环水温度可显著降低煤气温度。循环水主要在凉水塔处冷却降温，凉水塔布水的均匀及轴流风机风量大小是降温的关键。而老造气循环水的1＃凉水塔有布水不均现象，一面水量大，一面水量偏小，对老造气循环水温度有一定影响。

从全国的现状来看，山东、河南有些厂煤气温度控制得较低，常年平均在34℃以下，相同管径条件下体积流量大些，为压缩机提高打气量创造了条件。因而降低煤气温度对生产有着积极的作用。

每年4～10月，宣威地区平均气温在23～26℃之间。气化厂半水煤气夏季温度在53℃左右（开三台轴流风机降温的情况下），温度高相比温度低，半水煤气气体体积流量小，因而压缩机打气量相对小，压缩机单机能力相对小。

半水煤气含尘量高、温度高，会加速工艺管线的冲刷、磨损与腐蚀，以及各运转设备转子的负荷，造成电耗增加。

因而降低煤气温度是节能降耗的一条途径，能降低合成氨生产成本，提高系统安全生产的能力和设备运行周期。

我们降低煤气温度的目标是：半水煤气温度降低10℃。

3 控制分析

（1）降低上下行煤气温度，回收下行煤气显热，降低半水煤气进入洗气箱的温度。

（2）加大洗气箱洗涤水量，降低半水煤气进入洗涤塔的温度，或者洗气箱上部加高，采取喷淋洗涤，并增大喷淋密度。

（3）加大洗涤塔循环水喷淋密度，加大循环水与煤气逆行换热效率，降低半水煤气温度。

（4）降低循环冷却水的温度，降低循环水中尘含量，减少管道堵塞。

（5）提高蒸汽分解率，减少半水煤气中蒸汽量，降低循环水温度。

4 采取的措施

4.1 洗气箱改造

加大洗气箱洗涤水量。但要加大洗气箱流量，必须对洗气箱进行降低阻力的改造。因洗气箱底部斜叉管仅有φ219mm管道截面积的一半，溢流口口径为φ219mm， “N”型管为φ159×6mm管。我们将洗气箱斜叉管改造为截面积0.07m2的斜管，溢流口直径为φ325mm，“N”型管直径为φ325mm。洗气箱完成降低制气阻力改造后，流量由原来的28.3m3／h，增大到63.6 m3／h，降低煤气温度10℃左右。

4.2 洗涤塔改造

原洗涤塔为填料式洗涤塔，洗涤塔出口煤气温度全年在45～52℃之间。因循环水质差，造成洗涤塔顶部喷头容易堵塞，因而循环水的喷淋密度不均匀，影响半水煤气降温。结合煤气化行业发展趋势，借鉴省外各厂家所进行的改造，我们把洗涤塔改造为空塔喷雾冷却塔。这样有效提高粗煤气的净化洗涤效率，降低制气阻力。

4.3 气化炉单炉流程改造

改造思路是实施中氮气化炉流程小氮化。主要内容是在上行煤气管道上增设一自动油压阀门，气化炉上气道由侧出改为顶出，进一步提高气化炉高径比，为再次提高炭层操作创造条件。同时下行煤气由直接进洗气箱改为先进除尘器、废热锅炉，吸收热量后再进洗气箱洗涤。

实施中氮气化炉流程小氮化改造后，气化炉炭层高度可再提高950～1 250mm，降低上下行温度，并可回收下行煤气显热，其显热可产蒸汽0.2t／（炉·h）。吨氨蒸汽消耗可下降80～100kg，可使洗气箱出口水温下降7℃，煤气温度下降6℃，并减少气化炉在各阶段转换过程中存在的“死空间”造成气化炉煤气及蒸汽的损失。

图1、2为中氮气化炉流程及改造后流程。

图1 中氮流程

图2 3＃改造后的小氮流程

4.4 降低循环水温及尘含量

降低循环水温，控制各洗涤、净化点的入水，增加循环水换热效率。降低循环水进入各系统用水点的进口温度及尘含量。采取的措施是，定期打捞沉淀池；加药，使循环水中的灰尘大量析出；凉水塔喷头定期清堵更换。同时在系统停车大修时对1＃洗涤塔的布水偏流进行处理，采取清理填料，更换、清理喷头等措施，使其布水均匀，更有效降温。

4.5 提高蒸汽分解率

3＃炉改造后，上吹蒸汽分解率69%，下吹蒸汽分解率62%，平均为64.8%。1＃炉未改造，上吹蒸汽分解率63.5%，下吹蒸汽分解率65%，平均为64%。因流程改造后，炭层提高，气化层厚度提高，蒸汽与炽热的炭接触时间长，蒸汽分解率提高。采用增氧间歇气化，提高气化层温度，提高蒸汽分解率。由于3＃炉改造成功，其他炉子将逐步进行改造。

5 取得的成效

煤气温度降低后，可延长工艺管线、设备的运行周期，单位时间内煤气炉的热利用率进一步提高，在一定程度上使合成氨耗原焦、中小修费用降低，检修人员的工作量减少。

如将老造气7＃、1＃、4＃煤气炉的下行煤气显热回收后，洗气箱出口水温下降7℃，煤气温度下降6℃，并减少了气化炉在各阶段转换过程中存在的 “死空间”造成气化炉煤气及蒸汽的损失，改造后年节约蒸汽价值约9.48万元。还可多产蒸汽，按老造气开2～3台煤气炉的运行方式计算，回收下行煤气显热可产生蒸汽（压力0.5MPa）1.2～1.8t／h，吨氨耗蒸汽可降低100kg左右，蒸汽按每吨100元的价格计算，每年可节约蒸汽成本115万元。