一种GSP气化炉合成气洗涤系统优化和改造

摘 要：介绍了GSP粉煤加压气化激冷流程合成气洗涤系统工艺流程，针对洗涤系统中部分冷凝器出现的问题做出了优化和改造。改造效果表明，部分冷凝器切出后没有影响合成气含尘量，同时解决了部分冷凝器导致激冷水系统管线、阀门以及激冷水喷头造成磨损甚至堵塞，避免合成气降温造成水汽比降低影响变换反应，增加变换装置能耗，且避免了部分冷凝器内漏造成蒸汽及凝液可燃气超标的风险，达到了降本增效的目的。

关键词：GSP气化；合成气洗涤；优化；改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.014

0 前言

神华宁夏煤业集团烯烃一分公司气化车间采用GSP干煤粉加压气化技术。该技术采用干煤粉进料方式，分为备煤、煤粉输送、气化炉、合成气洗涤、除渣、黑水处理等六个单元[1]。气化炉采用水冷壁式结构，运用“以渣抗渣”的原理。

合成气洗涤单元原设计采用两级文丘里串部分冷凝器的流程，將来自气化炉被水激冷和饱和的粗合成气在本单元进一步用水洗涤除尘、除卤，洗涤后的合成气作为产品送往变换装置。部分冷凝器处于二级文丘里洗涤器和粗合成气分离罐之间，用来对合成气进行降温、除尘[2]。原设计气化炉所用原煤的灰分在6-12%之间，但是实际运行中原煤的灰分大于18%，远超过设计值，造成粗合成气中带灰量增加，同时对部分冷凝器造成堵塞，析出的冷凝液中固含量增加，造成管线、阀门磨蚀严重，直接导致的装置停车累计达到25次之多，严重影响了装置的长周期稳定运行。本文在此基础上分析原因，制定对策，提出一种洗涤系统的优化和改造方案。

1 合成气洗涤工艺流程概述

气化炉激冷室出来的粗合成气进入一级文丘里洗涤器进行洗涤，粗合成气中的灰分和可溶性气体，与雾化的液滴接触后，被润滑、沉降和溶解。进入文丘里下游的气液分离罐，被净化的粗合成气从罐顶离开。然后粗合成气进入二级文丘里洗涤器再次进行充分混合，由于气相和固相在文丘里洗涤器喉径处的速度不同，合成气中夹带的煤灰和其它杂质在二级文丘里分离罐中被除去。洗涤完毕后，粗合成气，从部分冷凝器顶部的管程进入，跟壳程的低压脱盐水进行换热，产生低低压蒸汽。低低压蒸汽经汽包送低低压蒸汽管网。换热后的粗合成气温度大约下降3 ℃。由于温度的下降，粗合成气中的部分饱和蒸汽将冷凝析出，对粗合成气夹带的微量煤灰进行洗涤。经过冷凝液洗涤的粗合成气，在部分冷凝器跟冷凝液进行初步的气液分离[3]。气液分离后，粗合成气从原料气分离罐的顶部出口管线送往下游变换单元。

2 合成气洗涤系统优化改造措施

GSP气化工艺在两级文丘里后又设计了部分冷凝器，其设计目的为通过部分冷凝器的原料气（设计温度215℃，压力3.84MPa）与低压锅炉给水（设计压力1.8MPa，温度104℃）进行换热，经过换热的原料气温度降低3℃左右，在温降的过程中产生的凝液所夹带的原料气中的杂质，从底部液相管线排向激冷水罐，通过此原理进一步洗涤原料气。

在此洗涤过程中，由于部分冷凝器的设计缺陷，而且没有考虑到原煤的灰分发生较大的变化，出现了一系列的问题，诸如合成气中含灰量增加，导致部分冷凝器堵塞，使得停车检修必须对其进行清洗，增加检修费用；另外部分冷凝器换完热产生的冷凝液固含量增加，进入激冷水罐后沉积，长时间累积造成激冷水罐容积减少，而且对激冷水泵以及阀门管线磨蚀严重；更为严重的是部分冷凝器长时间磨损，发生内漏现象，合成气窜入低低压蒸汽管网，使得装置可燃气超标，发生较大的安全事故。综上所述，为了防止合成气降温造成水汽比降低影响变换反应，增加变换装置能耗，且为了避免部分冷凝器内漏造成蒸汽及凝液可燃气超标的风险，提出一种洗涤系统的优化和改造，将部分冷凝器管程只作为合成气的一个通道，壳程与产生的低低压蒸汽全部切出，不再进行换热。具体实施步骤如下：

（1）将部分冷凝器用来换热的低压锅炉给水管线以及排污管线全部切出并加盲板进行隔离，避免阀门内漏造成低压锅炉给水浪费，同时防止固含量较高的冷凝液再次进入到水系统中；

（2）将部分冷凝器原设计产生的低低压蒸汽并管网手阀关闭，并加盲板进行隔离，以免阀门发生内漏而使工艺气窜入蒸汽系统的事故发生，同时打开蒸汽放空阀门进行大气放空；

（3）将部分冷凝器壳程低压脱盐水手阀关闭，并加盲板进行隔离；

（4）将汽液分离罐至部分冷凝器入口法兰处加盲板进行隔离。

3 优化改造后的效果评估

合成气洗涤系统通过优化改造后与现有技术相比具有突出的收益效果：部分冷凝器切出后，合成气温度由189℃提升到193℃，变换反应正常，能耗降低，且取样分析合成气含尘量<0.5mg/m3，符合设计要求。达到了降本增效的目的，获得较大的经济效益：

（1）部分冷凝器容易内漏，每年检修10台次，每次检修费用2万元，则可以节省20万元；

（2）部分冷凝器切出后，可减少合成气温降析水7t/h，则变换每年减少增加次高压蒸汽224000 t，每年减少次高压蒸汽能耗749万元。

（3）部分冷凝器切出后，每次导气可提前十分钟。每年按照导气30台次，则可以节约合成气有效气650000 Nm3，减少经济损失 56.5万元。

综上，每年可减少经济损失825.5万元。彻底杜绝部分冷凝器内漏造成蒸汽单元凝液超标的风险，同时也为业内煤化工项目合成气洗涤工艺方案提供参考。

4 结论

综上所述，通过对粗煤气洗涤工艺系统的优化，将部分冷凝器切出是有效的，同时为干煤粉气化合成气洗涤系统工艺的改进及优化提供了有力的支持。避免了部分冷凝器内漏造成蒸汽及凝液可燃气超标的风险，达到了降本增效的目的。

参考文献：

[1]赵元琪，闫波.浅析GSP气化技术的运行经济性和适用性[J].科技经济导刊，2015（12）：110-111.

[2]景寿堂，苏源.GSP气化装置鼓泡塔合成气管线堵塞的原因及处理方法[J].价值工程，2016（03）：22-25.

[3]苏源，院建森，赵振新，陈杰.GSP气化装置合成气洗涤系统流程优化[J].洁净煤技术，2016，3（22）：119-122.

作者简介：代龙（1988-），男，宁夏银川人，本科，助理工程师，研究方向：应用化学。endprint