粉煤气化装置工艺管道优化研究

＊王 坤

（宁夏宝丰能源集团股份有限公司 宁夏 750411）

在我国的化石能源中，煤供能所占据的比例较大，煤化工产业得到了快速发展。粉煤气化工艺得到了较广泛的应用，粉煤气化装置的应用主要是进行磨煤干燥、粉煤加压输送和气化、废水处理，其中工艺管道是非常关键的组成，在装置运行过程中，容易出现部分问题，因此，需要对管道进行优化，以保证装置的正常运行，有效提高资源利用率。

1.工艺流程介绍

粉煤气化装置工艺过程主要分为4个环节，分别为磨煤干燥、粉煤加压输送、粉煤气化、渣及灰水处理。具体的工艺过程为：将原煤送入磨煤机中进行研磨，并用干燥的惰性气体进行干燥。碾磨干燥后的煤粉经旋转分离器筛选后被惰性气体输送到粉煤袋式过滤器。进入粉煤袋式过滤器中的煤粉经滤袋进行气固分离，出袋时过滤器的惰性气体含尘量≤10mg/Nm3，过滤后的大部分气体进行再循环，部分气体被放空。煤粉随后从袋式收集器中被送到煤加压及给料系统。煤粉粒度是由循环风流量、加载力及旋转分离器转速控制，系统惰性化通过氮气及燃料气与空气匹配性燃烧控制。通过高压CO2或者N2输送到气化环节，粉煤和混合气进入气化炉中进行反应生成合成气，经过冷却、增湿以及除尘后输送到转换系统中，而反应不完全剩余的灰渣经过冷却固化后排入相应的设备中。由洗涤塔和气化炉产生的黑水通过闪蒸输送到沉降设备，经过除氧后，进行循环使用。

2.装置管道问题及优化

(1)磨煤干燥过程中的问题及优化

粉煤气化工艺过程中，磨煤干燥是最开始的环节，该工艺过程受温度的影响较大，如果是在气温较低的环境下，湿煤容易结块硬化，影响磨煤机的正常使用，对工艺生产的质量会产生较大影响。而且在温度较低的情况下，粉煤的流化效果会受到影响，容易对管道产生堵塞，这样粉煤的使用率下降，资源浪费情况严重。另外，在进行干燥时，会使用到稀释风机，以使管道中积累的粉煤含量下降，但实际效果并不理想，还会增加电量成本的投入，因此，需要对此环节进行优化改进。

针对气温环境较低状态下的粉煤气化，对工艺管道进行优化可以在粉煤和料管之间加入伴热管，这样粉煤的温度能够得到有效的提升，粉煤的流动性得到增大，工艺装置运行的效率得到提升。另外，稀释风机的使用对管道中积累的粉煤能够起到一定的降低作用，减少粉煤的含量，但是效果并不理想，因此，可以取消使用稀释风机，以降低电能的使用量，这样成本能够得到节约，资源浪费情况减少。

(2)关于物料及电能使用问题及优化

①低压氮气的节约

磨煤机磨辊密封低压氮气管线和密封风机出口管线之间加入联通管线，低压氮气作为磨辊密封氮气的补充，氮气的使用量能够得到节约。磨辊密封低压氮气的阀门开度要注意适度控制，如果开度太小，压差较低，这样密封的效果不好，而如果开度过大，就会使低压氮气倒入密封风机的出口管线中。对磨辊密封低压氮气阀门进行调整时需要注意慢慢进行，同时联系主控重视密封风和一次风的压差。

②电能的节约

在原有的粉煤气化工艺中，稀释风机的使用可以使管线中水分的含量减少，但是使用的效果并不理想。将稀释风机取消，能够减少电量的使用，使用常压氮气进行补充，对此常压氮气阀门的开度进行适量的控制，注意惰性循环气的水含量。

③冷凝液的循环利用

常压罐中的液相到达沉降槽管线时，就能够将冷凝液回收到沉降槽进行再利用。如果冷凝液的水质较差，就会使系统的水质受到影响。如果存在水质较差情况，需要对系统水置换量进行加大，确保系统运行的安全性。低压蒸汽的冷凝液到达除氧器管线时就将冷凝液加入到补进系统中，使水质得到有效改善。鉴于蒸汽冷凝液具有较高的温度，使得除氧器水温上升，除氧水泵会受影响，因此，需要对工艺指标进行合理的控制。

(3)管件增加及设备优化

①管件定期检查，对损坏件进行及时更换

在管道装置中含有的过滤器，由于其中存在烧结金属过滤元件，对其需要进行定期检查，确保部件不会发生损坏或者堵塞，如果检查中发现有损坏件，需要及时进行更换，以保证管线安全稳定运行。

②氮气加热器增加

在温度较低的环境下，低压氮气进入到粉煤储罐的管道充气器时会产生露点，对粉煤的输送产生影响。增加低压氮气加热器能够使设备中的低压氮气得到预热，这样粉煤的流化程度得到提升，粉煤输送的效率提升。这个过程中需要注意对低压蒸汽压力和低压氮气压力进行合理的控制，避免出现低压氮气压力小于蒸汽压力的情况。如果遇到这一问题，需要及时切出低压氮气预热器。

③对限流孔板大小进行合理选择

在粉煤的给料罐泄压时，气流会进入到储罐的过滤器，使得过滤器的部件受到较大的冲击力，如果长时间这样运行就会容易损坏设备，因此，在工艺管道装置中设置了限流孔板，对泄压气流产生降压节流的作用，这样能够使粉煤储罐过滤器的部件冲击力得到缓解。而关于限流孔板大小的选择，需要依据泄压的速率和布袋磨损的实际情况进行合理确定。同时，这个过程中气化炉减量时，泄压气流无法及时跟上，粉煤给料罐压力和气化炉压力之间的压差值会比指标标准高，因此也需要对压差进行合理控制。

(4)对除氧水泵到汽提塔的回流管线进行优化

如果高压闪蒸具有较高的压力时，除氧水泵会受到高压闪蒸压力波动的影响，汽提塔补水就会存在一定的难度，对两者之间回流管线进行优化，向汽提塔的塔釜进行补水，确保液位正常。通过该管线进行补水，高压闪蒸汽和水之间的换热问题会受到阻碍，闪蒸汽量较大，水冷却的压力较大，可能会引起高压闪蒸压力再次上升。所以，对此管线优化是作为应急管线，如果汽提塔的液位补充到标准要求后，就需要及时关闭使用。

(5)其它部件优化

袋式过滤器的尖端部位如果存在过多的粉煤积累，就容易出现闷燃安全事故，对此问题的优化改进主要是在入口处加设低压氮气管线，以作消防氮气使用。此处的阀门不能保持常开状态，同时也不能开的过大，要注意避免过滤器超压，这样可以避免防爆板爆裂。在工艺现场，阀门要保证关闭，在应急状态下使用。另外，对于烧嘴管线和开工氧路在进行使用前都需要进行除油处理，这样资源的浪费情况较为严重，效率也较低。由于管道、阀门中的介质含有氧气，要求不能含有油脂，在使用前一定要将油脂清洗掉，进行脱脂处理。检修完氧气阀门后进行脱脂处理。再者，对真闪分离罐下液管进行优化，原工艺装置中真闪分离罐下液管是去灰水槽设计，这样会容易使灰水具有较高的浑浊度，改用沉降槽，能够解决上述问题。最后，对烧嘴冷却水缓冲罐放空管进行加粗，原来的放空管管径情况下，降低气化炉压力，和烧嘴冷却水缓冲罐压力差值不能保证良好的控制，对管径进行加粗处理后，压差可以有效控制在标准要求内。

(6)管道水处理问题及优化

粉煤气化装置工艺过程从整体来讲，在使用初步水阶段，管道和各个取样点之间形成连通，最后集中汇集到排水槽中，对于排水管道和排水点之间的高度差要有良好的保证，这样管道中的水才能够保证排放顺利，能够有效节约较多的蒸汽伴管。通过排水系统的优化改进，工艺操作的效率得到较好的提升，同时资源得到节约、环境得到保护，对于工艺的可持续发展有重要作用。

(7)可燃物对管道的影响及优化

工艺过程中使用到氧气，而作为一种助燃物，与可燃物之间容易快速发生化学反应，如果在管道中出现这一问题，就会容易发生安全事故，造成较大的损失，因此，对于火源要进行合理的防控。关于火源，工艺过程中由于颗粒冲击而引起爆炸是非常关键的因素，在氧气总管上使用的氧气预热器应当防止存在盲端，确保不会出现脏物聚集的情况，避免发生火灾。粉煤气化装置工艺中，氧气系统是否能够确保安全稳定非常重要，如果其中存在有毒、易燃易爆的气体，管道材质尽可能不使用钢和不锈钢，装置中的阀门材质需要使用不易燃的材质，同时双阀门可以改成单阀门，以此防止出现死角和滞留物，可以使用镍合金材料，对流速进行合理的控制，尽可能的降低氧气和可燃物之间发生反应的可能性。

3.结束语

总而言之，粉煤气化工艺属于一种较好的煤转换技术，在煤化工行业中的应用较为广泛。由于工艺技术的不断发展，关于粉煤气化工艺的流程也在逐渐的提高其作业要求，对粉煤气化装置工艺管道需要进行不断的改进优化，以使资源得到更加充分的利用，减少资源浪费、降低对环境的影响，这样为企业获得更好的经济效益。而这需要对工艺技术加强研究，对管道中容易出现的问题进行全面的分析，并制定出合理的优化改进对策，以使装置工艺管道运行的效率得到良好的提高。