魯奇爐煤鎖氣回收鼓風(fēng)機壓縮機工藝比較分析

馬冬云，孟祥清

（1.阜新高等?？茖W(xué)校，遼寧阜新123000；2.遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責(zé)任公司，遼寧阜新123000）

魯奇爐是當(dāng)今煤氣化工藝的重要技術(shù)之一，魯奇加壓氣化爐為實現(xiàn)連續(xù)加煤，在氣化爐上部設(shè)置了煤鎖[1，2]。正常生產(chǎn)情況下煤鎖與氣化爐內(nèi)壓力相同。當(dāng)煤鎖空需加煤時，煤鎖下閥關(guān)閉泄至常壓，煤靠重力加入煤鎖，而后用煤氣進行充壓，壓力平衡后打開煤鎖下閥，將煤加入氣化爐，如此往復(fù)循環(huán)。而煤鎖在泄壓時要釋放大量的煤鎖氣，主要成分基本與粗煤氣相當(dāng)，排入大氣會造成工業(yè)污染，送氣化爐熱火炬燒掉是一種能源的浪費，當(dāng)今倡導(dǎo)綠色化工，對于煤化工行業(yè)進行優(yōu)化工藝節(jié)約資源具有重有意義，如何有效的回收這部分資源來節(jié)能降耗，減少環(huán)境污染是關(guān)系化工企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素[3-5]。目前在國內(nèi)有兩種工藝，即煤鎖氣壓縮機回收和煤鎖氣鼓風(fēng)機回收工藝，兩種工藝不斷優(yōu)化發(fā)展至今兩具特色[6]。本文擬就其優(yōu)缺點，實際運行衡算做一綜合比較分析。

煤鎖氣壓縮機工藝是將幾臺氣化爐的煤鎖氣匯入總管，進入煤鎖氣洗滌器、煤鎖氣分離器進行洗滌分離后，送入煤鎖氣氣柜貯存，采用往復(fù)式壓縮機給煤鎖氣加壓到粗煤氣的系統(tǒng)壓力，并入管網(wǎng)，粗煤氣分離器釜底產(chǎn)生的煤氣水泵送洗滌器循環(huán)利用,見圖1。

煤鎖氣鼓風(fēng)機工藝同樣是將幾臺氣化爐的煤鎖氣匯入總管，進入煤鎖氣洗滌器、煤鎖氣分離器進行洗滌分離后，送入煤鎖氣氣柜貯存，采用離心式鼓風(fēng)機加壓到千帕級送入動力鍋爐作為氣體燃料燒掉，這種工藝既保護了環(huán)境，又節(jié)省了資源。

圖1 典型的煤鎖氣壓縮機回收工藝Fig.1 Typical compressor recovery technology of coal lock gas

圖2 典型的煤鎖氣鼓風(fēng)機回收工藝流程Fig.2 Typical blower recovery technology of coal lock gas

1 兩種工藝技術(shù)參數(shù)比較

某公司典型的煤鎖氣壓縮機和某廠典型的煤鎖氣鼓風(fēng)機設(shè)備回收工藝流程見圖1，2，其設(shè)備參數(shù)比較表1。

2 投資和生產(chǎn)經(jīng)濟性比較

按照某公司典型的煤鎖氣壓縮機和某廠典型的煤鎖氣鼓風(fēng)機工藝設(shè)備類型進行工藝和生產(chǎn)成本對比。

2.1 投資比較

某公司煤鎖氣壓縮機工藝投資：煤鎖氣壓縮機機組（3套）2040萬元，油澄清池現(xiàn)場制作按10萬元，合計2050萬元。

某廠鼓風(fēng)機機工藝投資：一期氣量33640NM3· h-1,氣柜填充量在生產(chǎn)中可忽略不計，即氣柜入出口氣量平衡，能保證生產(chǎn)安全穩(wěn)定狀態(tài)。需要設(shè)計打送量10000Nm3的鼓風(fēng)機至少五臺，四開一備。參考原位于黑龍江省依蘭縣的哈爾濱氣化廠的鼓風(fēng)機價格約60萬元，共計300萬元，加上氣柜出口地下水封槽2個，單價10萬元，出口分離器2個，單價40萬元，此兩項設(shè)備共計100萬元，鼓風(fēng)機工藝流程投資即400萬元。

表1 某公司典型的煤鎖氣壓縮機和鼓風(fēng)機設(shè)備參數(shù)比較Tab.1 Data comparison of typical compressor and blower

其他配套設(shè)備、管線、閥門基本相同，不計入比較。若選用鼓風(fēng)機工藝，節(jié)省投資：2050-400=1650萬元。

2.2 生產(chǎn)成本比較

耗電：參考某廠鼓風(fēng)機功率估算約為300kW×4= 1200kW，若采用壓縮機工藝3850kW×2=7700kW。年省電成本:（7700-1200）kW×8000h×0.6元/kW· h=3120萬元；年耗循環(huán)水：380M3·h-1×2×8000h× 0.2元·m-3=121.8萬元；鼓風(fēng)機工藝基本沒有循環(huán)水消耗，若采用鼓風(fēng)機工藝年節(jié)省成本3120+121. 8=3241.8萬元，可見經(jīng)濟效益可觀。

備品備件費：鼓風(fēng)機每年10萬/5臺，壓縮機每年30萬/3臺。

采用鼓風(fēng)機較壓縮機流程年節(jié)約3261.8萬元。

3 煤鎖氣送鍋爐燃燒的安全生產(chǎn)要點

3.1 煤鎖氣投用程序

（1）利用低壓蒸汽進行吹掃、疏水，預(yù)熱管線十分鐘，徹底無水后關(guān)閉吹掃閥。

（2）確認(rèn)水疏凈后，開煤鎖氣二次總閥。

（3）逐個投入1～4#角煤鎖氣（煤鎖氣投入煤鎖氣時開啟閥門應(yīng)緩慢，防止有水噴入爐膛）。

（4）根據(jù)壓力實際情況適當(dāng)調(diào)整調(diào)節(jié)閥開度（母管壓力不高于4kPa）。

（5）根據(jù)壓力實際情況確定鍋爐投入煤鎖氣數(shù)量。

（6）投入煤鎖氣正常后對系統(tǒng)進行一次全面檢查。

（7）投入煤鎖氣燃燒時注意風(fēng)、煤氣配比，及時調(diào)整二次風(fēng)量。

3.2 注意事項

遇下列情況應(yīng)停止投入煤鎖氣：

（1）鍋爐滅火。

（2）鍋爐燃燒不穩(wěn)及出現(xiàn)其它情況。

（3）鍋爐停爐及停爐后。

（4）因省煤器泄露及其它原因造成排煙溫度較低時。

（5）停一臺引風(fēng)機時。

（6）爐正壓時。

4 結(jié)語

（1）煤鎖氣、貧煤氣（低溫甲醇洗解析出來的煤氣也送入動力鍋爐燃燒，兩者共用一個總管）完全可加入煤粉鍋爐燃燒（但在循環(huán)流化床沒有業(yè)績，安全系數(shù)不高），因為煤粉爐停車后爐內(nèi)沒有高溫殘?zhí)考盎?，而循環(huán)流化床由于工藝特性必須保留一部分固體物料，若有閥門內(nèi)漏情況下容易形成爆炸的條件。

（2）煤鎖氣入爐噴嘴前加防回火阻燃器，對稱四噴嘴入爐，按照煤的燃燒特性、燃燒動力場使煤氣進行充分燃燒。

（3）操作上加強管理，鍋爐開車正常后將煤鎖氣投用，停爐前切出系統(tǒng)，爐內(nèi)動火進行可燃性氣體分析。

（4）鍋爐現(xiàn)場安裝可燃性氣體報警儀，氣體超標(biāo)時能夠及時響應(yīng)。

（5）根據(jù)煤鎖氣在鍋爐中的燃燒情況及時調(diào)整鍋爐工況。

（6）加強管線疏水排液，防止鼓風(fēng)機系統(tǒng)蹩壓或打送量不足。

通過以上對比分析，在工藝路線、工程造價、設(shè)備維護及安全保障上，煤鎖氣鼓風(fēng)機工藝路線優(yōu)于壓縮機工藝（年節(jié)約3261.8萬元），而且完全能實現(xiàn)長周期安全穩(wěn)定運行。2012年4月運行以來，最長連續(xù)穩(wěn)定運行4個月，取得了非常好的經(jīng)濟效益。本文不僅詳述了煤鎖氣送鍋爐中燃燒的工藝參數(shù)，還論述了所要采取的安全措施，具有良好的可操作性。

［1］ 雷利軍.國內(nèi)外幾種主要煤制氣技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及利弊簡評［J］.安徽化工，2003,（1）：10-11.

［2］ 丁立功，白曉黎，馬三紅.PLC在魯奇爐煤鎖灰鎖中的應(yīng)用及改進［J］.大氮肥，2000,23（3）：211-212.

［3］ 張震.幾種煤制氣方法的技術(shù)現(xiàn)狀及工藝比較［J］.河北化工，2009,32（6）：41-42.

［4］ 宋軍麗，楊云濤.魯奇氣化工藝優(yōu)化控制［J］.中州煤炭，2012，（3）：38-40.

［5］王鵬，張科達.碎煤加壓固定床氣化技術(shù)進展［J］.煤化工,2010,（1）:12-15.

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