碎煤加壓氣化裝置煤氣水分離系統(tǒng)膨脹氣與呼吸氣回收利用總結

冉令慧

(伊犁新天煤化工有限責任公司，新疆 伊寧 835000)

0 引 言

伊犁新天煤化工有限責任公司(簡稱新天煤化)20×108m3/a煤制天然氣裝置主要包括碎煤加壓氣化、耐硫變換、林德低溫甲醇洗、戴維甲烷化系統(tǒng)及空分、熱電、污水處理等附屬配套設施。其中，氣化裝置采用賽鼎工程有限公司自主研發(fā)的碎煤加壓氣化工藝，配套氣化爐22臺，布置在3個氣化框架上，氣化A框架7臺氣化爐、氣化B框架8臺氣化爐、氣化C框架7臺氣化爐。氣化裝置配套煤氣水分離系統(tǒng)6個系列(六開無備)，附屬公用管網(wǎng)按照氣化A框架對應煤氣水分離A/B系列并對應C軸,氣化B框架對應煤氣水分離C/D系列并對應D軸,氣化C框架對應煤氣水分離E/F系列并對應E軸布置。

煤氣水分離系統(tǒng)的主要任務是分離煤氣水中的溶解氣、重芳烴、多元烴等組分，將煤氣水中的膨脹氣閃蒸分離，副產(chǎn)低壓蒸汽，并向氣化裝置、變換冷卻系統(tǒng)提供洗滌煤氣水，向酚回收系統(tǒng)提供產(chǎn)品煤氣水。煤氣水分離系統(tǒng)分離出的膨脹氣及各儲罐呼吸氣(設計上呼吸氣在界區(qū)內并入膨脹氣管線)原設計經(jīng)膨脹氣鼓風機提壓后送入克勞斯硫回收系統(tǒng)焚燒爐回收利用。自2017年3月煤制天然氣裝置原始開車以來，生產(chǎn)中膨脹氣帶液至硫回收系統(tǒng)，造成焚燒爐燃燒工況不穩(wěn)；出于膨脹氣、呼吸氣中酸性氣成分含量低等方面的綜合考慮，經(jīng)分析與研究，于2021年10月完成第一次技改——新增管線將膨脹氣及呼吸氣送熱電鍋爐摻燒；但由于煤制天然氣裝置負荷的提升，膨脹氣與呼吸氣量隨之增加，膨脹氣及呼吸氣送熱電鍋爐摻燒的管線無法滿足生產(chǎn)所需，出現(xiàn)了一些問題，經(jīng)分析與研究，于2021年12月完成第二次技改——新增管線將膨脹氣及呼吸氣送至氣化裝置氣柜系統(tǒng)，繼而通過煤鎖氣壓縮機送變換系統(tǒng)回收利用。以下對有關情況作一總結。

1 煤氣水分離系統(tǒng)及膨脹氣與呼吸氣流程簡介

碎煤加壓氣化裝置來的180～210 ℃、2.0～3.2 MPa含塵煤氣水，進入煤氣水分離系統(tǒng)余熱回收器管程，與殼程的低壓鍋爐給水換熱，煤氣水溫度降至160～175 ℃，殼程副產(chǎn)的0.50 MPa、158 ℃飽和蒸汽送低壓蒸汽管網(wǎng)；余熱回收器出來的含塵煤氣水與變換冷卻系統(tǒng)來的140～160 ℃、2.0～3.0 MPa含焦油煤氣水混合后，先經(jīng)煤氣水換熱器用高壓噴射煤氣水冷卻至120～150 ℃，再由含塵煤氣水冷卻器用循環(huán)水冷卻至50～90 ℃。氣化裝置來的低壓含塵煤氣水、開車煤氣水、酚回收系統(tǒng)來的含氨凝液、煤鎖氣壓縮機附屬超重力除塵系統(tǒng)來的洗滌水、含塵重芳烴沉淀池分離出的煤氣水、含油煤氣水、工藝冷凝液一起進入含塵煤氣水膨脹器內膨脹，閃蒸至常壓后廢液進入初焦油分離器，產(chǎn)生的膨脹氣則送入膨脹氣處理系統(tǒng)。此外，變換冷卻系統(tǒng)來的55～75 ℃、0.1～2.0 MPa含油煤氣水與低溫甲醇洗系統(tǒng)來的10～40 ℃、0.3～0.5 MPa工藝冷凝液進入含油煤氣水膨脹器內膨脹，閃蒸至常壓后廢液進入初焦油分離器，產(chǎn)生的膨脹氣也送入膨脹氣處理系統(tǒng)。當含塵煤氣水膨脹器、含油煤氣水膨脹器或焦油污水槽超壓時，對應的含塵煤氣水膨脹器、含油煤氣水膨脹器或焦油污水槽的安全水封被突破，膨脹氣經(jīng)安全水封氣液分離器后排至大氣。

(1)膨脹氣流程。膨脹氣與呼吸氣混合后進入膨脹氣冷卻器冷卻至40 ℃，接著經(jīng)膨脹氣氣液分離器進行氣液分離，分離出的液相送至地下槽，氣相則由膨脹氣鼓風機提壓送入膨脹氣旁路冷卻器冷卻，再經(jīng)膨脹氣鼓風機氣液分離器氣液分離(分離出的液相送地下槽)后送硫回收系統(tǒng)焚燒爐摻燒。在煤制天然氣裝置開車/停車階段或硫回收系統(tǒng)工況不穩(wěn)等情況下，膨脹氣及呼吸氣可選擇送往全廠酸性氣火炬燃燒后排放。

(2)呼吸氣流程。煤氣水分離系統(tǒng)雙介質過濾器、油分離器、最終油分離器、初焦油分離器、第一緩沖槽、第二緩沖槽、煤氣水儲槽、泥漿液槽、重芳烴槽、多元烴槽、重芳烴分液罐、重芳烴蒸餾罐的排放氣(其呼吸閥排放氣)并入膨脹氣中。

2 膨脹氣及呼吸氣入熱電鍋爐摻燒利用

2.1 膨脹氣及呼吸氣入熱電鍋爐摻燒技改

正常生產(chǎn)時膨脹氣及呼吸氣送入硫回收系統(tǒng)回收利用，但因膨脹氣帶液嚴重，硫回收系統(tǒng)分液罐設計能力偏小，氣液分離效果差，造成液體帶入焚燒爐，影響焚燒爐的燃燒工況，導致低溫甲醇洗系統(tǒng)酸性氣與酚回收系統(tǒng)酸性氣在焚燒爐內燃燒不充分、焚燒爐內壓力波動大、硫磺產(chǎn)量低等問題。為此，新天煤化組建技改小組，針對膨脹氣的組分特性作了詳細的分析，認為膨脹氣帶液問題根源在于膨脹氣冷卻器出口氣溫度高，尤其是夏季因循環(huán)水溫度高而降溫效果差時，而要減少膨脹氣帶液難度較大——膨脹氣溫度較高，其中的帶液為飽和水，很難在氣液分離器中得到分離；新天煤化技術團隊提出過將膨脹氣送煤氣水分離系統(tǒng)各儲罐用作密封氣的想法，但此舉因安全風險較高而未被選用。經(jīng)綜合分析與研究，決定新增管線將膨脹氣及呼吸氣送熱電裝置鍋爐摻燒，膨脹氣送硫回收系統(tǒng)管線仍然保留，便于在熱電鍋爐系統(tǒng)有故障時切至硫回收系統(tǒng)。具體技改內容如下。

(1)膨脹氣及呼吸氣以母管引至鍋爐廠房內，再分成支管接到4臺鍋爐(三開一備)四角，利用原二次風噴口送入爐膛內摻燒——據(jù)浙江大學技術團隊(鍋爐DCS系統(tǒng)由浙大中控提供)對鍋爐或煙道的高溫及低溫腐蝕模擬計算結果，最終入爐位置選定在燃燒器中部。

(2)煤氣水分離系統(tǒng)酸性氣管廊開口至單臺鍋爐母管的膨脹氣及呼吸氣總管采用304無縫管，按煤氣水分離系統(tǒng)提供氣量的100%進行計算，總管規(guī)格采用DN250×6 mm，管道上設置1臺手動閥，外設伴熱管路及保溫。

(3)單臺鍋爐母管(膨脹氣及呼吸氣總管至鍋爐點火平臺的管線)采用304無縫管，單臺熱電鍋爐摻燒膨脹氣及呼吸氣量以總氣量的33.3%計，單臺鍋爐母管規(guī)格采用DN150×4.5 mm，兩側支管選用DN108×4 mm的304無縫管；單臺鍋爐母管上均設置有1臺手動閥、1臺氣動快關閥(帶手操器)，手動閥前后各配置一處氮氣吹掃接口，分別用于吹掃總管及單臺鍋爐管道與氣槍，并在手動閥前設置1臺就地壓力表用于檢測總管壓力，氣動閥后設置1臺就地壓力表、1臺壓力變送器，用于檢測本臺鍋爐的介質壓力。

(4)單臺鍋爐母管至各燃燒器的支管采用304無縫管，規(guī)格為DN108×4 mm，各支管上均配置有1臺手動閥、1臺旋塞閥、1塊就地壓力表、1段金屬軟管。

2.2 碳銨結晶堵塞問題

新天煤化熱電裝置配套4臺煤粉鍋爐(三開一備)，單臺鍋爐額定蒸發(fā)量480 t/h、最大蒸發(fā)量500 t/h，鍋爐采用∏型結構、四角燃燒排渣方式。2021年10月8日熱電裝置4臺鍋爐完成膨脹氣及呼吸氣入爐摻燒技改，投運10 d后出現(xiàn)煤氣水分離系統(tǒng)膨脹氣總管壓力上漲、膨脹氣鼓風機出口超壓的現(xiàn)象。分析認為可能是膨脹氣入鍋爐摻燒管線有堵塞，隨即停送膨脹氣及呼吸氣，將膨脹氣及呼吸氣切至硫回收系統(tǒng)，切出后現(xiàn)場拆檢膨脹氣入鍋爐摻燒管線，發(fā)現(xiàn)管內有白色晶體狀物質，化驗室分析檢驗為碳銨。

2.2.1 原因分析

業(yè)內其他企業(yè)酸性氣火炬管線曾出現(xiàn)過銨鹽結晶堵塞情況，介質為低溫甲醇洗系統(tǒng)的酸性氣(溫度約40 ℃)及變換系統(tǒng)的汽提氣(溫度50～70 ℃)，因此業(yè)內其他企業(yè)認為酸性氣溫度控制在40 ℃是不可靠的，后將酸性氣入火炬管線溫度控制在60 ℃以上,再未出現(xiàn)過堵塞情況。

煤氣水分離系統(tǒng)外送膨脹氣中有一定含量的NH3，膨脹氣中同時有NH3和CO2是有可能產(chǎn)生碳銨或銨鹽結晶的，溫度低于35 ℃時會生成碳銨或銨鹽結晶，高于40 ℃以上便可消除結晶。檢查發(fā)現(xiàn)，鍋爐廠房內膨脹氣管線未設置伴熱和保溫，處于裸露狀態(tài)，現(xiàn)場實測溫度為32 ℃；鍋爐廠房外新增的膨脹氣管線設有1根熱水伴熱管但保溫層尚未敷設，處于裸露狀態(tài)，現(xiàn)場實測溫度為37 ℃。簡言之，現(xiàn)場膨脹氣管線溫度均低于40 ℃，該溫度下很容易產(chǎn)生碳銨結晶。

2.2.2 處理措施及效果

(1)去掉原0.58 MPa、90 ℃的熱水伴熱，改為0.50 MPa、158 ℃的蒸汽伴熱，并由之前的1根伴熱管增至4根伴熱管，且鍋爐廠房內/外同時增設。膨脹氣蒸汽伴熱管投運后，現(xiàn)場實測膨脹氣管線溫度為63 ℃，運行至今再未出現(xiàn)過碳銨結晶堵塞現(xiàn)象。

(2)將膨脹氣旁路冷卻器沖洗水改為稀酚水，并由1個DN50噴頭改為2個DN25噴頭，以降低外送膨脹氣NH3含量，消除碳銨結晶帶來的安全隱患。

2.3 重芳烴堵塞問題

膨脹氣及呼吸氣入熱電裝置鍋爐摻燒技改項目完成后，1#、2#、3#、4#鍋爐都引入膨脹氣摻燒，運行一段時間后發(fā)現(xiàn)1#鍋爐膨脹氣入爐壓力與膨脹氣總管壓差較大且入爐后壓力波動較大，1#鍋爐退膨脹氣進行檢查，發(fā)現(xiàn)1#鍋爐膨脹氣總管內有黑色粘稠物質，化驗室檢驗分析為重芳烴和煤塵。

2.3.1 原因分析

1#鍋爐膨脹氣總管位于系統(tǒng)末端，此膨脹氣管線運行壓力僅為13 kPa，因膨脹氣帶液，而液體中含有重芳烴、多元烴、煤塵等，重芳烴、多元烴、煤塵沉積而造成堵塞現(xiàn)象；運行期間，因煤氣水分離系統(tǒng)膨脹氣外送鼓風機故障，膨脹氣入鍋爐壓力更是由13 kPa降至9 kPa。簡言之，1#鍋爐膨脹氣管線堵塞是膨脹氣壓力低和膨脹氣中夾帶重芳烴、煤塵等所致。

2.3.2 處理措施及效果

在出煤氣水分離界區(qū)外管廊C、D、E分別新增3個集液包分離膨脹氣中夾帶的重芳烴、多元烴、煤塵等；將膨脹氣旁路冷卻器沖洗水改為水質較好的脫氨水(稀酚水)，并由1個DN50噴頭改為2個DN25噴頭，降低外送膨脹氣NH3含量，消除碳銨結晶帶來的安全隱患；在膨脹氣入鍋爐調節(jié)閥處設置壓力低聯(lián)鎖，膨脹氣壓力低于10 kPa時鍋爐停止接收膨脹氣。上述措施落實后，1#鍋爐膨脹氣總管再未出現(xiàn)過堵塞現(xiàn)象。

3 膨脹氣及呼吸氣送氣柜回收利用

3.1 膨脹氣及呼吸氣送氣柜回收利用技改

隨著新天煤化氣化裝置負荷的不斷提升，膨脹氣及呼吸氣量也隨之增加，膨脹氣及呼吸氣入熱電裝置鍋爐摻燒管線無法滿足生產(chǎn)所需?；跓犭姽芾仍O置受限、熱電鍋爐內噴嘴改造成本高、系統(tǒng)運行成本等方面的考慮，且當1臺鍋爐檢修期間接收膨脹氣量受限(運行爐停運、備用爐投用時不能正常摻燒膨脹氣及呼吸氣)，經(jīng)分析與研究，決定新增管線將膨脹氣送至氣化裝置氣柜系統(tǒng)，繼而通過煤鎖氣壓縮機送變換系統(tǒng)回收利用。具體方案為，煤氣水分離A/B系列膨脹氣管線在C軸碰頭后送至氣化界區(qū)，煤氣水分離C/D系列膨脹氣管線在D軸碰頭后送至氣化界區(qū)，煤氣水分離E/F系列膨脹氣管線在E軸碰頭后送至氣化界區(qū)，煤氣水分離6個系列的膨脹氣送至氣化界區(qū)后并入1根DN350膨脹氣總管，分別送至2臺容積均為3 000 m3的氣柜。

3.2 煤鎖氣壓縮機B機出現(xiàn)碳銨結晶堵塞問題

煤氣水分離系統(tǒng)A系列膨脹氣及呼吸氣并入氣柜運行10 d時間內，煤鎖氣壓縮機運行穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象；隨即將煤氣水分離系統(tǒng)B、C、D系列膨脹氣及呼吸氣并入氣柜，煤氣水分離系統(tǒng)E、F系列膨脹氣及呼吸氣送熱電鍋爐摻燒，運行6 d后，出現(xiàn)煤鎖氣壓縮機B機二級氣液分離器排液不暢、三級/四級氣缸打氣不暢及氣液分離器排液不暢的現(xiàn)象；于是，投運煤鎖氣壓縮機C機，煤鎖氣壓縮機B機停機檢查，發(fā)現(xiàn)附屬氣液分離器內、B機三級/四級氣缸內有白色晶體物質，經(jīng)化驗室分析為碳銨，即煤鎖氣壓縮機B機運行中出現(xiàn)碳銨結晶堵塞問題(后來煤鎖氣壓縮機C機拆檢，其附屬氣液分離器內、三級/四級氣缸內碳銨結晶現(xiàn)象不明顯)。

3.2.1 原因分析

煤氣水分離系統(tǒng)外送膨脹氣及呼吸氣中含有一定量的NH3，經(jīng)過前期技改將膨脹氣旁路冷卻器沖洗水改為水質較好的稀酚水(脫氨水)、并由1個DN50 噴頭改為2個DN25噴頭后膨脹氣中的NH3未被完全洗去，加之氣柜送至煤鎖氣壓縮機的粗煤氣溫度為38 ℃，很容易出現(xiàn)其中的NH3與CO2反應生成碳銨而結晶堵塞的情況。

煤鎖氣壓縮機附屬超重力除塵系統(tǒng)所用洗滌水為煤氣水，煤氣水中的NH3含量較高(約為12 000×10-6)，洗氨效果較差，造成入煤鎖氣壓縮機氣體中NH3含量高，氣體經(jīng)壓縮機級間冷卻器冷卻后溫度降至40 ℃以下，很容易出現(xiàn)碳銨結晶堵塞的情況。

3.2.2 處理措施及效果

(1)將膨脹氣旁路冷卻器沖洗水量由15 m3/h增至20 m3/h，并將2個DN25噴頭改為4個DN25噴頭，確保膨脹氣及呼吸氣外送氣柜時其NH3含量符合工藝指標要求。

(2)煤氣水分離系統(tǒng)界區(qū)內新增容積15 m3的水封罐，對出界區(qū)前膨脹氣及呼吸氣進行洗滌、分液，保證外送膨脹氣的氣質。

(3)煤鎖氣壓縮機附屬超重力除塵系統(tǒng)洗滌用45 ℃、4.5 MPa煤氣水改為40 ℃、4.5 MPa稀酚水(脫氨水，NH3含量為600×10-6)，洗滌水量由之前的25 m3/h增至 40 m3/h(可據(jù)煤鎖氣壓縮機入口氣中的NH3含量增減)。

4 效益分析

新天煤化煤制天然氣裝置滿負荷運行時，煤氣水分離系統(tǒng)每個系列膨脹氣量約495 m3/h、呼吸氣量約2 857 m3/h；據(jù)化驗室檢驗報告，膨脹氣組分大致為CO258.03%～60.43%、N211.39%～13.17%、CH45.30%～6.39%、CO 5.80%～5.93%、H215.60%～16.60%、O20.08%～1.30%、NH30.08%～1.03%、H2S 0.44%～0.47%，膨脹氣中有效氣成分(CO+H2+CH4)占比約28.72%；呼吸氣組分大致為CO262.46%～65.01%、N23.27%～6.92%、CH45.79%～6.01%、CO 5.80%～5.91%、H218.15%～18.83%、O20.09%～1.20%、NH30.09%～1.02%、H2S 0.20%～0.51%，呼吸氣中有效氣成分(CO+H2+CH4)占比約30.12%。據(jù)上述數(shù)據(jù)，煤氣水分離系統(tǒng)6個系列膨脹氣與呼吸氣中有效氣量共計約(495×28.72%+2857×30.12%)×6=6 016 m3/h。而據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，有效氣氣量與天然氣氣量之比約3.8，天然氣售價以2.5元/m3計，其他生產(chǎn)成本忽略不計，則膨脹氣及呼吸氣全部送氣柜回收利用增產(chǎn)天然氣產(chǎn)生的效益約6016/3.8×2.5=3 958元/h,可大大降低天然氣的生產(chǎn)成本。

5 優(yōu)化建議

5.1 新增或擴徑膨脹氣至熱電鍋爐管線

煤氣水分離系統(tǒng)膨脹氣及呼吸氣送硫回收系統(tǒng)管線規(guī)格DN350、橫截面積為0.096 2 m2，硫回收系統(tǒng)可全部接收煤氣水分離系統(tǒng)6個系列的膨脹氣及呼吸氣；新增膨脹氣至熱電鍋爐管線規(guī)格DN250、橫截面積為0.049 06 m2，DN250管橫截面積約為DN350管橫截面積的1/2，膨脹氣壓力相同時其流量減少約1/2，實際運行中只能接收煤氣水分離系統(tǒng)3個系列的膨脹氣及呼吸氣。因此，建議新增1條DN250的膨脹氣至熱電鍋爐管線，與現(xiàn)有的DN250管線并聯(lián)運行，或將現(xiàn)有的膨脹氣至熱電鍋爐DN250管線更換為DN350管線，以實現(xiàn)熱電鍋爐可以接收煤氣水分離系統(tǒng)6個系列的膨脹氣及呼吸氣。

5.2 新增1臺小型煤鎖氣壓縮機

新天煤化氣化裝置設計配套2臺3 000 m3煤鎖泄壓氣(即煤鎖氣)氣柜，氣柜容量較小,并配套3臺往復式煤鎖氣壓縮機(二開一備，單臺打氣量12 500 m3/h、配套電機功率3 100 kW)，氣化裝置滿負荷運行時可以滿足煤鎖氣泄壓要求，但氣柜只能在煤制天然氣裝置負荷低或3臺煤鎖氣壓縮機運行時(往復式壓縮機故障率高，3臺煤鎖氣壓縮機運行不經(jīng)濟且無備機)才可以全部回收膨脹氣及呼吸氣。因此，建議氣化裝置煤鎖氣壓縮系統(tǒng)新增1臺打氣量3 000 m3/h的小型煤鎖氣壓縮機(配套電機功率800 kW)安裝于現(xiàn)有煤鎖氣壓縮機廠房西側空地上，以全部回收煤氣水分離系統(tǒng)6個系列的膨脹氣及呼吸氣。小型煤鎖氣壓縮機投資不高，運行成本僅800×0.45=360元/h[電價按0.45元/(kW·h)計]，而多回收的3 000 m3/h膨脹氣及呼吸氣(有效氣成分以29%計，其他生產(chǎn)成本忽略不計)送氣柜后增產(chǎn)天然氣產(chǎn)生的效益約3000×29%/3.8×2.5=572元/h。

5.3 新增或修改鍋爐系統(tǒng)DCS有關聯(lián)鎖

熱電裝置鍋爐系統(tǒng)的安全保障主要從防止燃氣泄漏、發(fā)生泄漏后能及時檢測、點火時防止回火等方面進行控制。針對鍋爐燃料煤與膨脹氣及呼吸氣、低溫甲醇洗系統(tǒng)酸性氣、酚回收系統(tǒng)酸性氣混燒的特點，建議新增或修改鍋爐系統(tǒng)DCS有關聯(lián)鎖，具體如下。

(1)鍋爐爐膛滅火聯(lián)鎖保護。鍋爐MFT動作給燃氣系統(tǒng)發(fā)出信號時，聯(lián)鎖關閉本臺鍋爐上所有氣動快速關斷閥、調節(jié)閥，停止燃氣供應。

(2)可燃、有毒氣體泄漏報警。在各閥門組附近配備燃氣漏氣檢測裝置，為確保安全，可設置兩種類型泄漏探測儀——一類為以碳氫化合物為主的可燃氣泄漏監(jiān)測，另一類為以H2S、HCN、CO等為主的有毒有害氣體泄漏監(jiān)測，具體探測儀類型可據(jù)所摻燒的氣體成分進行選擇。

(3)每臺鍋爐總關斷閥前后新增氮氣吹掃、置換系統(tǒng)。每臺鍋爐總關斷閥后氮氣吹掃、置換閥組用于膨脹氣及呼吸氣、低溫甲醇洗系統(tǒng)酸性氣、酚回收系統(tǒng)酸性氣投運前后的管道和燃燒器吹掃、置換，每臺鍋爐總關斷閥前氮氣吹掃、置換閥組用于酸性氣母管的反吹掃、置換；另外，在膨脹氣及呼吸氣總關斷閥后設置自動聯(lián)鎖吹掃系統(tǒng)(此舉不能對用于監(jiān)視進入鍋爐爐膛介質的壓力表和壓力變送器造成損害)，將氣體吹掃至鍋爐內。

(4)當鍋爐爐膛壓力>1.3 kPa時，聯(lián)鎖本臺鍋爐膨脹氣及呼吸氣進氣快關閥及調節(jié)閥關閉。

(5)燃氣槍尾部設置阻火器，同時燃燒器選用擴散式，以有效防止燃氣噴口產(chǎn)生回火。

(6)系統(tǒng)主要氣動閥均配置手動閥(即采用雙閥組)，以防氣動調節(jié)閥(氣源故障等)或電動調節(jié)閥(電源故障等)無法進行手動操作。

5.4 修訂膨脹氣及呼吸氣入鍋爐壓力低聯(lián)鎖值

膨脹氣及呼吸氣入鍋爐壓力設計為不低于15 kPa，煤氣水分離系統(tǒng)膨脹氣鼓風機出口設計壓力為18 kPa，考慮鍋爐燃燒系統(tǒng)不回火、不脫火、不燒嘴、不結焦，運行調節(jié)比大，調節(jié)方便，且不產(chǎn)生火焰刷墻以及燃燒區(qū)域過熱、超溫等問題，設置了膨脹氣及呼吸氣入鍋爐壓力低聯(lián)鎖——低于10 kPa聯(lián)鎖關閉膨脹氣及呼吸氣入爐總閥。實際運行中，入鍋爐膨脹氣壓力達到15 kPa時，煤氣水分離系統(tǒng)膨脹氣鼓風機出口壓力需達20 kPa，而煤氣水分離系統(tǒng)膨脹氣鼓風機出口壓力達18 kPa時現(xiàn)場即會出現(xiàn)個別儲槽呼吸閥漏氣的現(xiàn)象，膨脹氣鼓風機運行故障率極高。因此，建議熱電裝置修訂入鍋爐膨脹氣及呼吸氣壓力低聯(lián)鎖值至5 kPa，保證鍋爐燃燒系統(tǒng)不回火、不脫火、不燒嘴、不結焦、不產(chǎn)生火焰刷墻、燃燒區(qū)域不過熱和不超溫即可。

5.5 解決膨脹氣及呼吸氣過剩問題

因原料煤供應受限，目前新天煤化煤制天然氣裝置未達到滿負荷運行，膨脹氣及呼吸氣可全部回收利用，各系統(tǒng)運行穩(wěn)定。隨著后期煤炭供應量的增加，膨脹氣及呼吸氣回收利用存在氣量過剩的問題，經(jīng)分析，除前文所述新增1條膨脹氣至熱電鍋爐DN250管線或將現(xiàn)有的DN250管線更換為DN350管線、新增1臺打氣量3 000 m3/h煤鎖氣壓縮機外，提出如下合理化建議。

(1)煤氣水分離系統(tǒng)含塵煤氣水儲罐、含油煤氣水儲罐、雙介質過濾器等密封隔離氣由目前的低壓氮氣改為膨脹氣及呼吸氣，本項技改完成后可消納膨脹氣及呼吸氣約3 000 m3/h。

(2)對煤氣水分離系統(tǒng)膨脹氣鼓風機葉輪進行改造或更換，使其外送壓力可達50 kPa，既可保證去熱電鍋爐摻燒的入爐氣壓力，又可增加外送氣柜的膨脹氣及呼吸氣氣量。

6 結束語

新天煤化煤氣水分離系統(tǒng)自2021年10月進行第一次技改——膨脹氣及呼吸氣入熱電鍋爐摻燒利用后，膨脹氣與呼吸氣中的NH3含量由約1.32%降至0.32%；2021年12月進行第二次技改——膨脹氣及呼吸氣送氣柜回收利用后，膨脹氣與呼吸氣中的NH3含量由約0.32%降至0.09%，其氣質滿足回收利用需求，回收利用后相關系統(tǒng)運行狀況良好，并取得了較好的經(jīng)濟效益，此舉可降低鍋爐燃料煤和氣化爐原料煤的消耗，為新天煤化“碳中和”的實施打下良好的基礎。目前，新天煤化煤氣水分離系統(tǒng)膨脹氣及呼吸氣的回收利用已處于業(yè)內先進水平，已有同行企業(yè)對標后準備實施膨脹氣及呼吸氣入鍋爐摻燒技改。