一種混合氣化工藝中氣化爐環(huán)隙的吹掃方法
【專利摘要】一種混合氣化工藝中氣化爐環(huán)隙的吹掃方法，將氣化爐環(huán)隙吹掃氣由原工藝中的N2改為CO2或凈化后合成氣結(jié)合使用的方法，在原N2作為氣化爐環(huán)隙吹掃氣的基礎(chǔ)上，增加CO2與凈化后合成氣兩股氣體作為環(huán)隙吹掃氣使用；其中CO2在氣化爐開停車及凈化合成氣供應(yīng)出現(xiàn)故障的工況下使用，凈化后合成氣在氣化爐正常運(yùn)行的工況下使用，而N2作為應(yīng)急氣源，則在上述氣源供應(yīng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)作為應(yīng)急吹掃氣。根據(jù)本發(fā)明的方法，可以實(shí)現(xiàn)氣化爐水冷壁不承受壓差，防止氣化爐上環(huán)隙內(nèi)件等設(shè)備的腐蝕，降低下游甲醇合成的循環(huán)氣壓縮機(jī)能耗，減少放空氣量，保證氣化爐長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
【專利說(shuō)明】
-種混合氣化工藝中氣化妒環(huán)隙的吹掃方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及粉煤加壓氣化工藝中的氣化爐系統(tǒng)，具體設(shè)及一種混合氣化工藝中下 行水激冷氣化爐環(huán)隙吹掃的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 粉煤加壓氣化技術(shù)中，煤氣化過(guò)程是在高溫、加壓條件下進(jìn)行的，煤粉、氧氣及少 量蒸汽在加壓條件下并流進(jìn)入氣化爐內(nèi)，在極為短暫的時(shí)間內(nèi)完成升溫、揮發(fā)分脫除、裂 解、燃燒及轉(zhuǎn)化等一系列物理和化學(xué)過(guò)程。由于氣化爐內(nèi)溫度很高，在有氧存在的條件下， 碳、揮發(fā)分及部分反應(yīng)產(chǎn)物化2和C0等）W發(fā)生燃燒反應(yīng)為主，在氧氣消耗殆盡之后發(fā)生碳 的各種轉(zhuǎn)化反應(yīng)，即過(guò)程進(jìn)入到氣化反應(yīng)階段，最終形成WC0和也為主要成分的煤氣離開 氣化爐。
[0003] 下行水激冷氣化爐是新型混合煤氣化工藝中的核屯、設(shè)備。下行水激冷氣化系統(tǒng)的 氣化爐為內(nèi)殼水冷壁式反應(yīng)器和外殼承壓的壓力罐，氣化爐在正常生產(chǎn)過(guò)程中，膜式水冷 壁兩側(cè)不承受壓差，故氣化爐上環(huán)隙必須用高壓氣體進(jìn)行吹掃，并設(shè)置水封進(jìn)行隔離密封， 在保證燃燒室與氣化爐環(huán)隙的壓力平衡，同時(shí)防止飽和的高溫合成氣由下環(huán)隙進(jìn)入上環(huán) 隙，腐蝕氣化爐上環(huán)隙內(nèi)件，并保證膜式水冷壁兩側(cè)壓差基本為零。為防止環(huán)隙超溫，吹掃 氣體選用的是常溫氣體。
[0004] 下行水激冷氣化系統(tǒng)中，原始設(shè)計(jì)的氣化爐環(huán)隙吹掃氣體是化。在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行 中，其存在如下問(wèn)題：
[0005] 1)新型混合氣化裝置使用的化來(lái)源為液氮蒸發(fā)產(chǎn)生化，開停車期間煤燒嘴等設(shè)備 的化用量已十分巨大，若在環(huán)隙使用化作為環(huán)隙吹掃的氣體，其在氣化爐升降壓過(guò)程的設(shè)計(jì) 用量較大，會(huì)明顯增加液氮累的負(fù)荷，提高裝置生產(chǎn)原料成本；
[0006] 2)氣化爐在環(huán)隙正常運(yùn)行時(shí)，下游為PSA(變壓吸附）裝置，氣體用途之一是作為甲 醇合成裝置使用，化作為惰性氣體，不參與甲醇合成反應(yīng)，為保證甲醇合成系統(tǒng)惰性氣體含 量穩(wěn)定，多余惰性氣體隨循環(huán)氣一起放空。循環(huán)氣主要成分為C0,也，造成有效氣浪費(fèi)，增加 生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種混合氣化工藝中氣化爐環(huán)隙的吹掃方法，W解決現(xiàn)有 技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)氣化爐水冷壁不承受壓差，防止氣化爐上環(huán)隙內(nèi)件等設(shè) 備的腐蝕，降低下游甲醇合成的循環(huán)氣壓縮機(jī)的能耗，減少放空氣量，保證氣化爐長(zhǎng)期穩(wěn)定 運(yùn)行。
[000引為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0009] -種混合氣化工藝中氣化爐環(huán)隙的吹掃方法，其特征在于，所述方法采用W下Ξ 種方式之一對(duì)氣化爐環(huán)隙進(jìn)行吹掃，
[0010] 1)在氣化爐進(jìn)行開停車操作及合成氣出現(xiàn)故障時(shí)，采用C〇2作為吹掃氣對(duì)氣化爐 環(huán)隙進(jìn)行吹掃；
[0011] 2)在氣化爐正常運(yùn)行過(guò)程中，采用凈化后的合成氣作為吹掃氣對(duì)氣化爐環(huán)隙進(jìn)行 吹掃；
[0012] 3)化作為應(yīng)急氣源，在無(wú) C〇2或凈化后的合成氣，或C〇2或凈化后的合成氣供應(yīng)不足 的情況下，采用化作為吹掃氣對(duì)氣化爐環(huán)隙進(jìn)行吹掃。
[0013] 本發(fā)明將氣化爐環(huán)隙吹掃氣由原工藝中的化改為C〇2或凈化后合成氣結(jié)合使用的 方法，在原始設(shè)計(jì)的一股化作為氣化爐環(huán)隙吹掃氣的基礎(chǔ)上，增加 C〇2與凈化后合成氣兩股 氣體作為環(huán)隙吹掃氣使用。作為目前世界上較為先進(jìn)的煤氣化技術(shù)之一，對(duì)新型混合氣化 工藝進(jìn)行的任何技術(shù)改造，勢(shì)必會(huì)影響整個(gè)工藝或裝置系統(tǒng)的運(yùn)行。采用本發(fā)明的方法，一 是可W盡量減少對(duì)原工藝和裝置的更改，減少改造成本，簡(jiǎn)化操作步驟，同時(shí)保證煤氣化工 藝中氣化爐的穩(wěn)定運(yùn)行;二是滿足下游工段對(duì)合成氣組分中化等惰性氣體的低含量要求， 從而降低下游甲醇合成的循環(huán)氣壓縮機(jī)的能耗，減少放空氣量，減少有效氣浪費(fèi)，降低生產(chǎn) 成本。
[0014] 下行水激冷氣化爐系統(tǒng)中，粉煤加壓輸送W及煤線部分使用載氣為C〇2,有足夠氣 量供應(yīng)使用。但其作為酸性氣體，在環(huán)隙的溫度分布在150°C~250°C之間的環(huán)境下，二氧化 碳對(duì)環(huán)隙的腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重，尤其是在水封周圍，水含量大，極易與水封中的水共同作用腐蝕 環(huán)隙內(nèi)件鋼材，同時(shí)其長(zhǎng)期運(yùn)行仍需要使用C〇2壓縮機(jī)供應(yīng)，造成大量能耗，故其仍然無(wú)法 作為長(zhǎng)期使用的環(huán)隙吹掃氣。
[0015] 合成氣在經(jīng)由凈化后，主要成分為C0+H2,溫度為常溫，基本不含有水蒸氣、出S、 0)2、N出等容易造成氣化爐環(huán)隙內(nèi)件腐蝕的化學(xué)物質(zhì)，降低了生產(chǎn)成本，有較大的操作彈性， 是氣化爐環(huán)隙吹掃氣的合適選擇。
[0016] 為實(shí)現(xiàn)上述方法，W并聯(lián)方式，將化、C〇2和凈化后合成氣管道接入氣化爐環(huán)隙吹掃 氣管道。
[0017] 在上述方法中，化對(duì)氣化爐環(huán)隙的吹掃采用原有設(shè)計(jì)，不做變更。將原有工藝中的 化作為應(yīng)急氣源，在氣化爐停車置換、檢修后氣密等工況下作為氣化爐環(huán)隙吹掃氣使用。
[0018] 在上述方法中，將C〇2通過(guò)管道接入原氣化爐環(huán)隙吹掃氣管道，并在接入管道上設(shè) 置兩個(gè)高壓閩閥。
[0019] 在上述方法中，將凈化后合成氣通過(guò)管道接入原氣化爐環(huán)隙吹掃氣管道，并在接 入管道上設(shè)置兩個(gè)高壓閩閥、一個(gè)八字盲板與一個(gè)高壓排氣倒淋。
[0020] 有益效果:本發(fā)明將氣化爐環(huán)隙吹掃氣由原工藝中的化改為C〇2或凈化后合成氣結(jié) 合使用的方法，在原始設(shè)計(jì)的一股化作為氣化爐環(huán)隙吹掃氣的基礎(chǔ)上，增加 C〇2與凈化后合 成氣兩股氣體作為環(huán)隙吹掃氣使用。采用本發(fā)明的方法，一是可W盡量減少對(duì)原工藝和裝 置的更改，減少改造成本，簡(jiǎn)化操作步驟，同時(shí)保證煤氣化工藝中氣化爐的穩(wěn)定運(yùn)行;二是 滿足下游工段對(duì)合成氣組分中化等惰性氣體的低含量要求，從而降低下游甲醇合成的循環(huán) 氣壓縮機(jī)的能耗，減少放空氣量，減少有效氣浪費(fèi)，降低生產(chǎn)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1本發(fā)明的氣化爐環(huán)隙的吹掃方法的工藝流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的新型混合氣化工藝中氣化爐環(huán)隙的吹掃方法，對(duì)新型混合氣化工藝 和裝置進(jìn)行改造，在原始設(shè)計(jì)的一股化作為氣化爐環(huán)隙吹掃氣的基礎(chǔ)上，增加 C〇2與凈化后 合成氣兩股氣體作為環(huán)隙吹掃氣使用。對(duì)氣化爐環(huán)隙進(jìn)行吹掃時(shí)，根據(jù)工藝狀況，采用W下 Ξ種方式之一對(duì)氣化爐環(huán)隙進(jìn)行吹掃，
[0023] 1)在氣化爐進(jìn)行開停車操作及合成氣出現(xiàn)故障時(shí)，采用C〇2作為吹掃氣對(duì)氣化爐 環(huán)隙進(jìn)行吹掃；
[0024] 2)在氣化爐正常運(yùn)行過(guò)程中，采用凈化后的合成氣作為吹掃氣對(duì)氣化爐環(huán)隙進(jìn)行 吹掃；
[0025] 3)化作為應(yīng)急氣源，在無(wú) C〇2或凈化后的合成氣，或C〇2或凈化后的合成氣供應(yīng)不足 的情況下，采用化作為吹掃氣對(duì)氣化爐環(huán)隙進(jìn)行吹掃。
[0026] 原SCGP煤氣化工藝中，采用化對(duì)氣化爐環(huán)隙進(jìn)行吹掃。使用的化來(lái)源為液氮蒸發(fā)產(chǎn) 生化，開停車期間煤燒嘴等設(shè)備的化用量已十分巨大，若在環(huán)隙使用化作為環(huán)隙吹掃的氣 體，其在氣化爐升降壓過(guò)程的設(shè)計(jì)用量為Ikg/s，會(huì)明顯增加液氮累的負(fù)荷，提高裝置生產(chǎn) 原料成本。
[0027] 當(dāng)氣化爐正常運(yùn)行時(shí)，環(huán)隙設(shè)計(jì)吹掃用量為O.lkg/s，合成氣成分見表1。下游為 PSA(變壓吸附）裝置，氣體用途之一是作為甲醇合成裝置使用，化作為惰性氣體，不參與甲 醇合成反應(yīng)，為保證甲醇合成系統(tǒng)惰性氣體含量穩(wěn)定，多余惰性氣體隨循環(huán)氣一起放空。循 環(huán)氣主要成分為C0,出(表2)，造成有效氣浪費(fèi)，增加生產(chǎn)成本。
[0028] 表1氣化爐洗涂塔出口合成氣成分(化作為環(huán)隙吹掃氣）
[0029]
[0032]下行水激冷氣化爐系統(tǒng)粉煤加壓輸送W及煤線部分使用載氣為5.2Mpa壓力的 C〇2,其來(lái)源為下游凈化由合成氣中分離出C〇2經(jīng)由壓縮機(jī)加壓產(chǎn)生，若使用其作為氣化爐環(huán) 隙吹掃氣使用，有足夠氣量供應(yīng)使用，可W節(jié)約生產(chǎn)成本。為解決上述問(wèn)題，
【申請(qǐng)人】首先使 用裝置中已有的C〇2系統(tǒng)中的C〇2替換化作為環(huán)隙吹掃密封氣，有效的降低了合成氣中化的 含量(見表3)，減少了下游放空氣量，同時(shí)可在氣化爐出現(xiàn)壓力波動(dòng)、氣化爐渣口堵渣、氣化 爐激冷室液位過(guò)高等問(wèn)題時(shí)，據(jù)需要調(diào)節(jié)環(huán)隙吹掃密封氣用量，有效的防止氣化爐的水冷 壁承受壓差，增加了操作彈性，保障了氣化爐的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。但是在經(jīng)過(guò)近一個(gè)月氣化爐 連續(xù)運(yùn)行之后，經(jīng)過(guò)仔細(xì)的檢查，發(fā)現(xiàn)在氣化爐上環(huán)隙底部水封附近的內(nèi)件出現(xiàn)了一定程 度的腐蝕，經(jīng)過(guò)研究分析，基本是由于C〇2在水封處潮濕環(huán)境中水汽反應(yīng)生成也C〇3，對(duì)氣化 爐上環(huán)隙底部水封內(nèi)件造成了腐蝕，若長(zhǎng)期使用C〇2作為環(huán)隙吹掃密封氣，將對(duì)內(nèi)件材質(zhì)強(qiáng) 度等造成極大影響，增加腐蝕速率，最終降低相關(guān)部件的實(shí)際使用年限，對(duì)氣化爐的長(zhǎng)期穩(wěn) 定生產(chǎn)造成隱患，降低運(yùn)行時(shí)間，增加檢維修成本。因此，0)2作為環(huán)隙吹掃密封氣，僅可短 期使用，不可在氣化爐長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)作為穩(wěn)定吹掃密封氣使用。
[0033]表3氣化爐洗涂塔出口合成氣成分(C〇2作為環(huán)隙吹掃氣）
[00：34]_
[0035] 氣化爐產(chǎn)生的合成氣在經(jīng)由凈化后是氣化爐環(huán)隙吹掃氣的合適選擇。合成氣在經(jīng) 由凈化后，主要成分為C0+此，溫度為常溫，基本不含有水蒸氣、出S、C02、N出等容易造成氣化 爐環(huán)隙內(nèi)件腐蝕的化學(xué)物質(zhì)。在氣化爐正常運(yùn)行過(guò)程中，采用凈化后的合成氣作為吹掃氣 對(duì)氣化爐環(huán)隙進(jìn)行吹掃，可W解決化或C〇2作為吹掃氣存在的問(wèn)題，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本，有 較大的操作彈性。對(duì)氣化爐環(huán)隙吹掃方法的更改，將會(huì)對(duì)下游工藝產(chǎn)生影響。
[0036] 為實(shí)現(xiàn)上述方法，對(duì)現(xiàn)有裝置進(jìn)行改造，W并聯(lián)方式，將化、0)2和凈化后合成氣管 道接入原氣化爐環(huán)隙吹掃氣管道。
[0037] 在上述方法中，化對(duì)氣化爐環(huán)隙的吹掃采用原有設(shè)計(jì)，不做變更。依照原始設(shè)計(jì)即 可防止合成氣串入化系統(tǒng)，也能保證檢修期間人員安全，足W滿足要求，故不作變更。
[0038] 在上述方法中，0)2的使用與隔離設(shè)計(jì)兩個(gè)高壓閩閥。0)2作為環(huán)隙吹掃氣在氣化爐 進(jìn)行開停車操作及凈化來(lái)合成氣出現(xiàn)故障、無(wú)法供應(yīng)的工況下使用。氣化爐運(yùn)行過(guò)程中，要 求C〇2保證5.2MPa壓力，且在停車檢修期間無(wú) C〇2供應(yīng)，并在C〇2緩沖罐處已做隔離，不至于有 C〇2進(jìn)入氣化爐而危害檢修人員安全，故只需設(shè)置兩個(gè)高壓閩閥即可滿足使用。
[0039] 在上述方法中，凈化后合成氣的使用與隔離設(shè)計(jì)兩個(gè)高壓閩閥、一個(gè)八字盲板與 一個(gè)高壓排氣倒淋，W防止C0+出進(jìn)入氣化爐危害檢修人員安全。
[0040] 在上述方法中，各吹掃氣體切換過(guò)程為：
[0041] 1)在氣化爐開停車期間使用C〇2作為氣化爐環(huán)隙吹掃氣，按照設(shè)計(jì)使用氣量1kg/ S，保障氣化爐升降壓期間水冷壁兩側(cè)壓差基本為零的要求；
[0042] 2)氣化爐正常的長(zhǎng)期運(yùn)行期間，切換為凈化合成氣，按照設(shè)計(jì)O.lkg/s氣量，在異 常工況下，根據(jù)需要調(diào)節(jié)氣量，保證氣化爐水冷壁的兩側(cè)壓差為零；
[0043] 3)原有的化作為緊急工況等情況下的備用氣源，在特殊工況下維持氣化爐水冷壁 的壓差正常，防止觸發(fā)聯(lián)鎖保護(hù)或爆破片破裂等導(dǎo)致氣化爐停車。
[0044] 進(jìn)行改造時(shí)，在本裝置氣化爐及下游凈化工序停車期間，做好甩頭;根據(jù)圖1所示， 選用合適管道及閥口，進(jìn)行配管安裝。
[0045] 初始態(tài)為:化管道上閥口關(guān)閉，盲板導(dǎo)盲;0)2管道上閥口開啟；凈化后合成氣管道 上閥口關(guān)閉，盲板導(dǎo)盲。
[0046] 氣化爐開停車工況下，通過(guò)原有流量調(diào)節(jié)閥，使用C〇2作為氣化爐環(huán)隙吹掃氣使 用，按照設(shè)計(jì)Ikg/s的氣量進(jìn)行氣化爐的升降壓操作。
[0047] 氣化爐正常運(yùn)行工況時(shí)，凈化后合成氣盲板導(dǎo)通，兩個(gè)閩閥開啟，倒淋關(guān)閉，將吹 掃氣切換完畢后，關(guān)閉C〇2管道上的閥口；異常工況下，開啟C〇2管道上閥口，調(diào)節(jié)氣量，保證 氣化爐水冷壁兩側(cè)壓差為零。
[0048] 通過(guò)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行之后的各項(xiàng)指標(biāo)，基本實(shí)現(xiàn)改進(jìn)要求，通過(guò)最終洗涂塔出口的 合成氣成分分析，與改造前的成分對(duì)比，合成氣中化組分(見表4)含量下降明顯，極大的滿 足下游工段對(duì)合成氣組分中化等惰性氣體的低含量要求。
[0049]表4氣化爐洗涂塔出口合成氣成分(已凈化合成氣作為環(huán)隙吹掃氣）
[(K)加]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種混合氣化工藝中氣化爐環(huán)隙的吹掃方法，其特征在于，所述方法采用以下三種 方式之一對(duì)氣化爐環(huán)隙進(jìn)行吹掃： 1) 在氣化爐進(jìn)行開停車操作及合成氣出現(xiàn)故障時(shí)，采用c〇2作為吹掃氣對(duì)氣化爐環(huán)隙進(jìn) 行吹掃； 2) 在氣化爐正常運(yùn)行過(guò)程中，采用凈化后的合成氣作為吹掃氣對(duì)氣化爐環(huán)隙進(jìn)行吹 掃； 3. N2作為應(yīng)急氣源，在無(wú) C02或凈化后的合成氣，或C02或凈化后的合成氣供應(yīng)不足的情 況下，采用他作為吹掃氣對(duì)氣化爐環(huán)隙進(jìn)行吹掃。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化爐環(huán)隙的吹掃方法，其特征在于，以并聯(lián)方式，將N2、C02和 凈化后合成氣管道接入氣化爐環(huán)隙吹掃氣管道。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣化爐環(huán)隙的吹掃方法，其特征在于，N2接入采用原氣化爐環(huán) 隙吹掃氣管道。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣化爐環(huán)隙的吹掃方法，其特征在于，將C02通過(guò)管道接入原氣 化爐環(huán)隙吹掃氣管道，并在接入管道上設(shè)置兩個(gè)高壓閘閥。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣化爐環(huán)隙的吹掃方法，其特征在于，將凈化后合成氣通過(guò)管 道接入原氣化爐環(huán)隙吹掃氣管道，并在接入管道上設(shè)置兩個(gè)高壓閘閥、一個(gè)八字盲板與一 個(gè)高壓排氣倒淋。
【文檔編號(hào)】C10J3/48GK106010661SQ201610369378
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】陸振華, 唐衛(wèi)兵, 張玉濱, 鮑建國(guó), 陳林, 王健, 姜波
【申請(qǐng)人】惠生（南京）清潔能源股份有限公司