水煤浆气化装置闪蒸系统高闪气回收利用探讨

水煤浆气化装置闪蒸系统高闪气回收利用探讨

郑志满

奎屯锦疆化工有限公司，新疆 奎屯 833200

摘要：某煤化工企业气化装置采用水煤浆加压气化工艺，以水煤浆和纯氧为原料，气化装置气化炉设计为五开两备，每套气化炉对应1套闪蒸系统，每套闪蒸系统为四级闪蒸，即高压闪蒸、低压闪蒸、第一真空闪蒸和第二真空闪蒸，对气化炉和洗涤塔排出的黑水进行降温、热量回收、酸性气解吸、黑水中固体浓缩。高闪气中有效气含量较高，回收利用价值较大，经对高闪气理论产出量进行计算，并对实际高闪气产出量进行分析，该煤化工企业决定增设高闪气回收系统。简介高闪气回收系统的构成、开车以来遇到的问题，以及针对问题所采取的优化改进措施。实践表明，该企业高闪气回收系统投运后，运行稳定，为企业带来了良好的经济效益与社会效益。

关键词：水煤浆气化装置;高压闪蒸气;回收利用;

1引言

气化炉与洗涤塔排出的黑水中溶有一定量的合成气，经过减压阀减压，压力降至3MPa进入高压闪蒸系统中，将溶在黑水中的气体闪蒸出来，闪蒸气经换热降温、气水分离，再通过压力控制阀送至硫回收装置。原始设计高压闪蒸气送往硫回收装置，先进入急冷塔洗涤、降温、除尘，再入吸收塔中吸收H₂S，最后送入尾气焚烧炉内燃烧，但由于高闪气中含有一定量的灰分及水分，实际运行中给硫回收装置带来严重影响。后来，为避免对后续系统运行造成安全、环保方面的影响，又将高闪气全部通过压力控制阀送高压富氢火炬燃烧，但这种运行方式又产生了环保问题，且对火炬系统的安全、稳定运行也有一定的危害，对装置的安全运行同样有影响。鉴于高闪气中有效气(CO+H₂)含量较高，回收利用价值较大，该煤化工企业决定对闪蒸系统高闪气进行回收利用。

图1煤浆气化闪蒸及水处理工序

2 高闪气压缩机系统简介

2.1运动机构润滑系统

高闪气压缩机运动机构全部采用强制润滑。整个润滑系统由轴头泵、稀油站及管路组成。轴头泵作为主油泵，在压缩机工作时持续运转供油;稀油站有螺杆油泵，辅助油泵的作用是为压缩机开机前预润滑以及主油泵油压低时自启动保压，压缩机开车前先开启辅助油泵，供油总管压力可通过压力调节阀进行调节。机身油池作为油箱，采用恒温电加热器，当环境温度或油温较低时，加热润滑油。

2.2 冷却水系统

机组工艺冷却器及油站冷却器采用循环水冷却，气缸及缸体中的密封填料采用0.65DW水冷却，循环水及DW水管路均为独立的压力循环系统，通过总进水管将冷却用循环水送到压缩机各冷却点。气缸、填料函总进水管上设总进水阀以及温度、压力指示仪表，用户也可根据需要在总进水管入口设水流量表，用以监测各单机的用水量。各冷却点的进、出口处均设置球阀或截止阀，每根冷却水回水管上均设有视水器和温度计，可监视循环水的回水温度及流动情况，然后回水汇集到总回水管。

2.3气路系统

高闪气压缩机工艺气管路进气口设有过滤器，对工艺介质中的杂质、颗粒物等进行过滤，确保过滤后气体含尘量不影响机组的正常运行及性能，避免杂质进入气缸而划伤气缸镜面及活塞等。在压缩机总排气口设有止回阀，防止高压气体倒流。各级排气设有安全阀，当气体压力超过额定值时，安全阀自动开启，使压力迅速下降，以保证机组的安全运行。

2.4 仪表及自动监护系统

高闪气压缩机设有监测和控制仪表，对各级进排气压力、温度，冷却水压力、温度，润滑油供油压力、温度均设有就地仪表，以便操作人员随时观察压缩机的运行情况。对重要运行参数，还设有自动监控保护装置，当压缩机运行参数远离设计值、达到危险工况时，能及时自动发出声光报警信号，并能自动联锁停机。

3高闪气回收系统开车以来遇到的问题

3.1 高闪气压缩机一级出口安全阀经常启跳

由于设计方面的缺陷，高闪气压缩机一级出口安全阀压力设置为0.64MPa，正常运行一级排气压力为0.54MPa，两个压力值较为接近，在高闪气回收系统开停车时，压缩机一级出口安全阀经常启跳，造成安全阀泄漏、磨损严重，因安全阀漏气而高闪气气量减少，系统波动较大，控制难度增大。

3.2 高闪气压缩机四回一管道温度低

高闪气压缩机入口压力设计为0.2MPa，但实际运行中其入口压力达不到0.2MPa(甚至更低)。由于往复式压缩机的出口压力主要取决于系统的背压，入口压力低会导致气体在压缩机缸内反复压缩，排气温度急剧升高，导致压缩机缸体温度升高而损坏压缩机，因此须常开压缩机四回一调节阀来给压缩机(一级)入口补气。将气体视为理想气体，据公式pV=nＲT可知，Ｒ为常数，n不变，V也不变，则气体压力降低时，气体温度就会降低，因此压缩机四回一管道温度很低，室温为30℃，四回一管道温度只有3℃，机组冬季运行时会有很大的难度。

3.3高闪气管道电伴热效果不佳

高闪气回收系统闪蒸气管道采用电伴热，运行中易出现伴热系统发热量趋零或偏低、线路断路跳闸、伴热带不热或冷热不均的问题，保证不了闪蒸气管道的伴热效果。

4高闪气回收系统的优化改进

4.1 缓解安全阀启跳的操作优化

高闪气回收系统开车时，将高闪气压缩机出口总管去火炬的双阀打开，中控全开高闪气压缩机四回一调节阀，待压缩机启动时，现场关闭一回一调节阀，并缓慢关闭高闪气压缩机出口总管去火炬的放空手阀，中控在保证机组入口压力的情况下，缓慢关闭四回一调节阀，憋压，待压缩机出口压力略高于后系统压力时，通知净化系统接气，并利用四回一调节阀精确调整以确保机组入口压力稳定，从而有效缓解机组一级出口安全阀启跳的问题。

4.2四回一管道温度低的解决措施

在四回一管道原有低压蒸汽伴热的基础上再加一路伴热，确保伴热效果，并在管道外包保温棉，避免管道外露;在压缩机三级缸和四级缸的入口处加限流孔板，限制压缩机排气流量，以满足压缩机入口的压力要求;关小压缩机四级出口换热器循环水手阀，对循环水限流，以提高压缩气经过换热器换热后的温度，即控制每一级排气经换热器换热后的温度在40℃。采取上述措施后，很好地解决了压缩机入口高闪气温度低和四回一管道温度低的问题。

4.3 高闪气管道电伴热的维护保养

加强对高闪气回收系统闪蒸气管道电伴热的维护和保养，经常检查并确保各配件和伴热带状况良好;伴热温度过低时，重新调校温控器，使其温度达到要求;保温层全线做好防水层，以确保伴热带在干燥的环境中工作，从而有效保证闪蒸气管道的伴热效果。

5结束语

在煤化工企业中，通常都是将高闪气送往硫回收装置，经急冷塔降温、吸收塔吸收后送入尾气焚烧炉内燃烧处理。该企业通过摸索、尝试和优化，将高闪气加以回收利用，高闪气回收利用系统自开车以来，运行稳定，在不增加任何原料的情况下，每年可多产甲醇8000t以上，不仅具有良好的经济效益，而且有利于环保，取得了良好的社会效益。相信在不久的将来，会有更多的煤化工企业将高闪气加以回收利用，从而助推企业的绿色、可持续发展。

参考文献

[1]肖建华, 丁志伟, 张超,等. 水煤浆气化装置灰水系统除硬技术探究[J]. 中氮肥, 2019(4):10-13.

[2]陈伟博, 宋利. 水煤浆气化闪蒸系统黑水管道改造[J]. 中国化工贸易, 2019, 011(017):121.