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1、20 小氮肥第 4 O卷第 6期2 0 l 2年 6月 H T L粉煤加压气化装置用于 合成氨生产运行 总结 童 维风任山 ( 安徽晋煤 中能化工股份有限公司 安徽临泉2 3 6 4 0 0 ) 0 前言 安徽晋煤 中能化工股份有限公 司( 以下简称 中能公司) 是集化肥 、 化工 、 热电联产于一体的综合 性煤化工企业 ， 现有装置的产能为氨醇 8 0 0 k t a 、 尿素 1 0 0 0 k t a 、 甲醇 3 0 0 k t a 、 双氧水 1 8 0 k t a 、 复合肥 1 0 0 k t a 、 碳酸氢铵 1 0 0 k t a 。 在总结了一期航天炉工程的基础上 ， 中能
2、公 司 2 0 0 k t a合成 氨原料 路线改造 工程 ( 即二 期 航天炉工程 ) 采 用 了具有 国 内 自主知识产权 的 H T L粉煤加压气化工艺 ， 并确定 了配套合成氨 生产工艺。HT L粉煤加压气化工艺采用干煤粉 为原料 、 以纯氧及 少量水 蒸气 为气 化剂在 较高 加 ， 压缩机 电流下降， 吨氨蒸 汽消耗下 降。改造 前 、 后运行参数 比较见表 3 。 表 3 改造前 、 后运行参数 比较 变换系统改造后 ， 在压缩机开机台数相 同的 情况下 ， 效果明显。 ( 1 ) 生产负荷 明显增加 ， 压缩机一 段入 口煤 气压力由0 0 3 8 M P a 提高到了0 0
3、4 2 M P a ， 压缩 机抽气量增加 ， 氨醇产量平均增加约 1 7 t h 。 ( 2 ) 变换系统阻力下降 ， 由原 0 1 6 MP a降到 了 0 0 2 MP a ， 压缩机 的输气量提高 ， 动力消耗降 低 ， 消除变换系统“ 瓶颈” 问题 。 温度( 1 5 5 0 c = ， 最高 1 6 8 0) 及 4 0 MP a ( 表 压 ) 压力下进行粉煤燃烧 ， 采用激冷流程生产粗 合成气 ， 激冷后 的粗合 成气温 度降 至 2 0 0送 至后工序。 H T L粉煤加压气化装置 ( 简称二期航天炉 ) 合成气设计生产能力 1 2 31 0 。IT I d ( 标态 ) ，
4、 日 处理原煤 8 0 0 t ， 运行压力 4 0 MP a 。改造工程于 2 0 0 9年开 工建设 ，2 0 1 1年 6月 开始单体试 车 ， 2 0 1 1 年 1 2月开始系统联动试车 ， 2 0 1 2年1月 4 l 1 二期航天炉投料运行。 1 装置简介 H T L 粉煤 加压气 化 装置 主要 包括 磨 煤 及 驴、 ， E Z 、 护， 护， 驴 ( 3 ) 压缩机 电流平均下降了 5 A。 ( 4 ) 吨氨蒸汽消耗平均降低 了 1 0 0 k g 。 ( 5 ) 操作工由原 2 4名减少至 1 2名。 7 存在 的问题 ( 1 ) 原设计水调温器回水与软水加热器 【 旦
5、j 水 并入 1条管线送除氧器 回收利用。变换装置开车 运行一段时间后， 调节水调温器调节阀时 ， 回水管 线振动严重， 多次造成 回水管振裂泄漏。原因是 2股水的温差太大 ， 汽液共存， 混合后形成液击产 生振动。对该管线重新进行 了改造 ， 将水调温器 回水由 D N 5 0 m m单独管线改送尿素车间用作增 湿水， 2股水分开输送 ， 问题得 以解决。 ( 2 ) 新变换装置投运后 ， 变换 气直接进 入变 脱工段 ， 再生槽出现不起泡现象 ， 变脱塔和再生槽 底都沉积大量硫膏 ， 变脱液塔频繁带液 ， 变脱再生 效果变差 ， 正在努力寻求解决此问题的办法。 ( 收 到修 改稿 日期2
6、0 1 2 0 1 1 3 ) 小氮肥第 4 O卷第 6期2 0 1 2年 6月 干燥 、 粉煤加压及输送 、 气化及合成气洗涤 、 渣及 灰水处理单元 。 1 1 磨煤及干燥单元 本单元由磨煤、 惰性气体输送、 粉煤过滤 3 部 分组成。磨煤使用常规的原煤研磨 、 干燥技术 ， 来 自原料煤仓的碎煤经称重给煤机计量后进入磨煤 机 ， 原煤在磨煤机 内磨成煤粉 ， 并 由高温惰性气流 烘干 、 输送 ， 通过粉煤袋式过滤器实现粉煤与惰性 气体的分离 ， 粉煤 由螺旋输送机送人常压粉煤仓 ， 惰性气体循环利用。 1 2 粉煤加压及输送单元 经研磨分离合格 的粉煤储存在 常压粉煤仓 内， 通过粉煤
7、锁斗与粉煤给料罐连通 ； 粉煤锁斗常 压进料 ， 加压 向粉煤给料罐放料 ， 循环运行。粉煤 给料罐连续 向航天炉烧嘴供料 ， 并 与航天炉之间 保持恒定的压差。 1 3 气化及合成气洗涤单元 粉煤经 3条煤粉管线进入航天炉烧 嘴， 氧气 经氧气预热器加热后在混合器 内与蒸汽混合 ， 按 一定的比例进入航天炉烧嘴。 粉煤在航天炉 内燃烧并发生反应 ， 生成 的合 成气主要成分是 H 和 C O。合成气经激 冷环进 入激冷室 ， 经过降温 、 增湿 、 除尘 和洗涤 ， 被水饱 和 ， 熔渣迅速固化 。合成气 出航天炉后 ， 经文丘里 洗涤器 、 合成气洗涤塔 ， 进一步增湿 、 除尘 、 洗涤
8、。 除尘后的合成气进入变换工序。粉煤燃烧后形成 的灰渣沉积在激冷室水 中， 绝大部分灰渣迅速沉 淀并通过渣锁斗系统定期排出。 1 4渣及 灰水处 理 单元 从航天炉激冷室和合成气洗涤塔底部排出的 黑水进入渣水系统 ， 经二级 闪蒸去除不凝性气体 并 回收热量 ， 固体颗粒经絮凝 、 沉淀 、 过滤后收集 ， 灰水循环利用； 高压 闪蒸罐闪蒸出来 的 0 5 MP a 蒸汽送至汽提塔提 高系统灰水 温度 ， 以提高洗涤 塔出口合成气温度为后工段提供充足蒸汽用于变 换反 应 。 2 装置运行状况 在航天炉投料 试车前 ， 进行 了装 置清洗 、 吹 扫 ； 运转设备单体试车 、 联动试车 ； 工艺
9、管线 的化 学清洗 ； 烧嘴点火试验 ； 系统湿试等步骤 ， 保证 了 2l 航天炉投料开车的安全 、 稳定、 可控。 二期航天炉 自 2 0 1 2年 1月 4日投料试 车以 来 ， 运行基本稳定 。试运行期 间， 因后工序暴露一 些问题 ， 进行 了 1次计划停车， 并对系统进行消缺 处理。试运行期间 ， 全系统安全联锁系统安全 、 稳 定 、 可靠。 二期航天炉在 2 0 1 2年 1月 4日O 1 ： 0 5投料 时， 由于一期航天炉与二期航天炉输煤系统不能分 开 ， 共用混煤投料系统。2 0 1 2年 1 月 4日0 1 ： 3 1因 2 粉煤管线进 料速度 、 粉煤密度低 而跳车
10、。随后 对开车过程 中的仪表 、 阀门等影响运行 的问题进 行 了处理 。于 2 0 1 2年 1 月 5日0 7 ： 2 7二期航天 炉再次开始通氧 ， 0 7 ： 5 8点火 ， 1 O： 0 8投料 。由于 二期航天炉制取 的合成气用 于生产合成 氨 ， 工艺 流程相对较长 ， 对气体 中的微量成分要求较严 ， 所 以打通整个装置流程耗时 比一期航天炉( 生产 甲 醇) 长 ； 1月 5日2 1 ： 5 0 ， 二期航天炉氧气 流量 达 1 2 0 0 0 m 。 h ( 标态) 、 压力 3 0 MP a后 ， 开始稳定其 负荷， 使炉膛处于挂渣状态 ， 但炉膛温度偏高 、 主盘 管内
11、介质密度偏低； 1 月 6日0 4 ： 5 0 ， 氨合成系统开 始接气产氨； 1 月 7日1 3 ： O 0 ， 随着盘管内壁渣层的 不断增厚 ， 温度 、 盘管内介质密度逐渐趋于稳定 ， 总体运行基本处 于正常状态 ； 1月 6日 1 9： 3 5氧 气流量缓慢升至 1 3 5 0 0 m h ( 标态 ) ； 此后 ， 因空 分装置增压机振动增大 ， 氧量维持在 1 3 5 0 0 m h ( 标态 ) ， 合成氨产量在 5 0 0 t d左右 ， 粗渣残碳达 5 ( 质量分数) 左右。 3 存在 问题和处理措施 3 1 装置投料试车阶段( 2 0 1 2年 1月 53 1日) ( 1
12、) 二期航 天炉 试车 阶段最 长运行 时 间为 2 2 4 3 1 d 。2 0 1 2年 1月 5日1 0： 0 8航天炉投料成 功后 ， 气化装置整体运行稳定。但 由于空分装置 空压机振动大和后工序热交换器阻力大 ， 航天炉 氧气流量最高为 1 3 5 0 0 m h ( 标态 ) 。1月 3 1日， 应需要对后工序进行停车处理 ， 二期航天炉系统 停车 ， 进行检修和消缺处理。 ( 2 ) 存在问题和处理措施如下。 仪表阀门动作不到位和内漏， 使运行程序 运行不能连续 。经与仪表生产厂家联系 ， 进行改 进 、 调试或更换处理后 ， 阀门动作满足运行程序要 2 2 求 ， 但还有部分阀
13、门需要处理。 部分仪表控制和显示稳定性差 ， 需要进一 步调试 ， 或者改用稳定性好 的仪表元件。 部分管线伴热设计不完善。加装了粉煤管 线 、 环腔保护气 、 主氧管线伴热。 c套磨煤机达不到设计负荷 ， 提 出整改方 案后进行了技术改造。 洗涤塔出口合成气带水， 洗涤效果较差。 目前采取降低洗涤塔液位 的方式运行 ， 将择机对 洗涤塔 内件进行技术改造。 管理人员和操作工整体业务水平不高。提 小氮肥第 4 O卷第 6期2 0 1 2年 6月 高管理水平 ， 加强对操作工业务培训 ， 提高操作技 能 ， 优化工艺操作。 3 2 气化装置稳定运行阶段( 2 0 1 2年 2月 5日一 4月 1
14、 5日) 2 0 1 2年 2月 5 日合成氨 系统检修 、 消缺完 成 ； 2月 5日2 0 ： 0 5， 二期航天炉投料成功 ， 缓慢增 大负荷 ； 2月 7日 1 4 ： 4 5 ， 氧量升 至 1 5 5 0 0 m h ( 标态) ， 达到满负荷运行； 运行至今， 气化装置运 行比较稳定 ， 各项参数正常。目前 ， 连续运行已达 到 7 5 d ， 装置处于正常运行状态。二期航天炉实 际运行情况见表 1 。 表 1 二期航天炉运行情况 3 3 二期航天炉在一期 系统检修前 、 后运行情况 对 比 2 0 1 2年 3月， 一期航天炉在运行 1 5 7 d后 ， 出 现渣 口压差上升
15、、 炉温波动大 、 航天炉负荷下降 、 产气量较低 、 消耗升高现象。4月 4日， 一期航天 炉系统停车检修 ， 二期航天炉系统单系统运行 。 一期航天炉恢 复运 行后， 2套装 置氨醇最 高 产量达 1 1 9 4 t d ， 粗渣残碳有所下 降( 2 ， 质量 分数) ， 滤饼残碳 2 0 ( 质量分数) 。 与一期航天炉装置对 比， 二期航天炉装置优 点 ： 总体生产 比较稳定 ， 工况控制 、 调整方便 ， 负 荷调整对工况影响小 ； 入炉主蒸汽流量调节阀 通径较一期航天炉大 ， 能及时调节入炉蒸汽流量 ； 粉煤管线增大后 ， 粉煤流量的稳定性明显增加。 缺点 ： 由于受输煤系统的限制 ， 一期 、 二期航天 炉的原料煤不能分开 ， 不能进行单炉试烧 ， 单套航 天炉系统的优化受限； 用氮气作为输送载气， 合 成气有 效气体成 分 ( C O+H ) 较一期航 天炉低 5 ( 体积分数 ) 左右； 一期 、 二期航天炉滤饼无 法分开取样分析 ， 不利于单套系统 的工艺优化和 及时调整 ； 洗涤塔出口合成气带水 ， 洗涤效果较 差； 一期 、 二期航天炉共用 1台沉降槽 ， 沉降槽 水质很难彻底置换 ， 溢流堰结垢严重 ； 一期 、 二 期航天炉磨煤系统循环气放空管串联放空 ， 粉煤 水分含量偏高。 4 结
