Shell粉煤气化炉副产蒸汽温度低的解决措施

Countermeasures for Low Steam Temperature of Byproduct of Shell Pulverized Coal Gasifier

崔文丽 Wenli Cui , 黄孺国 Ruguo Huang , 周济民 Jimin Zhou

河南龙宇煤化工有限公司河南永城 476600 Henan Longyu Coal Chemical Co., Ltd. Henan Yongcheng 476600

摘要：

Shell粉煤气化炉汽水系统采用废热锅炉流程，因其副产蒸汽温度过低，若直接并入中压蒸汽管网将造成合成压缩机紧急停车。从提升蒸汽品质和各压力段蒸汽平衡方面进行全局考虑，设置加热炉，使副产蒸汽品质得到提高，从而实现了Shell粉煤气化炉副产的蒸汽全部并网。

关键词：

蒸汽管网; 加热炉; 技术改造;

Abstract：

The steam-water system of Shell pulverized coal gasifier adopts waste heat boiler procedure, because of low temperature of its byproduct steam, it will cause emergency stopping of the synthesis compressor if the steam merges into medium pressure steam piping network directly. Considering from aspects of promoting steam quality and steam balance in each pressure stage, a heating furnace is installed, it increases the steam quality, and entire byproduct steam of Shell pulverized coal gasifier merging into piping network is realized.

Keyword：

steam pipe network; heating furnace; technical renovation;

河南龙宇煤化工有限公司(以下简称龙宇化工公司)是国内首家采用Shell粉煤气化工艺制取甲醇合成原料气的大型化工企业，其Shell粉煤气化炉汽水系统采用废热锅炉流程，即来自热电厂的锅炉水(158 ℃，7.5 MPa)送入气化炉汽包内，然后通过强制循环水泵送至气化炉水冷壁、输气管、冷却器及其他换热器进行换热，换热后的水汽混合物进入汽包中进行水汽分离，分离后的饱和蒸汽通过过热器加热为过热蒸汽(400 ℃，105 t/h)后外送并入中压蒸汽管网。

1 蒸汽管网

龙宇化工公司蒸汽用量大，蒸汽平衡困难，且对蒸汽品质要求高。蒸汽管网分高压(9.8 MPa，540 ℃)、中压(5.0 MPa，400 ℃；1.4 MPa，200 ℃)和低压(0.8 MPa，180 ℃)4个压力等级，各管网之间采用减温减压器相互连接。中压蒸汽用户包括合成压缩机(45 t/h)、汽动锅炉给水泵(15 t/h)、二甲醚装置(32 t/h)、空分装置分子筛加热(10 t/h)等，用量约102 t/h。蒸汽管网互连示意见图 1。

图 1

蒸汽管网互连示意

2 蒸汽温度不达标

在实际运行过程中，Shell粉煤气化炉副产蒸汽(105 t/h，5.0 MPa，370 ℃)的总量能够满足中压蒸汽管网要求，但蒸汽温度不达标，全部并入中压蒸汽管网后，造成下游中压透平驱动的合成压缩机因汽温低而紧急停车。因此，要保证合成压缩机透平的蒸汽温度，就必须减少Shell粉煤气化炉副产蒸汽并入中压蒸汽管网的量，使一部分副产蒸汽放空，同时开大高压蒸汽减压阀。此举不仅不利于高压蒸汽的有效利用，造成除盐水的极大浪费，而且会产生严重的噪音污染。

经多次论证，决定在Shell粉煤气化炉副产蒸汽并入中压蒸汽管网前设置1台加热炉，利用甲醇合成装置氢回收系统的弛放气作为燃料气来加热中压蒸汽，并在加热炉对流段加热锅炉水，进一步降低排烟温度，提高热效率。

3 加热炉结构简介

加热炉包括加热炉炉体(含辐射段、对流段及烟囱)、燃烧器等设备和燃烧系统、加热炉自动控制系统等部分，其结构示意见图 2。

图 2

加热炉结构示意

加热炉本体由8根立柱支撑，从下到上由辐射段、对流段及烟囱组成，炉壳直径Φ 5 196 mm，炉体总高32 811 mm。辐射段为圆筒形，炉管采用8头并联盘管，其底部安装3台燃烧器；对流段采用横向列管结构，靠近辐射段的换热管采用光管，其余选用翅片管结构；烟囱设有翻板，可通过控制翻板调节炉膛压力。

燃烧系统由燃烧器、燃料调节系统及烟风系统组成。燃烧器为自然通风型燃气燃烧器；燃料调节系统包括燃料压力检测、燃料流量控制回路及燃料切断阀组等；烟风系统采用自然通风向燃烧器供风，同时设计有炉膛压力监控功能。

加热炉自动控制系统包括点火控制、负荷调节控制、炉膛负压控制及安保联锁控制等。通过程序控制点火步骤，保证加热炉安全点炉；通过物料出口温度控制燃料流量，实现加热炉负荷自动调节；通过炉膛负压测点和烟囱翻板阀实现炉膛负压调节；在点炉及运行过程中可通过操作画面直观显示相关参数，通过对敏感测点监控实现安保联锁控制，保证加热炉安全运行。

4 技改后蒸汽管网

技改后蒸汽管网示意见图 3。

图 3

技改后蒸汽管网示意

加热炉投入运行后，不仅提高了气化炉副产蒸汽品质，实现了副产蒸汽全部并网，而且也彻底打通了中压蒸汽减低压蒸汽和1.4 MPa蒸汽的流程，可将高压减中压减温减压器作为紧急备用设备，而高压减低压减温减压器不再投用；同时，甲醇装置的弛放气得到有效利用，减少了弛放气通过主火炬燃烧而造成的热能浪费。

5 结语

该技术改造是从提升蒸汽品质和各压力段蒸汽平衡方面进行全局考虑，通过安装加热炉，使Shell粉煤气化炉副产蒸汽的品质得到了提高，从而实现了副产蒸汽全部并网。目前，国内部分新型煤气化装置的气化炉及合成气冷却器全部采用废热锅炉流程，其副产蒸汽品质多有不达标现象，可借鉴本技术改造措施进行蒸汽品质提升。同时，此类装置的设计单位有必要重新核算气化装置合成气冷却器的换热负荷是否能达到应有的效果，重新考虑全系统的蒸汽平衡设计。