水煤浆气化装置碳洗塔过氧爆炸的抑制方法与流程

本发明涉及一种水煤浆气化装置碳洗塔过氧爆炸的抑制方法。

背景技术：

水煤浆气化技术是以纯氧和水煤浆为原料，采用气流床反应器，在加压非催化条件下进行部分氧化反应，生成以一氧化碳和氢气为有效成分的粗煤气。(简单几句话解释下ge的意思)水煤浆气化装置是目前最为成熟的煤基气化装置之一，在国内广泛应用，极大推动了煤制天然气、煤化工产业的发展。水煤浆气化装置较常见且后果较大的事故为碳洗塔内的过氧爆炸事故，如2004年12月30日吉林石化公司化肥厂气化装置碳洗塔发生爆炸事故，造成3人死亡、3人重伤。水煤浆气化装置碳洗塔中的过氧爆炸事故频繁发生，究其原因，是因为气化炉采用纯氧作为氧化剂进行气化反应，一旦控制不当导致氧气过量，极易串至碳洗塔，与碳洗塔中的合成气混合并发生爆炸。由于碳洗塔长径比较高，且内构件复杂，极易导致火焰传播并加速，造成极大的破坏后果。因此，通过合适手段抑制碳洗塔中的爆炸传播并加速，尽可能降低爆炸后果，是碳洗塔爆炸安全防控的有力手段。目前，尚没有针对碳洗塔过氧爆炸抑制的相关研究与专利。cn201410438966提供了一种基于温度变化率、压力变化率、压缩机异常及氧气流速的联锁方法。文章“德士古水煤浆气化装置气化炉过氧问题的探讨”(大氮肥，32卷2期，2009：88-90)分析了造成气化炉过氧的各种因素，提出了一些解决方案。文章“煤气化的氧煤比控制”(广州化工，42卷19期，2014：160-162)阐述了水煤浆气化装置在运行过程中，采用氧煤比自动复杂控制方法精确控制煤浆和氧气的的入炉量，实现氧煤比的自动控制。这些研究与专利均没有提出碳洗塔过氧爆炸的抑制手段。另一方面，爆炸抑制剂的研发成果较多，但均没有应用于煤气化装置。

针对碳洗塔的过氧爆炸，目前均通过事先预防的手段进行控制，如气化炉设有氧煤比报警与联锁、煤浆泵故障联锁及喷嘴内漏联锁等，这些措施从一定程度上降低了碳洗塔事故发生频率。但安全控制存在失效的可能，当安全控制失效时，目前没有有效的方法对过氧爆炸事故进行抑制，导致碳洗塔重大过氧爆炸事故时有发生。

本发明有针对性的解决了该问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是现有技术中安全性较差的问题，提供一种新的水煤浆气化装置碳洗塔过氧爆炸的抑制方法。该方法用于水煤浆气化装置碳洗塔过氧爆炸的抑制中，具有安全性较好的优点。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种水煤浆气化装置碳洗塔过氧爆炸的抑制方法，当碳洗塔出现过氧工况时，气化炉启动联锁时，向碳洗塔中注入爆炸抑制剂，所述爆炸抑制剂为二氧化碳、氮气、哈龙、七氟丙烷或惰性气体中的至少一种，爆炸抑制剂注入的部位为碳洗塔中上部的冷凝液进料管线或中下部的灰水进料管线。

上述技术方案中，优选地，所述气化炉联锁条件包括煤浆泵停止运行，氧煤比高高，水煤浆流量低低。

上述技术方案中，优选地，所述爆炸抑制剂注入系统包括紧急切断阀及缓冲罐。

上述技术方案中，优选地，通过可编程控制系统打开爆炸抑制剂注入系统的紧急切断阀，向碳洗塔中注入爆炸抑制剂。

上述技术方案中，优选地，爆炸抑制剂的注入维持时间为氧气切断阀关闭后继续维持5-30s，单位时间注入爆炸抑制剂的体积流量为合成气体积流量的1-100％。

本专利提供一种水煤浆气化装置碳洗塔过氧爆炸的抑制方法，当碳洗塔出现过氧工况时，气化炉启动联锁时，向碳洗塔中紧急注入爆炸抑制剂，可以防止碳洗塔过氧爆炸事故发生，或避免爆炸传播及加速，降低事故后果，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为碳洗塔进出料及抑制剂注入部位简单示意图。

图1中，1、黑水进料；2、合成气进料；3、文丘里管；4、碳洗塔；5、合成气出料；6、抑制剂进料；7、冷凝液进料；8、灰水进料；9、黑水出料；10、抑制剂进料。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。

具体实施方式

【实施例1】

本专利提供一种水煤浆气化装置碳洗塔过氧爆炸的抑制方法，具体实施方式如下：

(1)如图1所示，从激冷室出来饱和了水汽的合成气进入文丘里管，与黑水进料混合。水蒸汽和合成气的混合物进入碳洗塔，沿下降管进入塔底的水浴中。合成气向上穿过水层，大部分固体颗粒沉降到塔底部与合成气分离，继续与冷凝液逆向接触，洗涤掉剩余的固体颗粒，最后离开碳洗塔进入变换工段。

(2)在碳洗塔中上部的冷凝液进料管线7引出一条管线6，安装爆炸抑制剂注入系统，爆炸抑制剂注入系统包括紧急切断阀及缓冲罐等。爆炸抑制剂为二氧化碳。

(3)当气化炉出现煤浆泵停止运行，氧煤比高高，水煤浆流量低低等异常工况后，通过可编程控制系统(plc)打开抑制剂系统的紧急切断阀，向碳洗塔中注入爆炸抑制剂，注入维持时间为氧气切断阀关闭后继续维持5s，单位时间注入体积流量为合成气体积流量的1％。

显然，本方法可以防止碳洗塔过氧爆炸事故发生，或避免爆炸传播及加速，降低事故后果。

【实施例2】

按照实施例1所述的条件和步骤，只是在碳洗塔中下部的灰水进料管线8上引出一条管线10，安装爆炸抑制剂系统，爆炸抑制剂为氮气。爆炸抑制剂的注入维持时间为氧气切断阀关闭后继续维持30s，单位时间注入体积流量为合成气体积流量的100％。

显然，本方法可以防止碳洗塔过氧爆炸事故发生，或避免爆炸传播及加速，降低事故后果。

【实施例3】

按照实施例1所述的条件和步骤，只是爆炸抑制剂为哈龙(halon)。爆炸抑制剂的注入维持时间为氧气切断阀关闭后继续维持10s，单位时间注入体积流量为合成气体积流量的50％。

显然，本方法可以防止碳洗塔过氧爆炸事故发生，或避免爆炸传播及加速，降低事故后果。

【实施例4】

按照实施例1所述的条件和步骤，只是爆炸抑制剂为氮气与七氟丙烷(fm200)，氮气与七氟丙烷(fm200)的摩尔比为1:1。爆炸抑制剂的注入维持时间为氧气切断阀关闭后继续维持20s，单位时间注入体积流量为合成气体积流量的60％。

显然，本方法可以防止碳洗塔过氧爆炸事故发生，或避免爆炸传播及加速，降低事故后果。

【实施例5】

按照实施例1所述的条件和步骤，只是爆炸抑制剂为氮气与sde惰性气体，氮气与sde惰性气体的摩尔比为1:1。爆炸抑制剂的注入维持时间为氧气切断阀关闭后继续维持15s，单位时间注入体积流量为合成气体积流量的30％。

【比较例】

某厂水煤浆气化炉，设置有气化炉过氧工况(如氧煤比高高、煤浆泵停止等)联锁，但联锁动作不包括向碳洗塔注入抑制剂。在某次煤浆泵跳停事故中，虽然联锁切断了氧气，但碳洗塔仍然发生了较为严重的爆炸，导致碳洗塔内构件损坏严重，气化炉停车1个多月，造成了严重的经济损失。

采用本专利提供的方法，可以防止碳洗塔过氧爆炸事故发生，或避免爆炸传播及加速，降低事故后果，取得了较好的技术效果。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种水煤浆气化装置碳洗塔过氧爆炸的抑制方法，主要解决现有技术中安全性较差的问题。本发明通过采用一种水煤浆气化装置碳洗塔过氧爆炸的抑制方法，当碳洗塔出现过氧工况时，气化炉启动联锁时，向碳洗塔中注入爆炸抑制剂，所述爆炸抑制剂为二氧化碳、氮气、哈龙、七氟丙烷或SDE惰性气体中的至少一种，爆炸抑制剂注入的部位为碳洗塔中上部的冷凝液进料管线或中下部的灰水进料管线的技术方案较好地解决了上述问题，可用于水煤浆气化装置碳洗塔过氧爆炸的抑制中。

技术研发人员：孙峰;徐伟;宋少兵;张婧
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院
技术研发日：2016.03.22
技术公布日：2017.09.29