一种混合气化工艺中气化炉环隙的吹扫方法
【专利摘要】一种混合气化工艺中气化炉环隙的吹扫方法，将气化炉环隙吹扫气由原工艺中的N2改为CO2或净化后合成气结合使用的方法，在原N2作为气化炉环隙吹扫气的基础上，增加CO2与净化后合成气两股气体作为环隙吹扫气使用；其中CO2在气化炉开停车及净化合成气供应出现故障的工况下使用，净化后合成气在气化炉正常运行的工况下使用，而N2作为应急气源，则在上述气源供应出现问题时作为应急吹扫气。根据本发明的方法，可以实现气化炉水冷壁不承受压差，防止气化炉上环隙内件等设备的腐蚀，降低下游甲醇合成的循环气压缩机能耗，减少放空气量，保证气化炉长期稳定运行。
【专利说明】
-种混合气化工艺中气化妒环隙的吹扫方法
技术领域
[0001] 本发明设及粉煤加压气化工艺中的气化炉系统，具体设及一种混合气化工艺中下 行水激冷气化炉环隙吹扫的方法。
【背景技术】
[0002] 粉煤加压气化技术中，煤气化过程是在高溫、加压条件下进行的，煤粉、氧气及少 量蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内，在极为短暂的时间内完成升溫、挥发分脱除、裂 解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。由于气化炉内溫度很高，在有氧存在的条件下， 碳、挥发分及部分反应产物化2和C0等）W发生燃烧反应为主，在氧气消耗殆尽之后发生碳 的各种转化反应，即过程进入到气化反应阶段，最终形成WC0和也为主要成分的煤气离开 气化炉。
[0003] 下行水激冷气化炉是新型混合煤气化工艺中的核屯、设备。下行水激冷气化系统的 气化炉为内壳水冷壁式反应器和外壳承压的压力罐，气化炉在正常生产过程中，膜式水冷 壁两侧不承受压差，故气化炉上环隙必须用高压气体进行吹扫，并设置水封进行隔离密封， 在保证燃烧室与气化炉环隙的压力平衡，同时防止饱和的高溫合成气由下环隙进入上环 隙，腐蚀气化炉上环隙内件，并保证膜式水冷壁两侧压差基本为零。为防止环隙超溫，吹扫 气体选用的是常溫气体。
[0004] 下行水激冷气化系统中，原始设计的气化炉环隙吹扫气体是化。在实际生产运行 中，其存在如下问题：
[0005] 1)新型混合气化装置使用的化来源为液氮蒸发产生化，开停车期间煤烧嘴等设备 的化用量已十分巨大，若在环隙使用化作为环隙吹扫的气体，其在气化炉升降压过程的设计 用量较大，会明显增加液氮累的负荷，提高装置生产原料成本；
[0006] 2)气化炉在环隙正常运行时，下游为PSA(变压吸附）装置，气体用途之一是作为甲 醇合成装置使用，化作为惰性气体，不参与甲醇合成反应，为保证甲醇合成系统惰性气体含 量稳定，多余惰性气体随循环气一起放空。循环气主要成分为C0,也，造成有效气浪费，增加 生产成本。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种混合气化工艺中气化炉环隙的吹扫方法，W解决现有 技术中存在的上述技术问题，实现气化炉水冷壁不承受压差，防止气化炉上环隙内件等设 备的腐蚀，降低下游甲醇合成的循环气压缩机的能耗，减少放空气量，保证气化炉长期稳定 运行。
[000引为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
[0009] -种混合气化工艺中气化炉环隙的吹扫方法，其特征在于，所述方法采用W下Ξ 种方式之一对气化炉环隙进行吹扫，
[0010] 1)在气化炉进行开停车操作及合成气出现故障时，采用C〇2作为吹扫气对气化炉 环隙进行吹扫；
[0011] 2)在气化炉正常运行过程中，采用净化后的合成气作为吹扫气对气化炉环隙进行 吹扫；
[0012] 3)化作为应急气源，在无 C〇2或净化后的合成气，或C〇2或净化后的合成气供应不足 的情况下，采用化作为吹扫气对气化炉环隙进行吹扫。
[0013] 本发明将气化炉环隙吹扫气由原工艺中的化改为C〇2或净化后合成气结合使用的 方法，在原始设计的一股化作为气化炉环隙吹扫气的基础上，增加 C〇2与净化后合成气两股 气体作为环隙吹扫气使用。作为目前世界上较为先进的煤气化技术之一，对新型混合气化 工艺进行的任何技术改造，势必会影响整个工艺或装置系统的运行。采用本发明的方法，一 是可W尽量减少对原工艺和装置的更改，减少改造成本，简化操作步骤，同时保证煤气化工 艺中气化炉的稳定运行;二是满足下游工段对合成气组分中化等惰性气体的低含量要求， 从而降低下游甲醇合成的循环气压缩机的能耗，减少放空气量，减少有效气浪费，降低生产 成本。
[0014] 下行水激冷气化炉系统中，粉煤加压输送W及煤线部分使用载气为C〇2,有足够气 量供应使用。但其作为酸性气体，在环隙的溫度分布在150°C~250°C之间的环境下，二氧化 碳对环隙的腐蚀相当严重，尤其是在水封周围，水含量大，极易与水封中的水共同作用腐蚀 环隙内件钢材，同时其长期运行仍需要使用C〇2压缩机供应，造成大量能耗，故其仍然无法 作为长期使用的环隙吹扫气。
[0015] 合成气在经由净化后，主要成分为C0+H2,溫度为常溫，基本不含有水蒸气、出S、 0)2、N出等容易造成气化炉环隙内件腐蚀的化学物质，降低了生产成本，有较大的操作弹性， 是气化炉环隙吹扫气的合适选择。
[0016] 为实现上述方法，W并联方式，将化、C〇2和净化后合成气管道接入气化炉环隙吹扫 气管道。
[0017] 在上述方法中，化对气化炉环隙的吹扫采用原有设计，不做变更。将原有工艺中的 化作为应急气源，在气化炉停车置换、检修后气密等工况下作为气化炉环隙吹扫气使用。
[0018] 在上述方法中，将C〇2通过管道接入原气化炉环隙吹扫气管道，并在接入管道上设 置两个高压闽阀。
[0019] 在上述方法中，将净化后合成气通过管道接入原气化炉环隙吹扫气管道，并在接 入管道上设置两个高压闽阀、一个八字盲板与一个高压排气倒淋。
[0020] 有益效果:本发明将气化炉环隙吹扫气由原工艺中的化改为C〇2或净化后合成气结 合使用的方法，在原始设计的一股化作为气化炉环隙吹扫气的基础上，增加 C〇2与净化后合 成气两股气体作为环隙吹扫气使用。采用本发明的方法，一是可W尽量减少对原工艺和装 置的更改，减少改造成本，简化操作步骤，同时保证煤气化工艺中气化炉的稳定运行;二是 满足下游工段对合成气组分中化等惰性气体的低含量要求，从而降低下游甲醇合成的循环 气压缩机的能耗，减少放空气量，减少有效气浪费，降低生产成本。
【附图说明】
[0021] 图1本发明的气化炉环隙的吹扫方法的工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0022] 根据本发明的新型混合气化工艺中气化炉环隙的吹扫方法，对新型混合气化工艺 和装置进行改造，在原始设计的一股化作为气化炉环隙吹扫气的基础上，增加 C〇2与净化后 合成气两股气体作为环隙吹扫气使用。对气化炉环隙进行吹扫时，根据工艺状况，采用W下 Ξ种方式之一对气化炉环隙进行吹扫，
[0023] 1)在气化炉进行开停车操作及合成气出现故障时，采用C〇2作为吹扫气对气化炉 环隙进行吹扫；
[0024] 2)在气化炉正常运行过程中，采用净化后的合成气作为吹扫气对气化炉环隙进行 吹扫；
[0025] 3)化作为应急气源，在无 C〇2或净化后的合成气，或C〇2或净化后的合成气供应不足 的情况下，采用化作为吹扫气对气化炉环隙进行吹扫。
[0026] 原SCGP煤气化工艺中，采用化对气化炉环隙进行吹扫。使用的化来源为液氮蒸发产 生化，开停车期间煤烧嘴等设备的化用量已十分巨大，若在环隙使用化作为环隙吹扫的气 体，其在气化炉升降压过程的设计用量为Ikg/s，会明显增加液氮累的负荷，提高装置生产 原料成本。
[0027] 当气化炉正常运行时，环隙设计吹扫用量为O.lkg/s，合成气成分见表1。下游为 PSA(变压吸附）装置，气体用途之一是作为甲醇合成装置使用，化作为惰性气体，不参与甲 醇合成反应，为保证甲醇合成系统惰性气体含量稳定，多余惰性气体随循环气一起放空。循 环气主要成分为C0,出(表2)，造成有效气浪费，增加生产成本。
[0028] 表1气化炉洗涂塔出口合成气成分(化作为环隙吹扫气）
[0029]
[0032]下行水激冷气化炉系统粉煤加压输送W及煤线部分使用载气为5.2Mpa压力的 C〇2,其来源为下游净化由合成气中分离出C〇2经由压缩机加压产生，若使用其作为气化炉环 隙吹扫气使用，有足够气量供应使用，可W节约生产成本。为解决上述问题，
【申请人】首先使 用装置中已有的C〇2系统中的C〇2替换化作为环隙吹扫密封气，有效的降低了合成气中化的 含量(见表3)，减少了下游放空气量，同时可在气化炉出现压力波动、气化炉渣口堵渣、气化 炉激冷室液位过高等问题时，据需要调节环隙吹扫密封气用量，有效的防止气化炉的水冷 壁承受压差，增加了操作弹性，保障了气化炉的长期稳定运行。但是在经过近一个月气化炉 连续运行之后，经过仔细的检查，发现在气化炉上环隙底部水封附近的内件出现了一定程 度的腐蚀，经过研究分析，基本是由于C〇2在水封处潮湿环境中水汽反应生成也C〇3，对气化 炉上环隙底部水封内件造成了腐蚀，若长期使用C〇2作为环隙吹扫密封气，将对内件材质强 度等造成极大影响，增加腐蚀速率，最终降低相关部件的实际使用年限，对气化炉的长期稳 定生产造成隐患，降低运行时间，增加检维修成本。因此，0)2作为环隙吹扫密封气，仅可短 期使用，不可在气化炉长期运行时作为稳定吹扫密封气使用。
[0033]表3气化炉洗涂塔出口合成气成分(C〇2作为环隙吹扫气）
[00：34]_
[0035] 气化炉产生的合成气在经由净化后是气化炉环隙吹扫气的合适选择。合成气在经 由净化后，主要成分为C0+此，溫度为常溫，基本不含有水蒸气、出S、C02、N出等容易造成气化 炉环隙内件腐蚀的化学物质。在气化炉正常运行过程中，采用净化后的合成气作为吹扫气 对气化炉环隙进行吹扫，可W解决化或C〇2作为吹扫气存在的问题，同时降低了生产成本，有 较大的操作弹性。对气化炉环隙吹扫方法的更改，将会对下游工艺产生影响。
[0036] 为实现上述方法，对现有装置进行改造，W并联方式，将化、0)2和净化后合成气管 道接入原气化炉环隙吹扫气管道。
[0037] 在上述方法中，化对气化炉环隙的吹扫采用原有设计，不做变更。依照原始设计即 可防止合成气串入化系统，也能保证检修期间人员安全，足W满足要求，故不作变更。
[0038] 在上述方法中，0)2的使用与隔离设计两个高压闽阀。0)2作为环隙吹扫气在气化炉 进行开停车操作及净化来合成气出现故障、无法供应的工况下使用。气化炉运行过程中，要 求C〇2保证5.2MPa压力，且在停车检修期间无 C〇2供应，并在C〇2缓冲罐处已做隔离，不至于有 C〇2进入气化炉而危害检修人员安全，故只需设置两个高压闽阀即可满足使用。
[0039] 在上述方法中，净化后合成气的使用与隔离设计两个高压闽阀、一个八字盲板与 一个高压排气倒淋，W防止C0+出进入气化炉危害检修人员安全。
[0040] 在上述方法中，各吹扫气体切换过程为：
[0041] 1)在气化炉开停车期间使用C〇2作为气化炉环隙吹扫气，按照设计使用气量1kg/ S，保障气化炉升降压期间水冷壁两侧压差基本为零的要求；
[0042] 2)气化炉正常的长期运行期间，切换为净化合成气，按照设计O.lkg/s气量，在异 常工况下，根据需要调节气量，保证气化炉水冷壁的两侧压差为零；
[0043] 3)原有的化作为紧急工况等情况下的备用气源，在特殊工况下维持气化炉水冷壁 的压差正常，防止触发联锁保护或爆破片破裂等导致气化炉停车。
[0044] 进行改造时，在本装置气化炉及下游净化工序停车期间，做好甩头;根据图1所示， 选用合适管道及阀口，进行配管安装。
[0045] 初始态为:化管道上阀口关闭，盲板导盲;0)2管道上阀口开启；净化后合成气管道 上阀口关闭，盲板导盲。
[0046] 气化炉开停车工况下，通过原有流量调节阀，使用C〇2作为气化炉环隙吹扫气使 用，按照设计Ikg/s的气量进行气化炉的升降压操作。
[0047] 气化炉正常运行工况时，净化后合成气盲板导通，两个闽阀开启，倒淋关闭，将吹 扫气切换完毕后，关闭C〇2管道上的阀口；异常工况下，开启C〇2管道上阀口，调节气量，保证 气化炉水冷壁两侧压差为零。
[0048] 通过长期稳定运行之后的各项指标，基本实现改进要求，通过最终洗涂塔出口的 合成气成分分析，与改造前的成分对比，合成气中化组分(见表4)含量下降明显，极大的满 足下游工段对合成气组分中化等惰性气体的低含量要求。
[0049]表4气化炉洗涂塔出口合成气成分(已净化合成气作为环隙吹扫气）
[(K)加]
【主权项】
1. 一种混合气化工艺中气化炉环隙的吹扫方法，其特征在于，所述方法采用以下三种 方式之一对气化炉环隙进行吹扫： 1) 在气化炉进行开停车操作及合成气出现故障时，采用c〇2作为吹扫气对气化炉环隙进 行吹扫； 2) 在气化炉正常运行过程中，采用净化后的合成气作为吹扫气对气化炉环隙进行吹 扫； 3. N2作为应急气源，在无 C02或净化后的合成气，或C02或净化后的合成气供应不足的情 况下，采用他作为吹扫气对气化炉环隙进行吹扫。2. 根据权利要求1所述的气化炉环隙的吹扫方法，其特征在于，以并联方式，将N2、C02和 净化后合成气管道接入气化炉环隙吹扫气管道。3. 根据权利要求2所述的气化炉环隙的吹扫方法，其特征在于，N2接入采用原气化炉环 隙吹扫气管道。4. 根据权利要求2所述的气化炉环隙的吹扫方法，其特征在于，将C02通过管道接入原气 化炉环隙吹扫气管道，并在接入管道上设置两个高压闸阀。5. 根据权利要求2所述的气化炉环隙的吹扫方法，其特征在于，将净化后合成气通过管 道接入原气化炉环隙吹扫气管道，并在接入管道上设置两个高压闸阀、一个八字盲板与一 个高压排气倒淋。
【文档编号】C10J3/48GK106010661SQ201610369378
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】陆振华, 唐卫兵, 张玉滨, 鲍建国, 陈林, 王健, 姜波
【申请人】惠生（南京）清洁能源股份有限公司