天脊煤化工集团气化炉煤气水余热回收改造

　　始建于上世纪80年代初的天脊煤化工集团股份有限公司，是国家“六五”重点建设工程项目，是中国第一个以煤为原料生产高浓度复合肥的大型现代化企业，也是我国目前生产规模最大、工艺流程最长、市场占有率最高、营销网络覆盖最广的高效复合肥生产基地。建厂之初成套引进德国、日本、法国、挪威等8个国家11项专利技术和设备，经过30多年的运营，集团部分装置装备老化、耗能耗电、先进与落后产能并存，但也是节能降碳改造空间极大的现代煤化工企业之一。

　　以合成氨的核心工艺为例，合成氨装置造气采用鲁奇加压煤气化工艺。由于水蒸气分解率低，入炉煤特性等原因，煤中有机物质分解不彻底，随之而来的问题是煤气水水量大且成分复杂，因此，对煤气水的处理和回用就成了整个生产工艺中不可缺少的组成部分。天脊集团针对暴露出的问题做了一系列改进，逐步实现了废水处理系统正常运转，在此基础上又实现了废水及废气资源化。

　　原设计的煤气水处理系统简介

　　原设计的煤气水处理系统应当说是比较完备的，整个煤气水处理系统分成3个部分，即煤气水分离，煤气水活性炭过滤和氨回收，脱氟生化处理。流程简述如下：来自200# 废热锅炉W-201集水槽的含尘煤气水，送到1000# 煤气水冷却器W-1001A-F，在这里与来自P-402的煤气水换热，煤气水温度从202℃冷却到150℃后，与来自300# 煤气水槽B-304的高压煤气水混合。三台串联的煤气水冷却器W-1001A/B/C和W-1001D/E/F分为两个系列并联操作。经过压力控制器PRC-10001后进入膨胀器(F-1001A/B)，减压到几乎为常压，产生的膨胀气和闪蒸汽混合物通过膨胀器空气冷却器(W-1003)，进行冷凝分离，气体去200# 火炬放空，冷凝液返回到A-1001焦油污水池。

　　在F-1001A/B顶部装有旋流板，膨胀气经过旋流板时，被来自P-1001A/B/C/R出口的煤气水洗涤，除去膨胀气内的大部分焦油、尘、油和闪蒸汽，从而减少了W-1003的堵塞。

　　来自200# 气化炉开车的煤气水、300# /400# 排放到地沟总管的煤气水以及1000# 煤气水分离的地沟污水全部收集在焦油污水池A-1001中，这些水经P-1005C/D送至F-1002A/B或F-1002C/D。

　　经过F-1001A/B膨胀后的煤气水进入焦油分离器(F-1002A/B)，在此混合煤气水中的焦油和煤尘在焦油分离器底部锥形段沉积下来，煤气水靠重力流入焦油分离器(F-1002C/D)，进一步进行焦油和煤尘的分离。

　　焦油分离器的底锥壁由一个电动刮刀清理，含尘焦油和一些煤气水的混合物从焦油分离器的底部排出，排放至细渣场定期外送。焦油分离器(F-1002C/D)气相管线接至W-1003出口管线，产生的气体一起送至200# 热火炬放空。

　　出焦油分离器F-1002C/D的煤气水依靠重力直接进入煤气水槽(B-10 01)，煤气水由煤气水泵(P-1002A/R)加压后通过(W-1002/1004)冷却至41℃，然后进入气浮系统(F-1051)。

　　来自400# 高压煤气水直接进入闪蒸槽(F-1005A)和500# 的高压煤气水直接进入闪蒸槽(F-1005B)，闪蒸汽放空，液体进入油分离器(F-1003)，分离出来的轻油靠重力溢流入油槽(B-1003)，并定期装桶外送。经过油分离后的煤气水进入缓冲槽(B-1002)，缓冲槽内的煤气水经底部的管线直接进入气浮系统(F-1051)。

　　经高效气浮系统除油、除尘以后的煤气水，进入储水池(B-1061)后通过煤气水泵(P-1061A/R)加压后送往双介质过滤器(F-1151)作进一步净化处理。储水池(B-1061)的液位LIC-1061由煤气水泵(P-1061)出口调节阀控制调节。

　　经双介质过滤器(F-1151)过滤后的煤气水进入煤气水槽(B-1005)，由喷射煤气水泵(P-1001A/B/C/R)提至4.0MPa，大部分煤气水去1100# 汽提系统进一步处理，汽提气送至200# 气化炉做气化剂使用，汽提后的煤气水经脱氟后再送往1300# 生化处理。其余煤气水去400# 作为W-402/403的喷射煤气水和W-405开工煤气水，去200# 作为B-206开工煤气水使用。

　　对煤气水分离的改进及方案

　　来自200# 废热锅炉W-201集水槽的含尘煤气水与来自P-402的煤气水换热，煤气水温度从202℃冷却到150℃后，与来自300# 煤气水槽B-304的高压煤气水混合经过压力控制器PRC-10001后进入膨胀器(F-1001A/B)，减压到几乎为常压，产生的膨胀气和闪蒸汽混合物通过膨胀器空气冷却器(W-1003)，进行冷凝分离，气体去200# 火炬放空，冷凝液返回到A-1001焦油污水池。

　　虽然在F-1001A/B顶部装有旋流板洗涤，能够除去膨胀气内的大部分焦油、尘、油和闪蒸汽，在实际运行过程中随着煤气水量的增加，煤气水温度较高(180℃)，原有的空气冷却器W-1003已经无法满足需求对膨胀气进行冷却降温，仍有大量的膨胀气送至火炬进行燃烧，造成资源浪费、环境污染，因此降低煤气水温度迫在眉睫。

　　煤气水进到焦油分离器中心，在此，煤气水通过一个中心管进入第一沉降区，在这个区域物流朝径向方向流入分离器壁，黏稠的含尘焦油和大部分重焦油沉降到分离器的锥形底部，纯焦油从煤气水中靠浮力分离出来，由于油的上升，在锥板周围，物流流向第二沉降区的液面，油顺锥板底部的降油管回到第一分离区。在第二沉降区，煤气水沿径向返到分离器中心，到安装在分离器中心管四周的固定溢流管上。靠重力流到相应B-1001中，在第二区沉降的焦油通过锥形板四周的管子排放到分离器底部。含尘焦油从初焦油分离器的底部分离出来，排入细渣厂。由于煤气水温度的偏高，导致煤气水中夹带的煤粉侵入水中的体积减少，而来不及沉淀带入后系统。

　　经过考虑以上原因，2017年8月对1000# 煤气水综合治理技改项目进行了专题讨论得出改造方案。

　　2017年12月合成氨厂利用退下的W-913/914各1台，委托设备公司对旧换热器进行清洗查漏，并现场安装，使用W-1702部分循环水做冷源进行试验，实验效果良好，只因为是旧换热器管束泄漏频繁且煤粉堵严重，运行时间较短。

　　最后，采用了废热锅炉串联循环水冷却器的运行方式，即来自200# 废热锅炉W-201煤气水与来自P-402的煤气水换热，煤气水温度从202℃冷却到150℃后，煤气水先通过废热锅炉冷却到120℃，再经循环水冷却器降温至90℃后经过压力控制器PRC-10001减压后进入膨胀器。同时废热锅炉产生0.3MPa，每小时5吨低压蒸汽外送给备煤、水泥使用，节省了部分低压蒸汽。经过改造减压后膨胀气大部分冷凝，极少不凝气送至火炬燃烧，实现了对资源的回收，降低了燃料气的消耗，现场环境得到明显的改善。

　　煤气水改造投运情况

　　煤 气 水 改 造 新 增 废 热 锅 炉 W-1 0 0 5 、冷 却 器W-1006A/B串联运行。于2021年9月5日投运，煤气水技改后，流程由W-1001管程出口煤气水到F-1001A/B/C/D改为由W-1001管程出口煤气水到W-1005(废热锅炉)到W-1006A/B到F-1001A/B/C/D,目的是降低F-1002焦油分离器入口煤气水温度，减少膨胀气量，大量蒸汽冷凝回用，进一步达到分离的最佳温度。

　　投运后F-1001入口煤气水温度降低，W-1003入口膨胀气温度由100℃降低至60℃左右，为防止膨胀气管线堵塞停风机操作;B-209火炬冒气现象减小;F-1004不再冒气。W-1006投运8个月换热效果好，没有出现堵塞现象。

　　改造的创新点及先进性

　　一是改进了F-1001喷头，并将喷淋水改为低温水，由原来煤气水(99℃)改为P-1001煤气水(50℃)。

　　二是新增的W-1005废热锅炉能够产生0.3M Pa5吨/小时的低压蒸汽，实现资源回用。

　　三是新增的W-1006降低F-1002焦油分离器入口煤气水温度，减少膨胀气量，大量蒸汽冷凝回用。

　　四是B-2 0 9火炬冒气现象减小，膨胀 气分离器F-1004不再冒气，改善现场环境。

　　本项目属节能低碳技术改造，具有一定的先进性，可推广性强。

　　(邵义)