陽煤豐喜集團臨猗分公司合成氨二分廠(以下簡稱臨猗二分廠) 甲醇 /合成氨項目原氣化裝置為 3 臺耐火磚氣化爐、1 臺水冷壁激冷流程氣化爐，其中 3 臺耐火磚氣化爐分別于 2006 年、 2008 年投產(chǎn)運行，水冷壁激冷流程氣化爐于 2011年投產(chǎn)運行，氣化裝置 3 開 1 備。但在生產(chǎn)過程中存在以下問題: ①由于耐火磚更換，出現(xiàn)備用爐不備的情況; ②耐火磚氣化爐在運行爐緊急停車后，備用氣化爐無法立即投入使用，對系統(tǒng)的負荷產(chǎn)生一定影響; ③耐火磚的維修費用較高，煤種適用范圍窄。為改變上述狀況，臨猗二分廠決定采用清華大學(xué)新型煤氣化技術(shù)“合成氣蒸汽聯(lián)產(chǎn)氣化爐”對其耐火磚爐型進行改造，得到了山西省科技廳 2015年度山西省科技重大專項的支持。合成氣蒸汽聯(lián)產(chǎn)氣化爐(晉華爐) 燃燒室采用水冷壁代替原有的耐火磚，激冷室上部增加廢鍋段。改造后的氣化爐可燃燒灰熔點低于1 520℃的煤種，氣化爐壁溫比耐火磚爐的要低，廢鍋副產(chǎn)高壓蒸汽，降低了系統(tǒng)能耗，并且系統(tǒng)的運行更加安全穩(wěn)定。?

1、工藝流程改造?

改造方案的灰水處理流程和耐火磚氣化爐的基本相同，現(xiàn)僅就水冷壁系統(tǒng)、廢鍋系統(tǒng)及氣化水循環(huán)系統(tǒng)做簡要敘述。?

1.1新增氣化室水冷壁系統(tǒng)?

來自鍋爐供水母管的高壓鍋爐水通過液位調(diào)節(jié)閥控制后，將鍋爐水送入汽包作為汽包的補水，汽包內(nèi)的水經(jīng)過鍋爐水循環(huán)泵加壓后分別進入主水冷壁、頂盤管、渣口盤管、工藝燒嘴以及火焰檢測器，鍋爐水在氣化爐內(nèi)吸收熱量后回流至汽包，水冷壁汽包上半部副產(chǎn)少量的飽和蒸汽，壓力為4.5 MPa。正常生產(chǎn)時流量為 1 t /h，開車時最大流量約為 13 t /h，這部分蒸汽減壓并入 2.5 MPa等級的蒸汽管網(wǎng)利用。?

氣化爐水冷壁系統(tǒng)的進、出口均設(shè)有壓差測量儀和溫度測量儀，當(dāng)某一組水冷壁出水的壓差?

和溫度出現(xiàn)大幅度波動時，可能是該組水冷壁管出現(xiàn)泄漏或過熱。為了保護氣化爐的工藝燒嘴，在工藝燒嘴冷卻水的進、出口流量處設(shè)置流量差聯(lián)鎖，進、出口流量差三選二進入聯(lián)鎖系統(tǒng); 當(dāng)流量差達到聯(lián)鎖值時，氣化爐停車觸發(fā)器啟動，氣化爐聯(lián)鎖停車。?

1.2新增廢鍋系統(tǒng)?

來自鍋爐供水母管的高壓鍋爐水通過液位調(diào)節(jié)閥控制，將鍋爐水送入廢鍋汽包作為汽包的補水，汽包內(nèi)的水經(jīng)廢鍋進水分配管進入氣化爐廢鍋，鍋爐水在廢鍋內(nèi)吸收熱量后回流至廢鍋汽包，汽包下半部的液態(tài)水經(jīng)廢鍋進口分配管在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)使用，汽包上半部副產(chǎn)的飽和蒸汽壓力為5.4 MPa，正常生產(chǎn)時其流量為26 t /h。由于全廠蒸汽管網(wǎng)2.5 MPa 等級的蒸汽不夠用，因此這部分蒸汽減壓并入 2.5 MPa 等級的蒸汽管網(wǎng)利用。此次氣化爐耐火磚改造為晉華爐后系統(tǒng)的開車方式和方法與原有的耐火磚爐相比有所不同，改造后系統(tǒng)的升溫時間將由原來的 72 h 以上縮短為 2 h 內(nèi)完成。此次改造后取消預(yù)熱燒嘴，使用新型的一體化燒嘴，點火升溫投料一體化完成。?

2、設(shè)備方面的改造?

對氣化爐本體進行整體更換，新增水冷壁汽包、廢鍋汽包、鍋爐水循環(huán)泵，更換新的工藝燒嘴，取消激冷水過濾器等設(shè)備。

3、儀表方面的改造?

儀表控制方面，由于改造后系統(tǒng)的點火方式及投料情況與之前的耐火磚爐不同，需要對氣化爐安全聯(lián)鎖進行修改，修改后氣化的點火通過程序自動完成，氣化投料成功后需要停止燃料氣，這些都是通過氣化爐安全聯(lián)鎖完成的，停車的聯(lián)鎖基本沒有變化。氣化爐停車的聯(lián)鎖需要增加汽包的液位聯(lián)鎖、鍋爐水循環(huán)泵出口的流量聯(lián)鎖、廢鍋汽包液位聯(lián)鎖、氣化爐底部溫度聯(lián)鎖，取消氣化爐液位聯(lián)鎖。?

4、改造后氣化爐主要性能指標?

改造前、后氣化爐主要性能指標的對比見表2。其中，比氧耗、比煤耗、廢鍋副產(chǎn)5.4 MPa 蒸汽、水冷壁副產(chǎn)4.5 MPa 蒸汽，均以生產(chǎn)1 000m3( CO + H2 ) 計。?

5、改造過程及開車運行情況?

氣化爐現(xiàn)場改造于 2015年11月開始建設(shè)， 11月底氣化爐已吊裝到位，水冷壁安裝到位，并完成探傷和試壓; 2015年12月，煤漿管道、水冷壁水循環(huán)管線配管結(jié)束; 2016年1月，氧氣管線結(jié)束，全部配管及相關(guān)儀表安裝于2016年1月中旬完成 2016 年 2月進入實際試車階段。2016年3月28日，氣化爐改造項目進行原始烘爐。烘爐過程中對廢鍋進行堿煮，2016 年 4月1日19: 25 點火 20: 40 投料22: 30 并入系統(tǒng)運行。投料前，水冷壁蒸汽產(chǎn)量 15 t /h，投料 1 h內(nèi)水冷壁蒸汽產(chǎn)量降至3 t /h。系統(tǒng)初步穩(wěn)定在氧氣12200 m3 /h(標態(tài)) ，煤漿量 26 m3 /h，系統(tǒng)壓力3.65 MPa，廢鍋蒸汽產(chǎn)量 26.7 t /h。2016年4 月2日，裝置負荷提高至氧氣 15 000 m3 /h(標態(tài)) ，煤漿量 32m3 /h。截至目前整個裝置運行平穩(wěn)，各項指標均達到設(shè)計值。?

6、改造后對系統(tǒng)的影響?

改造前，氣化系統(tǒng)無副產(chǎn)蒸汽; 改造后，可副產(chǎn)高壓蒸汽27 t /h。氣化系統(tǒng)的黑水循環(huán)量減少為改造前的40%左右，激冷水泵流量由改造前的220 m3 /h降至 65 m3 /h，氣化爐去高壓閃蒸罐的黑水量由改造前60 m3 /h 降至 0 m3 /h，洗氣塔高壓閃蒸罐的黑水量由改造前 20 m3 /h 提高至35 m3 /h。改造前，閃蒸系統(tǒng)需要使用高壓角閥4臺，改造后僅需2臺，閃蒸系統(tǒng)的熱負荷比改造前降低60%。?

7、結(jié)語?

(1) 組合式點火升溫過程簡化，點火、投料程序一體化完成。水煤漿投料點火采用獨特的“火點火”技術(shù)，氣化爐從冷態(tài)到滿負荷僅需 5 h。輻射式蒸汽發(fā)生器下部采用特殊結(jié)構(gòu)，合成氣與黑水同時并行進入洗氣塔，氣化爐不再控制液位，操作簡單。?

(2) 由于開車速度快、檢修時間短，所以無需備爐，為后系統(tǒng)的負荷增加提供了一個簡潔、經(jīng)濟的技術(shù)改造方案，節(jié)省了氣化爐耐火磚的更換費用。?

(3) 極大地減少了烘爐時間，不僅延長了氣化爐的在線率，而且節(jié)約了大量的烘爐燃料氣。?

(4) 改造后，氣化爐燃燒室的容積增加至20 m3左右，氣化爐容量的增加為系統(tǒng)擴產(chǎn)打下了?

(5) 堅實的基礎(chǔ)。即使不增加氣化爐負荷，由于氣化爐燃燒室的容積增加，水煤漿在爐內(nèi)的停留時間?

(6) 將比在耐火磚爐內(nèi)的長，有效氣的含量有較大增加，煤的碳轉(zhuǎn)化率也得到提高。?

(5) 對其他附屬系統(tǒng)基本上沒有進行改造，在實現(xiàn)技術(shù)更新?lián)Q代的同時最大限度地降低了投資。?

(6)煤種適用性擴大，可氣化灰熔點低于1 520 ℃的煤種。?

(7)由于改善了工藝燒嘴的運行條件，燒嘴可連續(xù)運行100 d以上。?

(8)氣化爐采用熱能工程領(lǐng)域成熟的垂直管結(jié)構(gòu)，水循環(huán)按照自然循環(huán)設(shè)計，強制循環(huán)運行，最大限度保證水冷壁的安全運行。?

(9)氣化爐將煤氣化過程中煤氣的顯熱全部回收，產(chǎn)生高品位蒸汽，充分利用了水煤漿氣化能量消耗集中便于回收的優(yōu)勢，克服了干粉氣化能量消耗分散、不易回收的問題，使能量利用更充分。?

(10)氣化爐液位不再控制，操作更簡單、更方便。?

(11)取消了激冷水過濾器、激冷環(huán)、下降管等設(shè)備，水系統(tǒng)循環(huán)優(yōu)化，運行成本降低。?