楊 濱，劉保國(guó)

（河南昌昱實(shí)業(yè)有限公司，河南開(kāi)封 475000）

日前，藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)已在全國(guó)各地打響，常壓或低壓純氧氣化爐已成為眾多化肥企業(yè)的必然選擇。

不論從工藝還是設(shè)備方面，純氧連續(xù)氣化工藝已經(jīng)較間歇?dú)饣癄t有很大的改善，純氧連續(xù)氣化工藝閥門少且動(dòng)作量小，連續(xù)上吹，產(chǎn)生的灰塵量也少許多，焦油、酚類也較少。

目前現(xiàn)役純氧氣化廠都對(duì)造氣循環(huán)水作了加蓋VOCs收集處理，排放基本能夠滿足要求，但在撈渣過(guò)程中還是不可避免地有廢氣排放，而且撈出的渣水的涼曬和運(yùn)輸過(guò)程中還是有惡臭排放，沒(méi)有徹底解決問(wèn)題。

因此，本文根據(jù)現(xiàn)役工廠的實(shí)際運(yùn)行情況為工作背景，闡述了水煤氣除塵冷卻工藝技術(shù)及相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)措施。

1 現(xiàn)役純氧連續(xù)氣化工藝簡(jiǎn)述

現(xiàn)役常壓低壓純氧連續(xù)氣化工藝主要由專利持有方河南昌昱實(shí)業(yè)有限公司提供，水煤氣除塵降溫流程見(jiàn)圖1。

圖1 現(xiàn)役純氧連續(xù)氣化工藝水煤氣除塵降溫流程

此純氧連續(xù)氣化工藝氣化層溫度高達(dá)1150～1300℃，用純氧作為氣化劑，焦油、酚等有機(jī)物部分分解，采用連續(xù)上吹，氣流穩(wěn)定，爐底灰一般穿不透熱碳層，進(jìn)入旋風(fēng)除塵器的飛灰主要是加煤過(guò)程中的面煤，如果篩分得當(dāng)，飛灰量很少，每10000m3水煤氣含塵量約20kg。80%的飛灰進(jìn)入旋風(fēng)除塵器底部，20%的飛灰、焦油及酚等隨高溫煤氣進(jìn)入組合熱量回收器回收熱量后，在凈化洗滌塔內(nèi)進(jìn)行最終除塵降溫，凈化洗滌塔采用直接噴淋冷卻除塵，每10000m3水煤氣需造氣循環(huán)水200m3，20%的飛灰、焦油及酚等進(jìn)入造氣循環(huán)水中富集，表1為某工廠富積1.5a后純氧連續(xù)氣化工藝造氣循環(huán)水化驗(yàn)結(jié)果。

現(xiàn)役低壓及常壓純氧連續(xù)氣化除塵降溫工藝主要存在如下問(wèn)題：

（1）部分飛灰、焦油及酚等進(jìn)入組合熱量回收器集在熱管上，影響換熱效果。

（2）部分飛灰、焦油及酚等進(jìn)入造氣循環(huán)水系統(tǒng)，造氣循環(huán)水循環(huán)量大，占地大，揮發(fā)的有害物質(zhì)加蓋處理，撈渣過(guò)程仍不可避免揮發(fā)至大氣中。

表1 某廠富積1.5a后純氧連續(xù)氣化工藝造氣循環(huán)水取樣分析結(jié)果

2 工藝技術(shù)改進(jìn)

針對(duì)現(xiàn)役低壓及常壓純氧連續(xù)氣化除塵降溫工藝主要存在的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)類似煤化工項(xiàng)目的考查及研究類比，本文認(rèn)為其他裝置上的先進(jìn)工藝完全可以移植并應(yīng)用于傳統(tǒng)化肥行業(yè)純氧制氣除塵冷卻進(jìn)程中，故提出兩種改進(jìn)方案。簡(jiǎn)要流程見(jiàn)圖2及圖3。

圖2 工藝改進(jìn)方案一流程

圖3 工藝改進(jìn)方案二流程

以上兩方案主要控制環(huán)節(jié)如下：

方案一。反應(yīng)生成的水煤氣溫度約500℃，自爐頂排出，經(jīng)過(guò)高效除塵器除塵后進(jìn)入預(yù)換熱器（煤氣由下向上進(jìn)入預(yù)換熱器，未被旋風(fēng)捕下的飛灰隨煤氣在此由下向上進(jìn)入預(yù)換熱器時(shí)，部分飛灰被熱管再次碰撞掉入旋風(fēng)除塵器底部）及組合熱量回收器換熱回收熱量后煤氣溫度隆至140～180℃（最高不可超過(guò)200℃），煤氣再進(jìn)入高溫布袋除塵器后，出口煤氣含塵量≤10mg/m3，然后再進(jìn)入煤氣間冷器，上段為熱水（制冷機(jī)用）冷卻，下段為循環(huán)水冷卻，將其冷卻到40℃后，煤氣進(jìn)入總管去后續(xù)工序，煤氣冷凝液經(jīng)處理后補(bǔ)入循環(huán)水系統(tǒng)。旋風(fēng)除塵器、組合熱量回收器及布袋除塵器底部的飛灰經(jīng)氣力輸送至中間灰倉(cāng)，再外運(yùn)。

關(guān)鍵環(huán)節(jié)為組合熱量回收器后煤氣溫度應(yīng)控制在200℃以下，否則高溫布袋除塵器會(huì)損壞。

方案二。反應(yīng)生成的水煤氣溫度約500℃，自爐頂排出，經(jīng)過(guò)高效除塵器除塵后先進(jìn)入預(yù)換熱器（與流程一有同樣的捕集飛灰作用）將煤氣溫度降至450℃以下，再進(jìn)入金屬膜過(guò)濾器將煤氣中的塵除至小于5mg/m3后，進(jìn)入組合熱量回收器回收熱量后煤氣溫度為140～180℃，進(jìn)入間冷器將其冷卻到40℃后，煤氣進(jìn)入總管去后續(xù)工序，煤氣冷凝液經(jīng)處理后補(bǔ)入循環(huán)水系統(tǒng)。旋風(fēng)除塵器、金屬膜過(guò)濾器及組合熱量回收器底部的飛灰經(jīng)氣力輸送至中間灰倉(cāng)，再外運(yùn)。

關(guān)鍵環(huán)節(jié)為預(yù)換熱器后煤氣溫度應(yīng)控制在450℃以下，否則金屬膜過(guò)濾器阻力會(huì)迅速上升。

以上兩種工藝流程中關(guān)鍵設(shè)備在煤化工其他裝置中的運(yùn)用如表2。

本文以上所述兩種優(yōu)化工藝具有如下優(yōu)缺點(diǎn)：

方案一。高溫布袋除塵器在煙氣、煤氣行業(yè)均有運(yùn)行實(shí)例，處理后的煤氣含塵量也能滿足后續(xù)工藝要求，雖預(yù)換熱器也能捕去部分大粒徑飛灰，但是廢鍋經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)行，飛灰也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的堵塞，換熱效益下降，煤氣出口溫度上升，導(dǎo)致布袋燒壞的風(fēng)險(xiǎn)。

方案二。金屬膜過(guò)濾器處理后的煤氣小于5mg/m3完全能滿足后續(xù)工藝要求，特別是設(shè)在組合熱量回收器前，對(duì)組合熱量回收器更是一個(gè)很好的保護(hù)，有效延長(zhǎng)組合熱量回收器壽命，但投資會(huì)大些，在煤化工除塵方面運(yùn)用較少。

表2 優(yōu)化方案中關(guān)鍵設(shè)備在其它煤化工裝置中的運(yùn)用情況表

3 兩種優(yōu)化方案投資及消耗

本文只對(duì)與現(xiàn)役純氧氣化工藝不同部分進(jìn)行比較說(shuō)明，相同部分不作對(duì)比，以下均以單爐產(chǎn)10000m3/h水煤氣為基準(zhǔn)所配置設(shè)備計(jì)：

1）與現(xiàn)役純氧氣化裝置相比，增加投資見(jiàn)表3。

表3 兩種方案增加的關(guān)鍵設(shè)備費(fèi)用表

2）與現(xiàn)役純氧氣化裝置相比，增加的消耗見(jiàn)表4。

表4 兩種方案增加的公用工程消耗表

氮?dú)獬杀景?.2元/m3計(jì)，設(shè)備折舊按10a等折，殘值5%。

由以上數(shù)據(jù)可以得出：

方案一與現(xiàn)役純氧氣化工藝相比，在不計(jì)回收飛灰價(jià)值時(shí)，運(yùn)行成本（不計(jì)財(cái)務(wù)費(fèi)用）僅多0.004元/m3。

方案二與現(xiàn)役純氧氣化工藝相比，在不計(jì)回收飛灰價(jià)值時(shí)，運(yùn)行成本（不計(jì)財(cái)務(wù)費(fèi)用）僅多0.005元/m3。

工藝改進(jìn)后，兩種方案年增加成本約32～40萬(wàn)元，相當(dāng)于每噸合成氨增加11～14元。增加的成本企業(yè)是可以接受，但帶來(lái)的環(huán)保收益不可估量。

4 總結(jié)

現(xiàn)役低壓及常壓純氧連續(xù)氣化除塵降溫工藝改為本方案兩種干法除塵冷卻工藝后，在生產(chǎn)過(guò)程中每10000m3水煤氣僅有1.8～2t冷凝液需去生化處理后回用，冷凝液中僅含有少量煤灰及焦油，易于處理。

從以上分析可以看出，兩種方案與現(xiàn)役純氧氣化冷卻除塵工藝相比，雖一次性投資都略大，消耗也有所增加，但煤氣成本增加并不大，噸氨增加的成本在可接受的范圍內(nèi)，在資金允許的情況下，兩方案都不失為企業(yè)工藝改進(jìn)的選擇。