E-gas余热锅炉操作探讨

（中海油惠州石化有限公司，广东 惠州  516086）

摘 要：E-gas煤气化制氢联合装置气化单元采用了余热锅炉回收合成气中热量，并配套2个蒸汽过热炉，用于加热气化产出的超高压饱和蒸汽（内部习惯叫法），过热后供给超高压蒸汽管网系统。余热锅炉的正常稳定运行不仅产生附带超高压蒸汽价值，对气化炉长周期稳定运行也至关重要。

关键词：余热锅炉；超高压蒸汽；稳定运行

1 工艺流程

E-gas气化炉余热锅炉包括管程和壳程，管程走合成气，壳程走锅炉水，壳程通过六根下降管和六根上升管与汽包连通，通过自然循环与合成气逆流循环换热，汽包内锅炉水通过下降管进入壳程与管程中合成气换热后通过上升管回到汽包产生约11.4MPa超高压饱和蒸汽，在汽包内进行气液分离，经除沫器后汇入母管送到蒸汽过热炉进行过热后向蒸汽管网输送蒸汽，主要供给净化单元冰机使用，目前一个系列气化炉90%负荷在汽包入口温度控制700℃左右产75t/h超高压蒸汽。

2 操作控制

重点监控参数包括余热锅炉入口温度、压差、出口温度，汽包液位，汽包出口蒸汽压力、流量，为了充分分解气化炉二段产生的焦油，二段出口温度不能控制太低，而从实际操作经验来看，尽量控低二段出口温度有利于缓解结焦，这也就给到我们控制二段的温度的操作窗口不大，稳定的操作能利于长周期运行，比如稳定原料的灰熔点，稳定煤浆的浓度等。经过多次运行经验分析，气化炉二段的压差稳定有利于余热锅炉的运行，一旦二段压差开始有所波动，余热锅炉的压差会稳定上涨，这是不利的。锅炉入口温度由锅炉入口高压冷凝液控制，入口温度的控制直接影响余热锅炉压差，由于灰的沉积附着在锅炉管束造成锅炉压差上涨[3]，导致锅炉换热效率下降倒在其次，压差的上涨在气化炉运行后期会出现管束磨穿泄漏，泄漏量的增大直接造成合成气出余热锅炉的温度降低，温度降低至一定程度，则不能维持合成气在漏点温度以上，会影响焦过滤器的运行，限制气化炉的长周期运行。

汽包的补水由超高压锅炉水分主副两路进行补水，汽包出口蒸汽一路去放大气，在蒸汽并网前放空控制汽包压力，一路去蒸汽过热炉，汽包底部还有定排线和连排线，定排线进入常压的扩容罐，定排线进入中压扩容罐产中压蒸汽回收热能。汽包液位控制采用的是经典的三冲量控制，汽包液位串级控制锅炉水补水流量，蒸汽产量前馈，从正常投用情况来看，投用串级控制后汽包液位可以很好的稳定在设定值附近，偶尔汽包定排会有一定的波动但很快恢复。需要注意的是蒸汽产量作为前馈要精确，我们两路蒸汽流量都参与计算，所以在投用后没有蒸汽的那路流量计要打校验值0，保证因流量计波动造成前馈的大波动而影响了汽包液位的控制。磷酸盐用于高温余热锅炉，调节炉水PH至9-10.5，防止酸性腐蚀，同时磷酸钙、镁絮状物从锅炉底部定排排出，防止结垢及垢下腐蚀。磷酸三钠的使用量按照高温余热锅炉炉水PH和磷酸根含量进行调整，根据化验分析的结果调整加药泵的行程，每天一个系列大概消耗1Kg磷酸盐。

在气化炉升温阶段，汽包液位建立后，汽包也会随着气化炉的温度上升而升温，汽包顶部蒸汽放大气线开5个阀位排不凝汽并控制压力，因汽包补水调节阀内漏，汽包在低压时汽包内水又无法通过连排管线进入约1.5MPa的中压扩容罐，为避免汽包液位过高，我们关闭超高压锅炉给水进汽包的两道手阀，当温度升高水汽化汽包液位降低需要补水，但这个量又不大，我们打开第一道手阀副线及副路补水调节阀控制液位，停工阶段也是一样，由于没有热量的补充，蒸汽产量几乎没有，液位控制也需要关闭补水手阀控制，待汽包压力和温度达到一定量后再打开主路进行补水。停工阶段有一点要注意，当发现锅炉补水量没变而蒸汽产量降低了，余热锅炉出口温度降低了，焦过滤器入口及出口温度降低了这几个综合情况可以判断炉管磨穿泄漏后，要保证汽包的压力大于气化炉内的压力，防止气化炉内带灰气体反入余热锅炉，因气化炉没有热量保证汽包压力，且补水的锅炉水温度只有170℃左右，不能保证汽包压力，所以气化炉停工降压要保证气化炉压力低于汽包压力。在降压过程中要始终保持余热锅炉出口的排水（专门设置有一路排不凝汽去火炬的管线），以避免水积累在通道中浸泡耐火衬里。

当气化炉投煤成功，汽包产汽量稳定和液位稳定后，准备向蒸汽过热炉并汽，通过汽包顶两路蒸汽线的切换实现，操作过程要缓慢，一方面控制好汽包压力，一方面根据蒸汽过热炉的负荷调整。这期间的操作过程只要保证汽包液位稳定即可，主要操作在蒸汽过热炉那边，液位控制手动控制锅炉水上水阀位，基本不会有大的波动。

在气化炉出现异常情况时，汽包的液位也是波动最大的时候，最需要操作人员进行干预，当出现一个一段烧嘴跳出时，汽包蒸汽产量会减少一半以上，汽包入口温度也会迅速降低，温控水的自动调节无法跟上，我们需要打到手动控制，锅炉入口温控一般减少一半冷凝液用量，控制锅炉入口温度低一些已稳定锅炉压差，锅炉压差在这个时候会持续上涨，是由于气量的减少波动造成，待气化炉恢复正常后会降低，但一般会高一些，所以尽量入口温度控低一些，从多次的实际操作来看，入口温度低一些有利于缓解锅炉压差的上升，汽包液位的三冲量控制同样跟不上，需要打手动控制，我们的经验的是根据汽包的产汽量调整锅炉水的流量，汽包液位可以稳定控制，之前认为这段处理过程中汽包会出现虚假液位，从实际来看液位跟真实液位不会差很多，汽包液位如果太高，会直接导致蒸汽带液到蒸汽过热炉，过热炉蒸汽管道会因水击或温度变化大造成管道的法兰等连接处泄漏，给蒸汽过热炉的运行带来风险。待一段烧嘴重新投用稳定后，控制液位到正常液位附近再投用串级控制，液位能很好的稳定住。

在运行之初我们设置过余热锅炉压差高高报警，也因为锅炉压差高高急停了气化炉，在后面的操作过程中也没有再出现过，仅仅只是高压差对气化炉运行影响不是特别大。现在会造成汽包联锁的逻辑有汽包的液位高高91%，液位低低55%以及锅炉出口合成气温度高高435℃，对于锅炉出口合成气温度正常状况下与蒸汽温度一致322℃左右，在出现炉管磨穿有锅炉水泄漏进锅炉后出口温度会下降，一般不会触发这个联锁，对于液位高高和低低在开工阶段和异常情况下都有可能触发，我们都是及时旁路，待工况恢复正常重新投用联锁。在前面我们提到一个一段烧嘴跳出后我们首先要做的就是旁路联锁，虽然在我们处理过程中可以控制住液位，但为不让气化炉跳车还是旁路掉，气化炉恢复后重新投用。当两个烧嘴都退出时，气化炉基本就没有热量继续供应余热锅炉，很少遇到过，但遇到过压缩机因为仪表问题调停，进而触发了气化炉停车，两个一段烧嘴都退出了，顺控步骤到了停车步，我们要恢复过程中也有可能继续触发联锁而不能正常重新投料，这个时候要关注二段及余热锅炉入口温度变化，因为压缩机联锁要先恢复，燃料气烧嘴还不能及时投用，此时气化炉没有热量供应，要及时关闭二段出口高压冷凝液及余热锅炉入口高压冷凝液，否则余热锅炉入口温度会降到非常低甚至低于水的沸点，造成锅炉入口积液，如果积液了，一个从入口温度可以看出，另一个从锅炉入口的过渡段压差可以判断出，压差会明显上升，说明进入了很多冷凝液且是液态的，此时要先烘炉，不宜马上投料，保证炉砖的完好。

3 结论

余热锅炉压差升高、余热锅炉管束漏液成为气化炉运行的瓶颈，我们从余热锅炉的超高压蒸汽产量下降，余热锅炉出口温度下降，焦过滤器入口温度下降判断管束有泄漏。我们增加了汽水平衡曲线辅助判断泄漏量的大小，锅炉压差增大后适量降低锅炉入口温度有助于缓解结焦速度，还可以通过降低气化炉的负荷减缓锅炉运行状况的恶化。国外同类型装置也与我们遇到同样的问题，我们要继续做好参数分析，继续保持二段较少的积灰量，降低锅炉压差，进而解决锅炉管束在运行时间长后发生磨穿泄漏问题，减少装置停工次数和检修时间，保持长周期运行。

参考文献

[1] 苏云翔.关于对E-gas气化工艺技术分析[J].中国化工贸易,2017(03):55-56.

[2] 于利红,李彩艳,吴永国,赵梅梅,李磊,闫凤芹.废锅流程煤气化技术综述[J].煤炭加工与综合利用,2019(6):60-62,66.

[3] 王光泽,李媛,王凯. 广东某炼化厂E-Gas气化炉结焦原因分析与处理[J].煤炭加工与综合利用,2020(6):55-58

       来源：化学工程与装备-官方网站-创刊于1972    2022年第11期  在线投稿  >>