煤气化炉开停车、事故状态下的倒炉气,是煤化工装置的重要排污点之一。随着煤气化炉单炉规模越来越大和气化炉数量越来越多,倒炉气排放量也越来越大。但是,由于倒炉气排放不稳定、间歇时间长,其高效回收利用一直面临难题,有待煤化工企业、工程公司、技术服务公司等联手破解。这是中国化工报记者近日在采访中了解到的信息。
一开一停,损失有多少
神华包头煤化工公司环境及监测主管苗杰向中国化工报记者介绍,在启动备用炉时,正在运行的气化炉要逐步降温降压;而备用炉从点火、投煤、升压至运行压力也有一个过程。这样,正在停或启动的气化炉所产生的粗煤气都不能并入系统,只能送到火炬系统进行焚烧处理,因而不能有效回收。
初步统计数据,一台日投煤1500吨的水煤浆气化炉,在停炉过程中损失约50立方米的水煤浆,而在开一台气化炉的过程中,约损失350立方米的水煤浆,这样一开一停,损失的水煤浆就有400立方米。那么,一个180万吨/年煤制甲醇、60万吨/年甲醇制烯烃装置采用7台日投煤1500吨的水煤浆气化炉,5开2备,如果按单台气化炉运行时间平均为60天,每年需进行28~30次气化炉开、停切换操作计算,每年大概损失原料煤接近3万吨,损失的煤气量很大。
宁波万华聚氨酯有限公司气化经理张彦进一步介绍,倒炉时从点火到升压至运行压力最快要近1个小时,而一般大型气化炉像日投煤量2000吨的气化炉,1小时的产气量最少10万立方米。
炉型大数量多,回收很重要
当前煤化工开始走向大型化,一是日投煤量3000吨及其以上规模炉型已经开始投产,或正在进行设计。如大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司年产46万吨煤制烯烃项目,3台日投煤2870吨的壳牌煤气化炉已经完全投产运行平稳。4月12日,由伊泰集团、中科合成油公司、中船重工711所联合开发的日投煤4000吨级大型干粉煤气化炉开始设计,单台炉最大产气量将达30万立方米/时。
二是煤制天然气、煤制油的发展,所用煤气化数量多。如神华宁煤集团正在建设的400万吨/年煤制油项目共用28台日投煤2000吨粉煤气化炉。神华宁煤集团煤制油项目总工程师刘万洲介绍,装置投产后24开4备,按照1台气化炉平均运行90天,1年开停4次计算,24台气化炉1年开停96~100次。炉型大型化和所用气化炉数量越来越多,开停倒炉时排放的倒炉气量也越来越大。“从节能角度讲,能量损失很大,应当考虑回收。”苗杰说。
气量太大,原有回收办法失灵
事实上,对于倒炉气的回收,一些煤化工企业已经开始考虑。张彦向中国化工报记者介绍,由于气量大,送到气柜回收受制约。目前,煤化工企业的气柜容积一般是1万立方米,还没有很大的气柜,而且建设气柜占地也比较大。兖矿鲁南化工有限公司气化分厂厂长李波表示,目前运行的气化炉最短要60~70天倒炉一次,倒炉产生的粗煤气属间歇性、阶段性,而且开车投料到并气阶段是最不稳定期,气量波动很大。上马压缩机加压并入系统,或者利用废锅炉进行回收热能,投资上马的压缩机或者废锅炉每年的利用率都不高,投资回收也不合算。
另外,气化炉倒炉过程中所产生的粗煤气,送到火炬系统进行焚烧处理,不仅损失了煤气,而且还增加了二氧化硫排放。如上述一家180万吨/年煤制甲醇、60万吨/年甲醇制烯烃的煤化工企业,倒炉气通过火炬焚烧排放的二氧化硫约280吨/年,占到整个工厂年排放总量的16%以上,不仅造成原料煤的较大损耗,也不利于二氧化硫的减排。
李波认为,在目前还没有适合的回收办法的情况下,只能从运行周期上做文章。
刘万洲进一步介绍,现在宁煤正和有关单位对气化炉喷嘴寿命周期进行改造,单台气化炉运行周期从90天提高到180天,运行周期提高了,倒炉周期也就减少了。刘万洲认为,当前是保证装置建设并稳定运行,而对装置的优化、改造还不可能考虑的面面俱到。等装置稳定运行后,再对包括倒炉气回收等进行挖潜改造。