赵韵，文培娜
（新乡中新化工有限责任公司，河南 获嘉453800）
［摘 要］煤气化装置生产过程中会产生大量的黑水，在水激冷流程气流床煤气化系统中，黑水处理单元多采用两级或三级闪蒸工艺来实现黑水的减压闪蒸和细灰沉降，闪蒸系统大量的余热未得到回收利用，尤其是真空闪蒸气的余热。为此，某煤化工企业在业内首次采用超低压汽轮机发电技术实施了真闪气的余热利用。简介真闪气余热利用方案及项目的运行情况，详细阐述项目运行中出现的问题及其解决措施，并探讨了超低压汽轮机组发电负荷的影响因素及可采取的优化措施。运行实践表明，真闪气余热利用项目通过超低压汽轮发电机组把原本需要通过冷却降温处理的劣质真闪气余热转换成了清洁电能，既实现了真闪气余热的资源化利用，又提高了煤气化装置运行的稳定性，在业内极具推广应用价值。
［关键词］煤气化装置；黑水处理单元；真闪气余热利用；超低压汽轮机发电技术；运行问题；解决措施；发电负荷；影响因素
［中图分类号］TQ546.5 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2022）01-0004-04
0 引 言
煤气化装置生产过程中会产生大量的黑水，在水激冷流程气流床煤气化系统中，黑水处理单元多采用两级或三级闪蒸工艺来实现黑水的减压闪蒸和细灰沉降，从而达到去除灰渣、回收热量以及黑水再生循环利用的目的。黑水闪蒸系统中，由于黑水闪蒸气夹带大量超细煤灰，品质很差，一般高压闪蒸气（简称高闪气）用于汽提塔，与除氧灰水逆流接触回收热量和部分水汽；真空闪蒸气（简称真闪气）品质十分低下，含灰量＞20 mg/m3，现行主流工艺设计均是通过真空闪蒸罐顶冷凝器用循环水对真闪气直接冷却降温，真闪气相变产生的气液混合物经分离后实现水汽的回收和不凝气的放空，不仅大量的余热未得到回收利用，而且通常运行一段时间后真空闪蒸罐顶冷凝器还会出现不同程度的结垢堵塞，严重影响真空闪蒸系统的正常运行。简言之，在水激冷流程气流床煤气化系统中，能量损耗主要是在黑水闪蒸系统中，因此，如何充分利用黑水闪蒸气的余热，成为提高煤气化装置能量综合利用率、实现减排增效的重要手段。
1 黑水闪蒸系统概况
某煤化工企业建设有1套300 kt/a甲醇装置，其煤气化系统采用HT-L粉煤加压气化工艺，配置2台750 t/h的航天炉；煤气化系统之渣水处理单元采用水激冷流程液态排渣及黑水两级闪蒸工艺（高压闪蒸+真空闪蒸），高压闪蒸产生的闪蒸气去汽提塔，高压闪蒸罐底部的黑水减压后排至真空闪蒸罐。正常生产时，有约250 t/h、温度为158 ℃的高压闪蒸黑水通过真空闪蒸罐闪蒸出压力为-0.05 MPa、温度约85 ℃的真闪气25～30 t/h，此真闪气通过真空闪蒸罐顶冷凝器经循环水降温至45 ℃后排至沉降槽，即真闪气的热量被循环水带走而未被有效利用。
2 真闪气余热利用方案
为有效利用真闪气的余热，经调研分析，该企业决定新增2台900 kW的超低压汽轮机组（1#汽轮机和2#汽轮机），拖动现场原有2台长期停用的高压异步电动机发电，发出的电能通过已有的高压电缆和已有的高压开关柜直接返送至企业用电系统，以冲减生产系统的用电量。
真闪气余热利用系统工艺流程简图见图1。在真闪气通往原真闪冷凝器的管线上增加隔离阀，真闪气通过新增管线进入超低压汽轮机组（由于真闪气夹带有大量的超细煤灰，且真闪气中还含有H2S等腐蚀性气体，因此需提前对汽轮机转子、速关阀等关键部位进行防腐处理），汽轮机拖动2台高压异步电动机发电，汽轮机排汽进入凝汽器，凝汽器配有真空泵，凝汽器降温采用原真闪冷凝器所用的循环冷却水，45 ℃的凝结水通过凝结水泵排入沉降槽中。
3 真闪气余热利用项目运行简况
2020年10月，真闪气余热利用项目完成技改，项目随即投入试运行，通过不断的优化和调整，目前基本上实现稳定运行，单台机组小时发电量达750 kW·h，冲抵自用电后单台机组小时净发电量为600 kW·h，2台汽轮机组小时净发电量达1 200 kW·h，按年运行7 200 h计算，全年可实现利用劣质废热蒸汽净发电864×104 kW·h，执行电价按0.67元/（kW·h）计算，全年产生的直接经济效益为578.88万元。可见，真闪气余热利用项目将原来需要消耗大量循环水冷却的劣质废热蒸汽通过能量转换变成了可回收利用的清洁电能，不仅实现了煤气化装置的减排增效，而且缓解了真空闪蒸罐顶冷凝器长期积灰堵塞无备用设备的运行难题。
4 真闪气余热利用系统运行问题及解决措施
该企业的真闪气余热利用项目，利用超低压汽轮机发电技术实现真闪气的余热回收利用，属业内首套应用系统，运行过程中出现了一些问题，最终通过不断的技术攻关基本上实现了系统的稳定运行，达到了预期目标。
4.1 汽轮机转子裙带积灰结垢问题
更多内容详见《中氮肥》2022年第1期