N₂/CO₂在殼牌煤氣化技術中的應用研究

沈志偉

摘 要：N2/CO2系統在煤氣化生產中具有不可替代的作用，不但能夠滿足氣化爐工況使用要求，同時也是切實保障安全生產水平，提升生產效率的必要條件。本文首先介紹了N2/CO2系統的相關特征與基本功能，其次探討了N2/CO2系統在煤氣化技術應用與工藝生產中的價值、作用，希望可以進一步改善技術應用水平，促進行業的穩定高速發展。

關鍵詞：殼牌煤氣化;N2/CO2;技術應用

在煤氣化生產過程中，氮氣、二氧化碳氣體就如同人類的血液一樣，一直在裝置內充當運輸的工作。所以，一旦N2/CO2系統出現問題，勢必會導致生產裝置內部的氣氛出現破壞，工況遭受波動影響，進而出現安全生產問題并影響生產效益。為了解決該問題，N2/CO2系統的安全、穩定是必要條件?，F就N2/CO2系統的定義與基本分類等情況探討如下。

1 N2/CO2系統概述

在煤氣化生產過程中，N2/CO2系統以及純氮氣系統是工藝中最常見的系統類型。其中，N2/CO2系統屬于ASU裝置供應氮氣搭配二氧化碳生產設備來進行氣體供應的。在裝置的開停車過程中，分別會通過機組持續供應的方式來達到理想的N2/CO2系統環境，等待甲醇裝置供應足夠的二氧化碳氣體后才會啟動相應的機組來進行氣氛的補充，從而滿足氣化裝置的分配要求。等待整體配比完善后，啟動氣化裝置與管道設備，達到多管自動分配的效果。

ASU裝置中出來的混合氣體會被劃分為兩個類型進行分別發送，其中一個部分會經過DN80通道，進入到反吹氣系統當中，在系統加熱與緩沖處理的條件下，再次進入到氣化爐的冷凝段并經過過濾器處理，隨后一部分經過管道進入到高壓氮氣的緩沖罐內部，達到相應的協調效果。

純氮氣系統則通過管道DN200進入到純高壓氮氣緩沖設備當中，經過系統降壓升級處理后達到穩定的環境氛圍。針對ASU裝置而言，正常條件下氮氣會通過空分裝置直接供應，所以常規條件下經過降壓即可達到預期的氮氣壓力。LLP氮氣經過DN管網予以輸送，在使用過程中二氧化碳不會投入到氮氣系統當中，此時可以結合氮氣的實際使用情況采取LLP氮氣管路進行氮氣的補充操作，不過此時一定要避免出現系統氣體進入到純氮氣系統當中導致的雜質，影響后續的氣氛補充。正常生產情況下，一旦出現二氧化碳機組跳車問題，需要特別關注氮氣、二氧化碳系統的裝置運行條件，可以有效降低安全事故風險。

2 N2/CO2在殼牌煤氣化技術中的應用

N2/CO2系統在煤氣化生產中具有不可替代的功能，其在殼牌煤氣化生產中的應用可以劃分如下幾個部分進行分別講解。

2.1 VHP氮氣/二氧化碳

VHP N2/CO2系統的主要用戶為氣化爐激冷段，該段的環境為合成氣冷卻器以及入口十字架反吹系統，經過系統控制與影響后，每間隔15min會進行一次反吹操作，此技術流程的主要功能是避免區域內灰塵積累。十字架反吹則是采取10min一次的反吹模式，主要用于解決冷卻器附近入口積灰問題，該位置一旦出現積灰嚴重的問題需要對其進行處理，如果停車不及時可能會導致設備損壞。

2.2 HP氮氣/二氧化碳

HP N2/CO2系統的應用要根據穩定與否進行區分對待。針對不穩定的管網區域，其主要的目標用戶為煤粉鎖斗，該區域的功能在于充壓，能夠通過HP N2/CO2系統來滿足氣化負荷的實際要求，將壓力值設置到核定水平，從而有效降低管網的持續波動與負面影響。管網壓力較高或者氣化負荷較高的情況下，壓力的設置水平也需要相應的增加。穩定管網主要針對一些對于壓力穩定性要求較高的用戶，包括的用戶有過濾器、煤粉給料倉等設備類型，這些區域均需要對底錐區域進行流化處理，通過煤粉收集設備來達到相應的流速控制單元，滿足燒嘴運行的條件，提升系統的穩定水平。氣化爐冷卻塔的外部會經過吹掃處理的方式來達到正常運行狀態，儀表吹掃運行過程中不同類型的設備在壓力的設置上也會存在差異，主要的吹掃設備儀表經過壓力表、煤閥設置后，能夠滿足儀表吹掃的要求。就目前來看，儀表吹掃的壓力較低，儀表測量容易出現失真情況，一定程度上無法真實反映出相應的工況條件，同時存在觸發后連鎖停車的風險，所以需要特別注意全開條件下的吹掃壓力，提升管線波動狀態下的穩定性，從而將工況的波動值控制在最低狀態。在對飛灰排放罐進行充壓時，需要特別關注溫度要求，盡可能借助于高壓N2/CO2系統來配合加熱器，將其優先加熱到225℃后在進行安全閥的吹掃作業，可以有效提升作業效果。

2.3 HP純氮氣

HP純氮氣系統的主要用戶為激冷氣壓縮機，通過提供壓縮機密封氣的方式來提升系統的壓力水平，避免出現重復泄漏問題。在進行排渣罐充壓操作時，需要特別注意提升密封性，降低出現漏氣的風險。而對于調和水緩沖罐進行充壓操作時，則應該優先解決調和水系統壓力不穩定的問題。采取反吹氣源操作能夠有效提升清理水平，實施惰性氣體保護則可以進一步改善氣體環境，促進氮氣的應用效果。針對一些需要溫度控制要求的高壓氮氣加熱設備而言，加熱過程中需要做好單元內部充氣錐的吹掃，不但可以有效降低灰塵影響，也可以達到流化處理的效果。針對系統進行熱氣密封并滿足氣管線吹掃作業要求。針對一些具有品質要求的高壓氮氣過濾設備，可以采取開工燒嘴、煤燒嘴的氧氣管線，通過總管線吹掃作業來達到灰汽提的效果，盡可能確?；覊m能夠徹底清除。

2.4 LP氮氣與LLP氮氣

LP氮氣主要用于干燥、煤粉制備的生產環節，作為惰性氣體，其同時兼顧了氣氛保護以及避免超溫超壓的角色。在磨粉機、熱風爐當中都具有廣泛的應用。除此之外，LP氮氣系統還可以用于解決密封系統的作用，包括高壓密封以及低壓密封兩種情況下的密封要求。LP氮氣系統還具有一定的流化處理作用，比如說底錐的吹掃等情況下使用。LLP氮氣主要用于工藝水儲罐當中，可以有效降低空氣中氧氣進入后帶來的腐蝕影響，提升了腐蝕防護的級別與效用。針對堿儲罐也可以達到相應的腐蝕防護效果，能夠有效降低二氧化碳進入到堿液當中的可能性，這樣就可以保護好堿液的整體品質，避免出現堿液變質的問題。

3 總結

綜上所述，N2/CO2系統的存在是煤氣化生產的必要條件，同時也是關鍵條件之一。協調N2/CO2系統，滿足工藝生產要求，可以顯著改善生產效益，降低生產安全風險。在提升N2/CO2系統構建水平的過程中，需要特別關注其功能，包括流體輸送運載、惰性保護以及密封保護等功能，通過加強工藝操作，降低負面影響的方式來保障裝置運轉正常，為促進煤氣化技術的合理應用創造良好的條件。

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