煤制天然气工艺中低压除氧站溶解氧超标的原因及处理措施

引言

大唐克旗公司一期工程设计两套除氧站系统, 每套除氧站包括2个100m3的低压除氧器, 3台低压锅炉给水泵 (出口压力2.2MPa) 和两套中压锅炉给水泵 (出口压力6.5MPa) , 单台除氧器出力是420t/h。低压除氧站负责为气化装置气化炉夹套、废热锅炉、甲烷化中压锅炉、硫回收余热锅炉提供中、低锅炉给水。低压除氧器是煤制天然气中生产用水的心脏, 送出锅炉水的质量和数量直接影响着整套工艺装置的生产能力和产品效益。

一、低压除氧站运行状况

克旗公司低压除氧站设计工艺流程中主要有三股来料, 一是动力分厂送来的脱盐水 (1.6MPa, 40℃) , 流量约300m3/h, 经变换冷却装置中间冷却器与变换气换热后 (1.6MPa, 93.8℃) , ;二是甲烷化装置来脱盐水 (1.6MPa, 70℃) , 流量是100m3/h;三是凝结水处理站送来的脱盐水 (1.0MPa, 100℃) , 流量是200m3/h。三股共同进入两个完全一致的除氧头内, 与除氧水箱中来的加热蒸汽 (0.6MPa158℃) , 流量是10-20t/h。除氧头下来的脱盐水与上升的低压蒸汽逆流接触, 在除氧头中旋膜装置的作用下, 经过低压蒸汽的飞行冷凝和脱盐水的强力降膜, 两相之间不断传热和传质, 将脱盐水中的溶解氧解析出来, 实现除氧目的。

2014年3月试生产以来, 低压除氧站所生产的除氧水中溶解氧参数一直超标, 长期居高不下, 不同工况下一般在200~800ug/左右, 这一问题一直是困扰着企业生产负荷的提高, 并亟需解决的生产技术难题。

二、溶解氧超标分析

1. 粗煤气进入变换炉的负荷较低, 致使粗煤气携带的热量不足, 在后续中间冷却器中与脱盐水换热后不能达到脱盐水设计温度93.8℃;

2. 溢流水封装置在没有达到除氧器操作压力时自动爆破, 急剧发生冒水冒汽现象, 破坏了除氧器内部的气液相汽提平衡;

3. 来料脱盐水压力不够, 一般情况下大于0.1MPa, 同时加热蒸汽压力偏高, 压力调节阀减压后0.4MPa以上, 由于气液相之间压差过大, 难于形成旋膜效果;

4. 生产操作过程中提压速度过快, 给水压力不够, 过多地采用低压蒸汽进行提高除氧器压力, 造成进水下流困难, 除氧器液位低等现象, 工况恶化, 难于重新建立汽液相平衡;

5. 除氧头内填料被汽流吹翻、水篦子板变形、旋膜管松动等影响气流分布。

三、溶解氧超标处理措施

1. 缓慢提高除氧器操作压力 (速率2KPa/8h) 到设计值0.02-0.04MPa之间;

2. 由于三股供水来料中变换预热脱盐水和甲烷化除盐水为现场手动阀门, 而凝结水站脱盐水有气动调节阀自动调节, 将前两者手动阀位固定, 以凝结水调节除氧器液位为主;

3. 提高各股脱盐水工艺参数, 使其稳定维持在设计值范围内, 同时变换预热脱盐水管道旁路禁开, 适量减少水量, 使中间冷却器冷却水出水温度达90℃以上, 同时要平衡两个并联除氧头的入脱盐水流量, 保证汽提、旋膜效果;

4. 提高进料脱盐水给水压力, 使其不低于0.1MPa, 同时降低加热蒸汽压力, 提高汽液相传热传质能力, 保证汽提过程充分;

5. 将除氧器两级安全溢流水封底部的联通管割开, 分别加导淋阀, 保证40KPa的水封压力;

6. 除氧站系统停车, 泄压降温。具备检修条件后解开除氧头人孔和手孔, 入内检查, 将吹翻的格栅、压条和零乱的丝网填料扒出, 将填料支撑架重新固定、牢固, 装填新填料并平整好, 水篦格栅修整、压条螺栓紧固, 然后焊接固定好。

结论

2014年8月初, 经过停车进入除氧头对内件进行检修, 同时查摆工艺操作问题, 优化操作, 克旗公司低压除氧站再次投运后出水指标已完全达到设计值 (溶解氧<15ug/l) 。低压除氧站在煤制天然气工艺路线中属于辅助设备和公用工程系统, 工艺流程和设备结构简单, 但对于全厂安全稳定长周期运行至关重要。因此运行操作人员要保持认真细致的工作态度, 精心化操作、各班组通力协作, 经过坚持不懈地努力, 将除氧效果不佳的现状及时扭转。

除氧站日常操作主要注意以下几点:

1.除氧头中的操作压力和操作温度必须保持一一对应:0.02-0.04Mpa与102-105℃匹配;

2.当除氧器中的运行压力及温度较低时, 补水时阀门要缓慢开启, 不能将压力突然降低0.01MPa以下, 避免除氧效果急剧下降;

3.正常运行时保证除氧头上放空阀开度在2/3以上或全开;

4.当班检查并保证安全水封为满液位, 严禁水封装置动作, 避免破坏除氧头中汽液两相的平衡状态。

摘要：对克旗公司煤制天然气项目中的全厂低压除氧站工艺操作进行生产优化、设备内件进行修复检查, 使除氧水出水指标达到设计要求小于15ug/l, 满足全厂各工段锅炉用水生产的需要, 同时优化蒸汽品质, 保障各锅炉安全稳定运行。

关键词：溶解氧,脱盐水,除氧水