一种水煤浆气化反应系统及故障控制方法与流程

本发明涉及水煤浆气化，特别涉及一种水煤浆气化系统在故障状态下的控制方法。

背景技术：

1、水煤浆气化技术是水煤浆在高于灰熔点温度下，以空气或氧气为气化介质，通过气化反应转化为氢气、一氧化碳等可燃性混合气体的过程。水煤浆气化的碳转化率高，有效气成分含量高，可以广泛用于煤基甲醇、煤基合成氨以及煤制天然气、煤制合成油、煤制烯烃、煤制氢、igcc发电等领域。在水煤浆气化反应过程中，来自空分装置的氧气大部分通过管线被输送至气化炉的工艺烧嘴，与磨煤机合成的水煤浆分别由工艺烧嘴内部互不连通的环氧通道、中心氧通道和水煤浆通道引至工艺烧嘴末端的喷头处进行混合，随后高速喷入气化炉燃烧室发生气化反应，小部分氧气通过管线引至点火烧嘴，与燃料气在反应器中形成火焰，作为工艺烧嘴的点火源。当工艺烧嘴或点火烧嘴触发安全联锁停车后需启动氮气吹扫，一方面可以将残留在进料管线中的氧气、水煤浆和燃料气吹扫至气化炉中，另一方面可以将氧气与气化炉中生成的高温合成气隔离，避免合成气通过工艺烧嘴或点火烧嘴的氧气管线反窜回氧气系统，造成爆炸等安全事故。

2、由于水煤浆气化工艺系统在运行过程中绝大多数时间内都处于高温高压的状态，反应物和生成物也都具有易燃易爆的性质，烧嘴作为气化炉投料的核心设备，对其紧急联锁停车保护的要求也越来越高。现有水煤浆气化系统中，在需要进行吹扫的管线上仅设置一个氮气吹扫阀，可靠性差，若吹扫阀在烧嘴停车后未能正确开启，会对水煤浆气化装置的安全生产运行产生较大影响。除此之外，大型水煤浆气化系统需要更多的氮气进行吹扫，若全部采用现有的氮气吹扫方法来隔绝氧气与高温合成气，会衍生出大容量氮气缓冲罐设计以及设备放置等一系列难题。

技术实现思路

1、为此，本发明提出了一种可靠性较高且氮气用量适中的水煤浆气化反应系统及故障控制方法。

2、针对上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种水煤浆气化反应系统，包括：氧气输送管线与煤浆输送管线，所述氧气输送管线包括主管线以及至少两个与工艺烧嘴连通且互相并联的第一氧气输送管线，所述主管线上设有主切断阀，任一所述第一氧气输送管线上依次设有第一切断阀、第二切断阀；所述煤浆输送管线上设有第三切断阀与第四切断阀；放空管线，包括主管线连通的主放空管线以及与第一氧气输送管线连通的第一放空管线，所述主放空管线上设有主放空阀，所述主放空阀连通至所述主切断阀与所述第一切断阀之间的管路上，所述第一放空阀连通至所述第一切断阀与所述第二切断阀之间的管路上；工艺烧嘴氮气吹扫管线，包括与所述分支管线连通的第一氮气吹扫管线以及与煤浆输送管线连通的第二氮气吹扫管线，所述第一氮气吹扫管线上设有互相并联连接的第一吹扫阀与第二吹扫阀，所述第一吹扫阀与所述第二吹扫阀分别连通于所述第二切断阀与工艺烧嘴之间的管路上，所述第一吹扫阀的开度大于第二吹扫阀的开度；所述第二氮气吹扫管线设有互相并联连接的第三吹扫阀与第四吹扫阀，所述第三吹扫阀连通至第三切断阀与第四切断阀之间的管路上，所述第四吹扫阀连通至所述第四切断阀与工艺烧嘴之间的管路上。

4、本发明的部分实施方式中，所述第一氧气输送管线还包括第一调节阀，所述第一调节阀设置于所述主切断阀与所述第一切断阀之间的管路上。

5、本发明的部分实施方式中，所述工艺烧嘴包括中心氧通道与环氧通道，所述第一氧气输送管线还包括中心氧分支管线与环氧分支管线，所述中心氧分支管线由第二切断阀连通至所述工艺烧嘴的中心氧通道，所述环氧分支管线由第二切断阀连通至环氧通道，所述中心氧分支管线上设有第二调节阀。

6、本发明的部分实施方式中，还包括：与点火烧嘴连通的第二氧气输送管线与燃料气输送管线，所述第二氧气输送管线沿气体流向依次设有第三调节阀、第五切断阀与第六切断阀；所述燃料气输送管线沿气体流向依次设有第四调节阀、第七切断阀与第八切断阀；

7、点火烧嘴放空管线，包括与第二氧气输送管线连通的第二放空管线，以及与燃料气输送管线连通的燃料气放空管线，所述第二放空管线设有第二放空阀，所述燃料气放空管线设有第三放空阀，第二放空阀连通至所述第五切断阀与所述第六切断阀之间的管路上，第三放空阀连通至所述第七切断阀与所述第八切断阀之间的管路上；

8、点火烧嘴氮气吹扫管线，包括与所述第二氧气输送管线连通的第三氮气吹扫管线以及与燃料气输送管线连通的第四氮气吹扫管线，所述第三氮气吹扫管线上设有互相并联连接的第五吹扫阀与第六吹扫阀，所述第四氮气吹扫管线设有第七吹扫阀。

9、本发明同时提供一种水煤浆气化反应系统的故障控制方法，触发单个工艺烧嘴停车包括如下步骤：

10、切断氧气供应并进行氮气吹扫：将具有故障的第一氧气输送管线上的第一切断阀、第二切断阀切换至关闭状态以切断氧气供应，开启第一氮气吹扫管线上的第一吹扫阀与第二吹扫阀以进行氮气吹扫，打开第一放空阀以排空第一切断阀、第二切断阀之间的氧气；

11、切断煤浆供应并进行氮气吹扫：关闭第三切断阀以切断煤浆供应，开启第四切断阀以及第二氮气吹扫管线上的第三吹扫阀以实现氮气吹扫。

12、本发明的部分实施方式中，打开第二氮气吹扫管线上的第三吹扫阀吹扫第一设定时间后，关闭第四切断阀并打开第一氮气吹扫管线上的第四吹扫阀，保持第三吹扫阀的打开状态。

13、本发明的部分实施方式中，切断氧气供应步骤还包括：氮气吹扫第二设定时间后，关闭第一吹扫阀，保持第二吹扫阀打开状态；并在关闭第一吹扫阀，保持第二吹扫阀打开状态的情况下，关闭所述第二调节阀。

14、本发明同时提供一种水煤浆气化反应系统的故障控制方法，触发所有工艺烧嘴停车包括如下步骤：

15、切断第一氧气输送管线的氧气供应并进行氮气吹扫：将所有第一氧气输送管线上的第一切断阀、第二切断阀切换至关闭状态以切断氧气供应，开启第一氮气吹扫管线上的第一吹扫阀与第二吹扫阀以进行氮气吹扫，打开主放空阀以排空第一切断阀、第二切断阀之间的氧气；

16、切断煤浆供应并进行氮气吹扫：关闭第一切断阀以切断煤浆供应，开启第二切断阀以及第二氮气吹扫管线上的第三吹扫阀以实现氮气吹扫；

17、切断主管线的氧气供应并进行氧气排空：关闭所述主管线的主切断阀，打开主放空阀以排空所述主切断阀与所述第一切断阀之间的氧气。

18、本发明同时提供一种水煤浆气化反应系统的故障控制方法，触发点火烧嘴停车包括如下步骤：

19、切断氧气供应并进行氮气吹扫：将第五切断阀与第六切断阀切换至关闭状态以切断氧气供应，开启第三氮气吹扫管线上的第五吹扫阀与第六吹扫阀以进行氮气吹扫，打开第二放空阀以排空所述第五切断阀与所述第六切断阀之间的管路上的氧气；

20、切断燃料气供应并进行氮气吹扫：关闭第七切断阀以切断煤浆供应，打开燃料气放空管线上的第三放空阀，打开第八切断阀以及第四氮气吹扫管线上的第七吹扫阀以实现氮气吹扫。

21、本发明的部分实施方式中，切断氧气供应步骤还包括：氮气吹扫第三设定时间后，关闭第五吹扫阀，保持第六吹扫阀打开状态。

22、本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：

23、本发明提供的水煤浆气化反应系统中，通过在第一氧气输送管线上连通第一氮气吹扫管线，在煤浆输送管线连通第二氮气吹扫管线，当工艺烧嘴跳车故障时，可分别实现氮气吹扫，有效隔离高温合成气。同时，通过设置放空管线快速排出氧气，避免使用大量氮气对管线进行吹扫，从而规避了大容量氮气缓冲罐的设计与放置问题。第一氮气吹扫管线中，第一吹扫阀的开度大于第二吹扫阀的开度，首先打开第一吹扫阀可实现快速吹扫，即可保证氮气吹扫的顺利进行。在快速吹扫时间结束，关闭第一吹扫阀打开第二吹扫阀成功建立较小流量的连续吹扫，保证连续吹扫阀以较小流量持续吹扫第一氧气输送管线，持续隔离氧气与高温合成气，进一步保障水煤浆工艺装置安全平稳运行。可在一个工艺烧嘴停车情况下，其他工艺烧嘴继续进行投料，确保水煤浆气化系统长周期、连续稳定的安全生产运行，极大地提高了气化装置的生产运行效率。