大型煤化工项目动力站设计规模分析

大型煤化工项目动力站设计规模分析

1站：复合蒸汽系统大型煤田项目主要包括空分、煤气化、co变换、酸性气体分离、硫回收、油气合成、油气加工、甲醇合成等工艺装置和与工艺装置相关的储存工程、公共工程、辅助工程、服务工程和工厂外设计。动力站是CTL项目重要的公用工程之一，主要承担工厂高压蒸汽生产、蒸汽系统运行调节、主蒸汽发电、余热发电、除盐水制备、冷凝液精制、锅炉给水除氧及供给等重要职能。其主要由热电站、余热发电站、除盐水及凝液精制站三套主装置及其它辅助设施、配套公用工程等组成。热电站共设置10台超高压煤粉锅炉。除盐水及凝液精制站为整个CTL项目（包括动力站）提供除盐水，包括除盐水制备、透平冷凝液精制和工艺冷凝液精制三个系统，其设计规模为4000t/h除盐水制备系统+5500t/h透平冷凝液精制系统+1000t/h工艺冷凝液精制系统。其系统庞大，工艺复杂，在世界同类装置中规模属较大型。2除盐水及凝液精制系统无砂生物处理系统该项目除盐水制备系统采用纤维过滤器+超滤+反渗透+一级除盐+混床的处理工艺，透平凝液精制系统采用除铁过滤器+混床的处理工艺，工艺凝液精制系统采用除铁过滤器+活性炭过滤器+混床的处理工艺，系统按分段母管制设置，便于运行调整和维护管理，整个除盐水及凝液精制系统均采用全自动化程控设计，降低操作难度和强度，各级工艺设备出水均设有在线仪表实时监测，确保系统出水水质达标，以对外提供连续、稳定、可靠的除盐水。其中除盐水制备系统设置4套浓水反渗透，单套出力175m除盐水及凝液精制站布置于动力站装置的西南区域，总占地约40000m其中预脱盐膜处理厂房为三层布置，底层为水泵间、加药间和其他功能间，二层为管道夹层，三层布置超滤、反渗透等膜装置。通过管道夹层的设置，有效的避免了三层管道的混乱，为膜装置留出操作、检修空间，设备布置也更为美观。换热器间和地下的废水池错位布置，为两根DN1600的循环水管埋地布置留出了空间，使得换热器进出管道的布置更规整、美观，便于设备维护、检修，同时有效地减少占地面积，节约土地资源。3煤化工项目运行中存在的问题该项目于2015年初完成全部施工图设计，2016年8月至2017年11月除盐水及凝液精制系统相继建成投产，由于煤化工项目的特殊性且该项目制水量较大，国内鲜有类似规模，在项目建设及运行初期，出现了一些未可预见的情况，本文选取以下几个较典型的问题进行详细分析。3.1材料的热膨胀问题该项目除盐水泵Ⅰ流量2000m柔性接头主要用于膨胀补偿，而一般水处理系统均为常温介质，不存在热膨胀。而上述高压除盐水泵的不锈钢波纹管更换为限位金属伸缩器后，仅能在平行于轴线的方向位移，减震、降噪的作用都失去了，与硬管连接无异。故建议大流量、低扬程的情况下，可以考虑水泵进出口设置橡胶挠性接头，其他扬程较高的工况下直接硬管连接。3.2除盐水泵出口压力和压力中的垫片安装该项目除盐水泵Ⅰ扬程为180m，出口管阀件压力选用2.5MPa，垫片为RPTFE聚四氟乙烯；除盐水泵Ⅱ扬程110m，出口管阀件压力选用1.6MPa，垫片为NBR橡胶垫片，均符合规范要求。但实际安装中，除盐水泵Ⅰ出口多功能阀前后法兰处频繁漏水，施工单位多次拆装均无法消缺，且拆卸后垫片基本损坏无法二次使用，最后通过将垫片更换为不锈钢石墨缠绕垫片处理。鉴于非金属垫片对安装要求较高，管阀件压力≥1.6MPa时宜优先选用金属石墨缠绕垫片。3.3管廊立柱装膜该项目设计时反渗透装置虽然已考虑预留抽膜空间，但未充分考虑结构管廊立柱的宽度，导致其中两套反渗透的一列膜壳被管廊立柱挡住约100mm，最后通过松动膜壳完成装膜。反渗透膜导则上要求从进水端装膜，常规的反渗透为一级两段设计，一段膜壳和二段膜壳的进水端是相反的，故反渗透装置的两侧均要预留出装膜空间。常规的8英寸膜元件的长度为40英寸（1016mm），反渗透装置两侧均要留出2米以上的间距，且要注意核对是否会被周边钢结构管架、管道等阻挡。3.4膜设备布置时的布置思路该项目超滤、反渗透均布置于预脱盐厂房三层，每套膜装置边上均设置一个地漏，用于地面及在线仪表排水，由于施工等多重原因导致现场漏点较多，使用效果不佳，且给排水专业接管复杂，故膜设备为二层或三层布置时，排水可参考以下设计思路：（1）膜设备反洗水、冲洗水等通过管道接至废水池或一层排水沟。（2）膜设备周围设置围堰浅排水沟，在线仪表排水排至围堰沟内，各设备围堰连通，视排水规模设置适宜数量地漏。（3）二层或三层地面按区域设置2～4个地漏。3.5管口与水的管口对接问题该项目前期建设时由于工期紧张，衬塑管无法做到组装后再衬塑，均为厂家工厂预制，直接发成品至现场，由于土建误差、水箱本体制作管口角度偏差等原因，大量衬塑管道与水箱管口无法严密对接，涉及的管道直径较大，现场调整制作的周期较长，对项目进度产生了一定的影响。水箱接口接管为衬塑管且管径较大时，需严格执行组装后再衬塑的要求或直接采用不锈钢管道等代替，且宜设置挠性接头，降低施工难度。3.6泵的搭配使用该项目除盐水外送系统由5台额定流量2000m外供水流量较大需要大小泵搭配使用时，可参照如下原则配置，以避免非设计工况下的流量盲区。(1）设置的单台小泵的额定流量乘以小泵数量等于单台大泵流量。（2）设置适宜管径的再循环管，回流至水泵进口母管或水箱，并设置气动调节阀。3.7再生系统运行频繁该项目除盐系统设有浮动床阳离子交换器20台，浮动床阴离子交换器20台，除盐水混床12台，凝液混床20台。阳床、阴床、凝液混床、除盐水混床各设有再生装置一套。根据前期工艺计算，由于设置有超滤、二级反渗透的预处理系统，各离子交换床的设计再生周期较长。项目建成初期运行中，预处理出水常达不到设计值，导致后续离子交换精除盐再生周期缩短，再生系统使用频繁，再生系统检修频繁、老化严重。根据最新版《发电厂化学设计规范》3.8外购盐酸作为阳床、混床使用该项目原设计再生剂为化工厂区来硫酸，酸碱设备均为室内布置，设置机械通风。项目建成初期，由于厂区硫酸无法同步供应，临时改为外购盐酸作为阳床、混床的再生剂。使用操作过程中房间墙壁，支架、管道等均发生一定程度的酸雾腐蚀。浓盐酸由于具有强挥发性，故不宜采用室内布置，可采用雨棚结构半露天布置，并设置酸雾吸收器等，北方寒冷地区应做好保温伴热措施。3.9预防防腐层其时发现该项目离子交换系统排水沟防腐均采用“四布六胶”环氧玻璃钢防腐，运行一段时间后，排水沟发生部分防腐层脱落。鉴于凝液系统混床区域发生防腐层脱落严重，初步考虑为凝液系统初期曾短期超温运行，后因全厂负荷高，不能完全停运修复，导致防腐层在排水沟水力冲刷下加重脱落。后续技改阶段对原地沟破损基层修复，并重新更换花岗岩防腐处理，对离子交换床原45°弯头排水管，全部更换为90°弯头排水，减少对地沟的水力冲刷。针对有可能超