步建軍

(江蘇索普〔集團(tuán)〕有限公司 江蘇鎮(zhèn)江212006)

提高多噴嘴氣化裝置運(yùn)行周期的探討

步建軍

(江蘇索普〔集團(tuán)〕有限公司 江蘇鎮(zhèn)江212006)

煤化工生產(chǎn)裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行能節(jié)省大量的檢修費(fèi)用、減少裝置開(kāi)停工損失、增加有效生產(chǎn)時(shí)間，是降低生產(chǎn)成本和提高經(jīng)濟(jì)效益最有效的措施。多噴嘴水煤漿氣化技術(shù)，作為一種先進(jìn)成熟的潔凈煤技術(shù)，具有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富、單爐產(chǎn)能大、效率高、煤種適應(yīng)性相對(duì)較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)得到大規(guī)模工業(yè)化推廣應(yīng)用，在安全穩(wěn)定運(yùn)行方面有其獨(dú)特的優(yōu)越性。

1 影響氣化爐運(yùn)行周期的因素

1.1 原料煤

水煤漿氣化爐由于采用高溫氣化，從化學(xué)反應(yīng)性上看，原料煤種的適應(yīng)性較廣，但對(duì)原料煤種的發(fā)熱量、可磨性、水分、灰分、揮發(fā)分等一些關(guān)鍵理化特性的要求仍有局限性;從氣化裝置的技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度考慮，對(duì)原料煤種有一定的要求。一般情況下，氣流床煤氣化工藝選用煤質(zhì)穩(wěn)定、低水分、高揮發(fā)分、高活性、高發(fā)熱量、可磨性適中、灰分適中、灰熔融性溫度低的煤種對(duì)生產(chǎn)粗煤氣是有利的;灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般應(yīng)控制在8%以下，灰熔點(diǎn)要求＜1250℃，若煤質(zhì)變化則會(huì)對(duì)氣化、排渣等過(guò)程產(chǎn)生較大的影響。

1.2 關(guān)鍵設(shè)備

1.2.1 氣化爐

氣化爐包括燃燒室和激冷室。氣化爐燃燒室的工況為高溫、高壓、強(qiáng)還原性氣氛。隨著頻繁開(kāi)、停車，燃燒室內(nèi)溫度、壓力不斷波動(dòng)，同時(shí)伴有酸性熔渣的沖蝕，因此，氣化爐燃燒室內(nèi)襯耐火材料的壽命就成為制約裝置運(yùn)行周期的關(guān)鍵。目前，已經(jīng)使用的耐火磚主要是鉻鋁鋯型磚。

激冷室對(duì)氣化裝置運(yùn)行的影響主要表現(xiàn)在激冷室液位上。激冷室液位高，會(huì)造成激冷室內(nèi)部黑水循環(huán)量急劇增大，產(chǎn)生工藝氣嚴(yán)重帶灰、帶水的工況，繼而對(duì)后續(xù)工段產(chǎn)生影響;激冷室液位偏低，會(huì)造成出口工藝氣激冷飽和不充分，工藝氣溫度偏高等問(wèn)題。

1.2.2 燒嘴

目前，燒嘴有預(yù)熱燒嘴和工藝燒嘴。預(yù)熱燒嘴用于氣化爐養(yǎng)護(hù)及氣化爐預(yù)熱的初始階段，工藝燒嘴用于煤氣化階段。工藝燒嘴的優(yōu)劣直接決定了氣化裝置的效能和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，單臺(tái)氣化爐的合理運(yùn)行周期主要取決于燒嘴的使用壽命。

1.2.3 高壓煤漿泵

高壓煤漿泵作為水煤漿氣化工藝流程中的關(guān)鍵設(shè)備，一旦發(fā)生故障將直接導(dǎo)致氣化爐1對(duì)燒嘴跳車。盡管在故障排除期間能進(jìn)行帶壓連投，但單燒嘴運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)燒嘴運(yùn)行、耐火磚壽命造成的影響越大，造成巨大損失。

1.2.4 蒸發(fā)熱水塔

蒸發(fā)熱水塔采用直接換熱方案回收黑水余熱，熱傳遞效率高，閃蒸氣大多在上塔被冷卻回到系統(tǒng)。但如果蒸發(fā)熱水塔設(shè)計(jì)處理量偏小，在系統(tǒng)負(fù)荷大、實(shí)際水循環(huán)量高于設(shè)計(jì)值的條件下，蒸發(fā)熱水塔容易帶水甚至超壓;嚴(yán)重時(shí)，系統(tǒng)必須緊急停車進(jìn)行處理。經(jīng)過(guò)幾年的摸索，通過(guò)加強(qiáng)水質(zhì)控制和精心維護(hù)操作，蒸發(fā)熱水塔一般能夠穩(wěn)定運(yùn)行150d以上。

1.3 設(shè)備管道堵塞

由于管路布置問(wèn)題，旋風(fēng)分離器、水洗塔底部黑水閃蒸管道從低至高處(渣水從1樓到3樓)的管道彎頭設(shè)置過(guò)多，并在個(gè)別地方形成死角。開(kāi)、停車時(shí)，設(shè)備、管道內(nèi)附著的垢片由于溫度、壓力的變化大量脫落，隨黑水排放流量增大，這些垢片被帶到死角處并沉積下來(lái)，從而造成堵塞。因?yàn)楹谒欧糯嬖谳^高的壓差，這些脫落的垢片隨著水流動(dòng)到角閥前聚集，會(huì)造成黑水排放不暢，有時(shí)會(huì)發(fā)生閥卡和角閥關(guān)不到位現(xiàn)象;嚴(yán)重時(shí)，角閥堵塞，黑水無(wú)法排放。另外，因煤質(zhì)變化，氣化爐激冷室集渣架橋，鎖渣閥卡堵現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。

2 氣化爐的運(yùn)行

2.1 原料煤質(zhì)量控制

氣化原料煤煤質(zhì)的穩(wěn)定對(duì)氣化爐的正常運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用。首先應(yīng)掌握原料煤的變化情況，灰分的突然升高容易造成渣口堵塞和下降管堵塞，從而被迫停車處理，因此，必須從源頭進(jìn)行嚴(yán)格控制。原料煤進(jìn)廠后，應(yīng)及時(shí)分析、分倉(cāng)存放，原料煤的灰分升高時(shí)，在制漿水量及添加劑量不變的情況下，磨制出的煤漿濃度會(huì)異常升高。應(yīng)根據(jù)灰熔點(diǎn)的高低確定助溶劑的添加量，同時(shí)為氣化爐爐溫的控制提供操作依據(jù)。原料煤所含內(nèi)水及外水較高時(shí)，不易磨制出合格的煤漿，會(huì)影響制漿質(zhì)量。因此，從原料煤的供應(yīng)上做到精細(xì)化管理，有助于氣化爐運(yùn)行工況的穩(wěn)定。

對(duì)煤漿盡可能做到短間隔取樣分析，及時(shí)掌握進(jìn)爐煤漿的狀況。煤漿灰分可確定氣化爐負(fù)荷，在灰分較高時(shí)，強(qiáng)行在高負(fù)荷下運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致氣化爐排渣出現(xiàn)問(wèn)題。煤漿濃度的變化會(huì)影響有效氣的產(chǎn)量，煤漿濃度降低時(shí)，不調(diào)整氧煤比會(huì)使有效氣產(chǎn)量下降。在運(yùn)行中，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)控煤稱重給料機(jī)的轉(zhuǎn)速變化趨勢(shì)，原料煤灰分升高時(shí)，轉(zhuǎn)速有明顯的升高趨勢(shì)。另外，可根據(jù)磨煤機(jī)、低壓煤漿泵參數(shù)及煤漿濃度，綜合判斷原料煤的變化情況，以便對(duì)氣化爐的工況進(jìn)行超前調(diào)整，避免工況惡化而無(wú)法挽回。

2.2 氣化爐的操作溫度

氣化爐的操作溫度主要參照煤的灰熔點(diǎn)數(shù)據(jù)調(diào)整。正常運(yùn)行期間，當(dāng)天的灰熔點(diǎn)分析數(shù)據(jù)只可作為操作人員的一個(gè)重要參考依據(jù)，但絕不能依靠此值去操作爐溫。盡量使用灰熔點(diǎn)低及灰渣黏溫特性較為理想的煤。在保證順利排渣的情況下，選擇合適的爐溫可以提高有效氣產(chǎn)率，提高碳轉(zhuǎn)化率，顯著提高經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，為維持煤灰的流動(dòng)，氣化爐操作溫度應(yīng)高于渣的熔點(diǎn)50～100℃，煤渣黏度一般在25～40Pa·s。在生產(chǎn)中，爐溫波動(dòng)將嚴(yán)重影響氣化爐的穩(wěn)定運(yùn)行，爐溫的控制主要是通過(guò)調(diào)節(jié)氧煤比來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在操作過(guò)程中，氧煤比過(guò)高，系統(tǒng)熱負(fù)荷增加，有效氣成分下降，CO2含量升高;氧煤比過(guò)低，爐溫降低，渣口縮小，氣化爐壓差增大，運(yùn)行就變得不穩(wěn)定，操作難度增加，同時(shí)，細(xì)灰含量上升，灰水處理系統(tǒng)負(fù)荷增加，從而導(dǎo)致整個(gè)氣化水系統(tǒng)工況惡化，不利于氣化爐的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 操作負(fù)荷和壓力控制

氣化爐的生產(chǎn)負(fù)荷對(duì)耐火磚的使用壽命會(huì)有直接影響，在氣化爐運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)盡量避免超負(fù)荷、超壓運(yùn)行。如需要提高負(fù)荷，應(yīng)先增加煤漿量，再提高對(duì)應(yīng)的氣化壓力以及氧氣壓力，并控制好出燒嘴的氣、液兩相的流速，杜絕低壓高負(fù)荷、高壓低負(fù)荷運(yùn)行，嚴(yán)格遵循負(fù)荷－壓力曲線，防止拱頂、爐壁以及燒嘴法蘭超溫;降負(fù)荷時(shí)，應(yīng)先減氧再調(diào)整煤漿量。不可大幅度加、減負(fù)荷，而應(yīng)小幅、多次、勻速操作，因?yàn)樾》鹊牟▌?dòng)可被平穩(wěn)工況有效吸收，幅度過(guò)大會(huì)造成工況長(zhǎng)時(shí)間的紊亂。正常情況下，煤漿量可按±0.05m3/min的速率調(diào)整負(fù)荷。煤漿泵轉(zhuǎn)速達(dá)到850～880r/h時(shí)，系統(tǒng)壓力控制在5.80MPa;煤漿泵轉(zhuǎn)速高于880r/h時(shí)，系統(tǒng)壓力提高至6.0MPa，相應(yīng)的氧氣壓力可由8.0MPa提高至8.1MPa。

2.4 渣水系統(tǒng)運(yùn)行

應(yīng)避免氣化爐在低溫下操作，否則會(huì)產(chǎn)生大量浮灰，浮灰會(huì)在黑水管道、閃蒸設(shè)備內(nèi)聚集，與垢片結(jié)合形成大塊，對(duì)灰水處理系統(tǒng)影響極大。氣化爐、洗滌塔、旋風(fēng)分離器都必須保持一定的黑水排量，以防其固含量過(guò)高。開(kāi)、停車時(shí)，應(yīng)保證系統(tǒng)水循環(huán)時(shí)間(要求開(kāi)車前1d建立系統(tǒng)水循環(huán);停車后保壓循環(huán)2h，系統(tǒng)方可進(jìn)行泄壓;如停車后無(wú)緊急搶修任務(wù)，系統(tǒng)泄壓后應(yīng)繼續(xù)維持水循環(huán)1d)，盡量減少系統(tǒng)積灰，尤其在停車后，應(yīng)對(duì)黑水管線進(jìn)行沖洗。保證水系統(tǒng)的穩(wěn)定，對(duì)進(jìn)入界區(qū)的各類水源進(jìn)行嚴(yán)格控制，每天取樣觀察分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)分析，調(diào)整藥劑類型和添加量，并根據(jù)分析結(jié)果［總硬度(以CaCO3計(jì))＞600mg/L，Cl－質(zhì)量濃度＞500mg/L］，及時(shí)對(duì)系統(tǒng)水進(jìn)行置換。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)渣水系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)，確保在用設(shè)備好用，備機(jī)可備。

2.5 氣化爐的檢修

因燒嘴運(yùn)行壽命的原因，氣化爐運(yùn)行一段時(shí)間(70～80d)后必須進(jìn)行倒?fàn)t，故應(yīng)合理控制單臺(tái)氣化爐運(yùn)行周期，保證計(jì)劃性的倒?fàn)t備爐，并根據(jù)燒嘴、耐火磚、蒸發(fā)熱水塔填料以及公用系統(tǒng)故障情況，制定完善的檢修項(xiàng)目，在確保質(zhì)量的前提下，提高檢修效率。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)合理制定計(jì)劃，精心組織生產(chǎn)、加強(qiáng)運(yùn)行控制，江蘇索普(集團(tuán))有限公司氣化裝置實(shí)現(xiàn)了連續(xù)運(yùn)行511d的記錄，平均單爐運(yùn)行時(shí)間達(dá)到75d;耐火磚筒體磚壽命達(dá)到26000h;燒嘴最長(zhǎng)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間達(dá)到98d;高負(fù)荷下蒸發(fā)熱水塔連續(xù)運(yùn)行時(shí)間已超過(guò)150d。

2014-11-28)