王國(guó)梁

(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司煤制油分公司氣化廠，寧夏 銀川 750411)

神寧爐運(yùn)行過程中存在的問題及改進(jìn)措施

王國(guó)梁

(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司煤制油分公司氣化廠，寧夏 銀川 750411)

介紹了神寧爐氣化技術(shù)的特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)整個(gè)試車過程中暴露出的一些問題進(jìn)行了全面分析，針對(duì)這些問題，結(jié)合西門子GSP氣化裝置的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，分析并制定了相應(yīng)改進(jìn)措施，提高了裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性。

神寧爐；試車；運(yùn)行問題；改進(jìn)措施

神華寧煤煤制油項(xiàng)目氣化單元共設(shè)計(jì)28臺(tái)神寧爐，其中前24臺(tái)由中國(guó)寰球工程有限公司設(shè)計(jì)(位于裝置一區(qū)至裝置三區(qū))，后4臺(tái)由中國(guó)五環(huán)工程有限公司設(shè)計(jì)(位于裝置四區(qū))。神寧爐氣化裝置2016年進(jìn)入試車階段，開始了管道吹掃、沖洗及系統(tǒng)氣密工作， 2016年10月26日第一臺(tái)氣化爐投料成功，到目前為止，前14臺(tái)爐已相繼投料成功，但裝置試車及運(yùn)行期間暴露出了一些問題，導(dǎo)致裝置頻繁跳車或停車。對(duì)此，結(jié)合西門子GSP氣化裝置[1]的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)[2-4]，經(jīng)過相應(yīng)技術(shù)改造，相關(guān)影響裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的問題已得到解決。

1 “神寧爐”氣化技術(shù)

1.1 技術(shù)簡(jiǎn)介

“神寧爐”氣化技術(shù)[5-6]是神華寧煤集團(tuán)開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的干煤粉氣化技術(shù)。該氣化技術(shù)以煤粉為原料，氧氣和水蒸氣作氣化劑，生產(chǎn)以H2和CO為主的合成氣。氣化裝置包含煤粉加壓輸送工序、氣化工序、除渣工序、合成氣洗滌工序、黑水處理工序、黑水閃蒸工序、氮?dú)?CO2/氧氣工序、公用工程工序。單臺(tái)氣化爐CO+H2產(chǎn)量為130000～140000Nm3/h，年操作時(shí)間：8000h，氣化爐碳轉(zhuǎn)化率大于98.5%，有效氣含量大于91%，合成氣塵含量≤0.5mg/Nm3，操作負(fù)荷77%～108%。

1.2 工藝流程

低壓煤粉通過兩個(gè)交替運(yùn)行的鎖斗實(shí)現(xiàn)連續(xù)的進(jìn)入高壓煤粉給料罐。通過密相氣力輸送系統(tǒng)，煤粉被加壓并通過載氣處于流態(tài)化狀態(tài)，并通過四根煤粉管線經(jīng)主燒嘴進(jìn)入氣化爐反應(yīng)室，在反應(yīng)室的高溫火焰下進(jìn)行氣化反應(yīng)。由于使煤粉完全氧化的氧氣量遠(yuǎn)大于氣化反應(yīng)所需用量，因此煤粉在反應(yīng)室中進(jìn)行部分氧化反應(yīng)產(chǎn)生了富含H2和CO 的合成氣。熱合成氣和液態(tài)渣通過下降管離開氣化爐反應(yīng)室，一起向下流動(dòng)至氣化爐激冷室。出下降管的熱合成氣和融渣與激冷水混合，融渣迅速固化，大部分粗渣進(jìn)入激冷室下部的水浴中，小部分細(xì)灰隨合成氣進(jìn)入下游工序。在氣化爐激冷室下游配置有合成氣洗滌單元[7]，經(jīng)過洗滌處理的合成氣將被送入下游變換裝置。氣化爐激冷室以及合成氣洗滌單元產(chǎn)生的黑水被送至閃蒸系統(tǒng)，黑水經(jīng)過閃蒸系統(tǒng)脫除酸氣并回收熱量。經(jīng)過閃蒸后的黑水、來自撈渣機(jī)的渣水和來自真空帶式過濾機(jī)的濾液被一起送至黑水處理系統(tǒng)，在將黑水中的固體進(jìn)行分離后，大部分澄清水作為系統(tǒng)的回用水，一小部分灰水作為廢水送至污水處理單元進(jìn)一步處理。工藝流程簡(jiǎn)圖見圖1。

圖1 神寧爐氣化技術(shù)工藝流程簡(jiǎn)圖

2 神寧爐運(yùn)行過程中的主要問題

2.1 煤粉管線易堵塞，造成煤粉速度波動(dòng)大

因原煤中雜物、煤矸石較多，備煤裝置纖維分離器篦子板與支撐結(jié)構(gòu)有間隙，且篦子板篩網(wǎng)間隙大，過濾效果差，所制煤粉中雜物較多，送至氣化裝置后，雜物最終卡在煤粉管線角閥處，導(dǎo)致氣化煤粉系統(tǒng)多次因煤粉速度低聯(lián)鎖跳車。

解決措施：在源頭上，對(duì)煤儲(chǔ)運(yùn)裝置的原煤質(zhì)量加強(qiáng)控制。備煤裝置將纖維分離器篦子板與支撐改為無間隙，漏斗結(jié)構(gòu)的過濾方式，且篦子板篩網(wǎng)改為14mm×14mm大小，纖維物質(zhì)及其它雜物均被有效過濾，見圖2。氣化煤粉系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行，改造效果良好。

圖2 纖維分離器改造后的效果圖

2.2 渣鎖斗充壓、泄壓閥閥芯破損

渣鎖斗泄壓管線為4寸管線，通過打開渣鎖斗泄壓管線上的2臺(tái)球閥向撈渣機(jī)泄壓，因閥門前后壓差大，泄壓時(shí)造成管線振動(dòng)大，且渣鎖斗充壓、泄壓閥均為耐磨陶瓷閥，管線振動(dòng)大時(shí)，極易損壞，導(dǎo)致渣鎖斗充不上壓或無法泄壓，影響氣化爐收渣。解決措施：將4寸陶瓷球閥更換為金屬球閥，與設(shè)計(jì)院溝通協(xié)商后，對(duì)泄壓管線進(jìn)行改造，由原來的4寸管線改為2寸管線，閥門由原來的2臺(tái)串聯(lián)4寸球閥改為1臺(tái)2寸角閥串聯(lián)1臺(tái)2寸耐磨球閥。當(dāng)渣鎖斗泄壓時(shí)，先通過緩慢打開角閥進(jìn)行泄壓，至壓差小時(shí)再打開球閥，避免管線大幅度振動(dòng)。

2.3 激冷水流量不穩(wěn)定，波動(dòng)大

激冷水流量調(diào)節(jié)閥[8]選型不合適、閥芯太大，正常運(yùn)行工況下激冷水流量為600m3/h，此時(shí)激冷水流量調(diào)節(jié)閥開度僅為23%，閥門開度小于20%時(shí)湍流明顯，激冷水流量波動(dòng)大，易造成點(diǎn)火燒嘴因流量低聯(lián)鎖跳車。

解決措施：嚴(yán)格控制激冷水流量，嚴(yán)禁大范圍調(diào)整，波動(dòng)大時(shí)，激冷水流量調(diào)節(jié)閥手動(dòng)控制，現(xiàn)已聯(lián)系更換激冷水流量調(diào)節(jié)閥閥門定位器。

2.4 氣化粉煤倉自啟式爆破片易破裂

煤鎖斗最終泄壓閥為10寸盤閥，運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)粉煤倉過濾器過濾面積小(192m2)，過濾能力不夠，且爆破片爆破壓力僅為8kPa，易造成粉煤倉爆破片破裂，導(dǎo)致煤粉泄漏。

解決措施：將煤鎖斗最終泄壓閥開啟時(shí)間延長(zhǎng)至20s，更換爆破壓力為8～10kPa的爆破片。與設(shè)計(jì)院溝通協(xié)商后，在煤鎖斗最終泄壓閥后增加1個(gè)10寸調(diào)節(jié)蝶閥，在煤鎖斗向粉煤倉泄壓過程中，緩慢打開，避免粉煤倉超壓。

2.5 過濾機(jī)系統(tǒng)脫鹽水用量大

過濾機(jī)系統(tǒng)沖洗水為脫鹽水、圍堰內(nèi)沖洗水為工業(yè)水，運(yùn)行維護(hù)過程中造成脫鹽水補(bǔ)充量過大，造成脫鹽水和工業(yè)水的浪費(fèi)，同時(shí)補(bǔ)水量過大，系統(tǒng)水平衡難以維持，外排廢水流量大。

解決措施：將過濾機(jī)沖洗水由脫鹽水改為低壓循環(huán)水，圍堰內(nèi)沖洗水由工業(yè)水改為低壓循環(huán)水，減少脫鹽水的消耗，但改造后發(fā)現(xiàn)濾布因低壓循環(huán)水含固量高導(dǎo)致堵塞嚴(yán)重，且低壓循環(huán)水水溫高，造成濾布老化進(jìn)程加快過及濾機(jī)廠房環(huán)境惡劣。因而，現(xiàn)將過濾機(jī)沖洗水改為生產(chǎn)水，本次改造后，過濾機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行狀況大幅好轉(zhuǎn)。

2.6 投料過程閃蒸罐超壓

主燒嘴投煤過程中系統(tǒng)熱負(fù)荷增大，大量熱量帶到閃蒸系統(tǒng)，系統(tǒng)水循環(huán)量大，閃蒸量大，但中壓閃蒸罐和低壓閃蒸罐閃蒸氣管線主路為1寸調(diào)節(jié)閥，不足以滿足排放(旁路為4寸管線)需求，造成閃蒸系統(tǒng)超壓。

解決措施：主燒嘴投煤過程中現(xiàn)場(chǎng)稍開主路調(diào)節(jié)閥旁路調(diào)整壓力，以維持中壓和低壓閃蒸系統(tǒng)壓力正常。經(jīng)與設(shè)計(jì)院共同協(xié)商后，已將主路調(diào)節(jié)閥變更為2寸。

2.7 水冷壁循環(huán)水罐安全閥頻繁誤起跳

水冷壁循環(huán)水罐安全閥設(shè)計(jì)整定壓力5.3MPa，水冷壁循環(huán)水罐正常操作壓力5.0MPa，運(yùn)行過程中頻繁出現(xiàn)未到整定壓力而安全閥起跳的狀況，造成氣化爐多次跳車。

解決措施：對(duì)安全閥增加伴熱保溫，并將安全閥整定壓力提高至5.5MPa，回座壓力調(diào)整至5.1MPa，安全閥彈簧材質(zhì)由50CrVA更換為InconelX750，現(xiàn)水冷壁循環(huán)水罐安全閥運(yùn)行正常，但安全閥頻繁誤起跳問題還需進(jìn)一步深入分析原因。

2.8 渣鎖斗沖洗閥關(guān)不到位、內(nèi)漏

渣鎖斗排渣過程中，沖洗水罐的沖洗水通過打開出口管線上的2臺(tái)球閥進(jìn)入渣鎖斗，對(duì)渣鎖斗內(nèi)的殘?jiān)M(jìn)行沖洗，以保證渣鎖斗內(nèi)的渣排盡。但運(yùn)行過程中渣鎖斗的2臺(tái)沖洗閥經(jīng)常出現(xiàn)關(guān)不到位及內(nèi)漏的情況，造成氣化爐內(nèi)激冷水向沖洗水罐反竄的情況，初步分析原因?yàn)殚y腔沉積渣，造成密封不嚴(yán)。

解決措施：增加閥門沖洗水，且沖洗水管線上增加自動(dòng)切斷閥，在2臺(tái)沖洗閥開關(guān)前，閥門沖洗水提前打開對(duì)閥門進(jìn)行沖洗，以保證沖洗閥的密封嚴(yán)密性。

3 結(jié)論

通過試車和運(yùn)行期間的一系列技術(shù)改造，神寧爐大規(guī)模運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題得到了一定的解決，實(shí)現(xiàn)了氣化爐12開2備的良好局面，為剩余的14臺(tái)神寧爐試車奠定了基礎(chǔ)。但還是存在氣化爐激冷室液位計(jì)波動(dòng)大等問題亟需解決，系統(tǒng)還需進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化。

[1] 蔣立翔.GSP 氣化技術(shù)工業(yè)應(yīng)用分析[J].煤炭工程,2016，, 48 (1) :88-91.

[2] 姜 永.GSP氣化技術(shù)運(yùn)行改造[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013(13)：120.

[3] 井云環(huán)，張勁松，楊 英.GSP氣化工藝工業(yè)應(yīng)用中的技術(shù)改造[J].現(xiàn)代化工，2013，12(33)：102-106.

[4] 陳鵬程，王 婷. GSP干煤粉氣化技術(shù)的應(yīng)用及優(yōu)化[J].廣州化工，2012，21(40)：149-151.

[5] 汪建壽.現(xiàn)代煤氣化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用綜述[J].化工進(jìn)展，2016，35(3)：653-664.

[6] 王國(guó)梁.神寧爐凝液收集系統(tǒng)探討[J].工程技術(shù)研究,2016(08)：107-108.

[7] 王國(guó)梁,張鎵鑠,陳鵬程,等.淺析神寧爐合成氣洗滌系統(tǒng)優(yōu)化過程[J].山東工業(yè)技術(shù),2017(01)：39-40.

[8] 王 喜.GSP氣化爐激冷水流量調(diào)節(jié)閥應(yīng)用[J].科技資訊,2012(36)：76.

(本文文獻(xiàn)格式：王國(guó)梁.神寧爐運(yùn)行過程中存在的問題及改進(jìn)措施[J].山東化工，2017，46(12)：118-119，121.)

2017-03-31

王國(guó)梁(1987—)，工學(xué)學(xué)士學(xué)位，助理工程師，主要從事煤化工氣化工藝技術(shù)及管理工作。

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