劉宏明

(同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司，山西 大同 037001)

工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境較差，設(shè)備需要在高溫高壓等環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)。為了保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)高溫高壓設(shè)備故障原因進(jìn)行分析，并根據(jù)實(shí)際情況提出改進(jìn)措施。

飛灰過(guò)濾器；故障原因；改進(jìn)措施

引 言

煤氣化工藝過(guò)程中，原料煤轉(zhuǎn)化為包含氫氣、甲烷、一氧化碳的組成氣體能夠用作發(fā)電燃料，同時(shí)也能夠用作裂解產(chǎn)品的進(jìn)料。煤燃料在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生飛灰，在高溫高壓的狀態(tài)下，濕法洗滌灰塵和干法脫除灰塵堆積，將會(huì)引發(fā)過(guò)濾器發(fā)生故障。因此，對(duì)高溫高壓飛灰過(guò)濾器故障原因進(jìn)行分析，并研究其相應(yīng)的故障消除辦法，對(duì)于提升化工生產(chǎn)效率至關(guān)重要。

1 高溫高壓飛灰過(guò)濾器構(gòu)成與參數(shù)設(shè)定

以S1501飛灰過(guò)濾器為例(見(jiàn)圖1)，研究其設(shè)備在高溫高壓環(huán)境下的故障。首先，S1501過(guò)濾器是一種高溫高壓飛灰過(guò)濾設(shè)備，在化工生產(chǎn)中位于飛灰收集工序頂端，在這樣的處理下能夠保障合成氣達(dá)到一定的工程標(biāo)準(zhǔn)。其次，濕洗工序中對(duì)合成氣粉塵進(jìn)行洗滌，可消除合成氣中99%的飛灰[1]。

S1501飛灰過(guò)濾器系統(tǒng)主要由3部分組成：第一，過(guò)濾系統(tǒng)。過(guò)濾系統(tǒng)的重要構(gòu)件就是濾芯，本系統(tǒng)中包含了5組濾芯，每組濾芯48根陶瓷濾芯。

圖1 高溫高壓飛灰過(guò)濾器結(jié)構(gòu)圖

濾芯在實(shí)際應(yīng)用中，不經(jīng)過(guò)清洗的情況下，其壽命比較低。但清洗之后的濾芯與新的濾芯相比，其機(jī)械強(qiáng)度等條件都顯著提升。第二，控制系統(tǒng)。基于高溫高壓飛灰過(guò)濾器的控制系統(tǒng)由PLC進(jìn)行控制，主要針對(duì)系統(tǒng)反吹閥進(jìn)行控制。在實(shí)際應(yīng)用中，該種反吹閥的運(yùn)作按照具體的工藝來(lái)進(jìn)行，相應(yīng)的運(yùn)作模式參數(shù)如第91頁(yè)表1所示[2]。第三，執(zhí)行系統(tǒng)。飛灰器鍋爐執(zhí)行設(shè)備實(shí)際上為反吹再生系統(tǒng)。上一環(huán)節(jié)中被過(guò)濾掉的飛灰會(huì)聚積在濾芯表面上，當(dāng)飛灰在濾芯上聚集比較多時(shí)導(dǎo)致濾芯的實(shí)際過(guò)濾功能喪失。為了保障執(zhí)行系統(tǒng)中的濾芯能夠繼續(xù)發(fā)揮作用，需要應(yīng)用再生反吹系統(tǒng)。具體的做法為，引入15組濾芯對(duì)應(yīng)15臺(tái)反吹閥，在每組濾芯上設(shè)置倒立的文丘里管。當(dāng)反吹閥的出口能夠?qū)?zhǔn)文丘里管之后，將帶有的飛灰脫離濾管，使得聚在濾芯上的飛灰脫離，執(zhí)行設(shè)備的功能再生。其中，反吹閥的實(shí)際應(yīng)用壽命在10萬(wàn)次動(dòng)作左右，其動(dòng)作運(yùn)行的時(shí)間間隔為15 s，設(shè)備運(yùn)作所循環(huán)的時(shí)間為4 min，反吹閥可能持續(xù)運(yùn)行時(shí)間為280 d[3]。

表1 反吹閥工藝參數(shù)

2 高溫高壓飛灰過(guò)濾器故障原因分析

2.1 故障判定

在飛灰過(guò)濾器設(shè)備運(yùn)行環(huán)節(jié)中，需要判斷設(shè)備是否在正常運(yùn)行。通常情況下，應(yīng)對(duì)其指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，以綜合判斷過(guò)濾芯的實(shí)際運(yùn)作狀態(tài)。

2.1.1 基于壓差的故障影響

在飛灰過(guò)濾器運(yùn)行環(huán)節(jié)中，壓差是過(guò)濾器的重要參數(shù)，該種壓差指標(biāo)直接決定著過(guò)濾器是否存在著較為嚴(yán)重的損壞情況。多次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，壓差指標(biāo)值未超過(guò)系統(tǒng)中所設(shè)定的最高警戒值30 kPa。然而，在某次高溫高壓飛灰過(guò)濾器故障調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)壓差突然超過(guò)了50 kPa，在設(shè)備故障檢測(cè)中濾芯損壞。

2.1.2 氣體含量超標(biāo)

在濾芯正常運(yùn)行情況下，能夠過(guò)濾掉合成氣中的大部分飛灰。對(duì)于過(guò)濾器設(shè)備安全進(jìn)行判斷的環(huán)節(jié)中，僅通過(guò)其固含量進(jìn)行分析是比較片面的，不能直接判斷出過(guò)濾器的實(shí)際損傷情況[4]。

2.1.3 氣壓降問(wèn)題反饋

在飛灰過(guò)濾器正常運(yùn)行情況下，其反吹氣壓降大于0.15 MPa。將時(shí)間和氣壓作為反吹判斷條件，按照反吹的時(shí)間間隔確定其周期性的變化趨勢(shì)。反吹趨勢(shì)圖如圖2。為了監(jiān)控反吹壓降的實(shí)際變化，需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)其濾芯是否存在故障。

圖2 反吹氮?dú)鈮航第厔?shì)圖

2.2 綜合故障原因分析

高溫高壓飛灰過(guò)濾器故障產(chǎn)生的原因主要集中為，在實(shí)際過(guò)濾中濾芯的過(guò)濾效率不佳。從氣化爐系統(tǒng)運(yùn)行上分析，氣化爐系統(tǒng)運(yùn)行速率不穩(wěn)定，隨著負(fù)荷的增加而變化。此外，氣化爐的系統(tǒng)溫度控制較為混亂，溫度對(duì)于飛灰過(guò)濾器運(yùn)行效果產(chǎn)生影響[5]。

3 高溫高壓飛灰過(guò)濾器故障改進(jìn)措施

3.1 有效降低系統(tǒng)反吹頻率

縮短反吹頻率，在反吹模式中將反吹時(shí)間間隔縮短為11 s。這樣，飛灰過(guò)濾器反吹濾芯上所附著的灰塵將會(huì)減小。從具體的效果上分析，在反吹時(shí)間降低的情況下，反吹閥動(dòng)作的頻率也會(huì)顯著提升。當(dāng)飛灰過(guò)濾器發(fā)生這樣的變化時(shí)，其實(shí)際的壽命將會(huì)縮短很多。因此，在高溫高壓飛灰過(guò)濾器設(shè)備正常運(yùn)行中，需要強(qiáng)化巡檢與維護(hù)，在生產(chǎn)停工階段進(jìn)行反吹閥的定期更換[6]。

3.2 增加安保濾芯

在飛灰過(guò)濾器系統(tǒng)運(yùn)行中，當(dāng)濾芯失效時(shí)，大量的飛灰在未被過(guò)濾的情況下會(huì)直接飛到安保濾芯中。在這樣的背景下，飛灰滲透到濾芯器材上，導(dǎo)致其在設(shè)備底部沉淀，造成飛灰過(guò)濾器設(shè)備堵塞。因此，在進(jìn)行飛灰過(guò)濾器故障改造環(huán)節(jié)中，需要安裝安保濾芯，避免飛灰沉淀到系統(tǒng)下游中。在具體的施工安裝環(huán)節(jié)，應(yīng)避免對(duì)其他濾芯造成破壞。

3.3 增加過(guò)濾器有效過(guò)濾面積

在保障高溫高壓飛灰過(guò)濾器運(yùn)行的基礎(chǔ)上，需要增加飛灰過(guò)濾器實(shí)際過(guò)濾面積，從而提升飛灰過(guò)濾效率。具體的做法是，直接增加濾芯長(zhǎng)度，當(dāng)前的濾芯長(zhǎng)度可以控制在1.5 m。在設(shè)計(jì)2 m長(zhǎng)濾芯的情況下，其過(guò)濾面積會(huì)顯著增加33%。這樣，飛灰過(guò)濾器系統(tǒng)性能將會(huì)提升。

4 結(jié)論

對(duì)高溫高壓飛灰過(guò)濾器故障進(jìn)行分析，提出了相應(yīng)的過(guò)濾器故障改進(jìn)措施，如，縮短反吹頻率、增加安保濾芯、增加過(guò)濾器有效過(guò)濾面積。在飛灰過(guò)濾器設(shè)備運(yùn)行環(huán)節(jié)中，需要判斷設(shè)備是否正常運(yùn)行。通常情況下，應(yīng)對(duì)其指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，以綜合判斷過(guò)濾芯的實(shí)際運(yùn)作狀態(tài)。

[1] 郭劍峰.殼牌煤氣化飛灰過(guò)濾器濾棒故障后的處理措施[J].化工設(shè)計(jì)通訊,2015(6):57-59.

[2] 劉魯偉.殼牌煤氣化高溫高壓飛灰過(guò)濾器濾芯損壞分析及解決措施[J].科技傳播,2013(15):167-168.

[3] 董亞軍.Shell煤氣化工藝高溫高壓飛灰過(guò)濾器S1501分析及解決措施[J].河北化工,2012(1):18-21.

[4] 林凱.殼牌氣化爐開(kāi)工燒嘴點(diǎn)火故障分析及預(yù)防措施[J].中外能源,2010(12):84-89.

[5] 孫婭茹.鋅冶煉、銅加工設(shè)備的開(kāi)發(fā)和改進(jìn)[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué),2005.

[6] 謝冰,李國(guó)臣,石勇.OAT過(guò)濾器故障分析及改進(jìn)措施[J].大氮肥,2003(6):394-396.