吳珍漢

（安徽昊源化工集團(tuán)有限公司 安徽省阜陽(yáng)市 236000）

前言

安徽昊源化工集團(tuán)有限公司兩套航天爐裝置分別于2013年4月、2014年4月全線投產(chǎn)，經(jīng)過不斷摸索與改進(jìn)，運(yùn)行周期不斷增加，運(yùn)行情況見下表1，目前已創(chuàng)造連續(xù)運(yùn)行322天、410天的歷史記錄，連續(xù)打破最長(zhǎng)運(yùn)行記錄，創(chuàng)業(yè)內(nèi)之最。截止6月23日，一期氣化爐已連續(xù)運(yùn)行440天，從運(yùn)行情況來看，各項(xiàng)主要工藝參數(shù)均在正常范圍內(nèi)，系統(tǒng)無較大隱患，各主要設(shè)備運(yùn)行正常，噸氨煤耗1.305噸左右，本文從工藝控制、裝置優(yōu)化及設(shè)備管理三方面來探討如何確保裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行。

表1 昊源集團(tuán)航天爐運(yùn)行情況

一、工藝控制

實(shí)踐證明，關(guān)鍵工藝指標(biāo)的嚴(yán)格控制，對(duì)HT-L長(zhǎng)周期運(yùn)行周期起到至關(guān)重要的作用。

1.原料煤質(zhì)量

原料煤灰熔點(diǎn)控制在1300℃以下，灰熔點(diǎn)過高，氣化爐必須在較高的溫度下進(jìn)行操作，影響氣化爐運(yùn)行周期；灰熔點(diǎn)變形溫度與流動(dòng)溫度區(qū)間在100℃以上，溫度區(qū)間過窄，會(huì)造成盤管掛渣不穩(wěn)，氣化爐操作彈性小，易造成爐溫波動(dòng)；水分一般控制在12%左右，過高的水分會(huì)增加磨煤系統(tǒng)負(fù)荷，增加原煤消耗，水分過低，原煤在輸送過程中會(huì)造成現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵，污染環(huán)境，同時(shí)造成原料煤的浪費(fèi)；煤中灰分一般在8%左右，過高的灰分會(huì)增加灰水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，加劇水系統(tǒng)堵塞結(jié)垢等問題，灰分過低，盤管掛渣薄，爐溫高。

粉煤水分控制在2%以下，水分過高，容易造成粉煤鎖斗架橋、粉煤管線堵煤等問題，直接影響入爐粉煤流量的穩(wěn)定，造成氣化爐負(fù)荷、爐溫的波動(dòng)；粉煤粒度合格率控制在60%左右，粒度過細(xì)，影響粉煤在氣化爐內(nèi)的流場(chǎng)分布，加重磨煤系統(tǒng)設(shè)備的磨損；粒度過大，則原料煤的比表面積小，造成原料煤燃燒不充分，增加原煤消耗。

2.氣化爐爐溫

爐溫的高低直接反應(yīng)出氣化爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，爐溫過高，合成氣中CO2含量高，有效氣成分差，產(chǎn)量差，消耗高；同時(shí)過高的爐溫會(huì)對(duì)氣化爐盤管、燒嘴等造成燒蝕，嚴(yán)重制約氣化爐長(zhǎng)周期運(yùn)行。正常情況下，插入式爐膛溫度控制在800℃以下，埋入式溫度600℃以下，溫度超出該指標(biāo)時(shí)，適當(dāng)降低氧煤比、調(diào)整配煤比例等操作手段進(jìn)行控制，爐膛溫度高于1000℃或埋入式溫度高于800℃，必須引起足夠重視，及時(shí)采取措施進(jìn)行控制，盡快恢復(fù)到正常范圍內(nèi)。如果爐膛溫度測(cè)點(diǎn)故障較多，還可以通過汽包外送蒸汽閥門開度、盤管密度、甲烷含量等工藝參數(shù)來確定爐溫的高低，正常情況下汽包外送蒸汽閥開度30%以下，盤管密度控制在750g/cm3以上，當(dāng)超出指標(biāo)范圍時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整；氣化爐正常運(yùn)行情況下，應(yīng)盡量保證氣化爐負(fù)荷及爐況的平穩(wěn)，入爐氧氣流量閥門嚴(yán)禁隨意調(diào)整，保證氧量穩(wěn)定，合成氣中甲烷含量能直接反應(yīng)出氣化爐操作溫度的高低，因此將甲烷含量作為一項(xiàng)重要的工藝指標(biāo)進(jìn)行控制，從而確保爐況的穩(wěn)定。

3.渣口壓差的控制

渣口壓差反應(yīng)出合成氣通過氣化爐渣口時(shí)的阻力情況，當(dāng)渣口積渣較多時(shí)，合成氣通過渣口的阻力就會(huì)增大，甚至造成合成氣通過渣口時(shí)出現(xiàn)偏流情況，嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接破壞下降管水膜，燒壞激冷環(huán)與下降管。2015年3月二期氣化爐停車檢修，渣口積渣嚴(yán)重，渣口直徑不足30公分，合成氣嚴(yán)重偏流，導(dǎo)致激冷環(huán)、下降管燒穿，合成氣得不到充分洗滌，氣化爐出口溫度高，被迫停車。

正常情況下，渣口壓差在35KPa以下。當(dāng)高于35KPa以上時(shí)，應(yīng)針對(duì)不同情況采取相應(yīng)措施：①如因爐溫低造成渣口壓差低，應(yīng)提高氧煤比，采取提高整體爐溫的方法提高渣口的溫度，增強(qiáng)液態(tài)渣經(jīng)過渣口時(shí)的流動(dòng)性，消除渣口積渣；②氣化爐流場(chǎng)發(fā)生變化，可采取降低爐壓，拉長(zhǎng)火焰的方法，使渣口積渣融化；③因原料煤發(fā)生變化導(dǎo)致渣口壓差波動(dòng)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整原料煤配比。

4.氣化爐及洗滌塔外排黑水流量控制

黑水外排流量的多少，直接決定了氣化爐與洗滌塔內(nèi)水質(zhì)情況。氣化爐外排小，則氣化爐內(nèi)黑水濃度高，容易造成激冷室內(nèi)積灰結(jié)垢，同時(shí)隨合成氣帶入洗滌塔的黑水量增加，造成洗滌塔內(nèi)水質(zhì)差，因此正常情況下，氣化爐黑水外排控制在150m3/h以上；洗滌塔黑水外排流量小，直接影響洗滌塔的水質(zhì)，造成以下后果：①激冷水水質(zhì)惡化，使激冷水管線及激冷環(huán)結(jié)垢；②洗滌塔內(nèi)部積灰結(jié)垢、甚至造成洗滌塔液位計(jì)失真，失去參考價(jià)值，同時(shí)帶來安全隱患；③合成氣帶灰到后續(xù)變換工段，縮短觸媒使用周期。所以，正常情況下，洗滌塔外排控制在25m3/h以上。

5.灰水水質(zhì)的控制

灰水系統(tǒng)的水質(zhì)對(duì)系統(tǒng)的影響較大，灰水的各項(xiàng)指標(biāo)必須嚴(yán)格執(zhí)行，水質(zhì)差會(huì)加速系統(tǒng)結(jié)垢，造成管道、設(shè)備積灰，使灰水循環(huán)量減少，直接制約氣化爐系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。灰水PH值控制在7-9之間，堿性越強(qiáng)，越有利于垢片的形成，低PH值的環(huán)境下，可以延緩系統(tǒng)結(jié)垢；灰水硬度嚴(yán)格控制在1000mg/L下，表明硬度過高系統(tǒng)中鈣鎂離子含量高，硬度長(zhǎng)時(shí)間在1000mg/L以上會(huì)直接加速氣化爐積灰的程度，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致因氣化爐液位過低而被迫停車檢修，因此，當(dāng)硬度高于1000mg/L時(shí)，應(yīng)針對(duì)性的采取如下措施：①加大系統(tǒng)水循環(huán)量，采用大補(bǔ)大排的方法來降低硬度；②因原料煤的原因造成系統(tǒng)水質(zhì)硬度偏高，應(yīng)及時(shí)調(diào)整原料煤的配比。

二、裝置優(yōu)化

1.灰水除硬裝置

為解決系統(tǒng)結(jié)垢問題，2016年9月，我公司新上一套三法一體灰水除硬裝置，這是電化學(xué)水處理技術(shù)在煤氣化裝置的首次應(yīng)用，項(xiàng)目投運(yùn)一年半來，各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)大幅度降低，水質(zhì)有顯著改善。2018年4月，二期航天爐檢修發(fā)現(xiàn)激冷室及洗滌塔內(nèi)部積灰現(xiàn)象顯著減少，特別是制約系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的激冷水管線積灰情況得到明顯好轉(zhuǎn)，為航天爐長(zhǎng)周期的運(yùn)轉(zhuǎn)提供了有力保障。裝置投用后水質(zhì)情況如下表2。

表2 裝置投用后水質(zhì)情況

2.粗渣系統(tǒng)改造

航天爐爐渣通過渣鎖斗系統(tǒng)排至渣池，然后經(jīng)鏈?zhǔn)綋圃鼨C(jī)帶出渣池由渣車送出界區(qū)，刮板與鏈條長(zhǎng)期在惡劣的環(huán)境下使用，一般使用一年左右就要進(jìn)行一次更換，且日常維護(hù)量很大。二期氣化爐運(yùn)行后，為節(jié)約資源，我公司將兩套渣鎖斗排渣管線用DN350管線串連起來，通過盲板隔離，兩套氣化爐爐渣排至一個(gè)撈渣機(jī)內(nèi)，改造完成后，兩套撈渣機(jī)一用一備，有效提高了裝置利用率，為企業(yè)節(jié)約了運(yùn)行成本。

渣中的水在撈渣機(jī)斜板處分離效果較差，導(dǎo)致帶出的渣中水含量高，給周圍環(huán)境帶來較大污染，為解決環(huán)保問題，在撈渣機(jī)下料口增加兩套脫水裝置，撈渣機(jī)排出的含水量較高的粗渣經(jīng)脫水裝置脫水后，水含量大幅度減少，有效解決了粗渣污染問題，同時(shí)節(jié)約了大量人力資源。

3.真閃冷凝器改造

真閃系統(tǒng)閃蒸出的閃蒸汽，進(jìn)入真閃冷凝器的殼層，與管層的循環(huán)水換熱冷凝后排至沉降槽，閃蒸汽含有大量灰塵，導(dǎo)致真閃冷凝器經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)垢情況，使換熱效果變差，直接影響進(jìn)入沉降槽的黑水溫度，使絮凝沉降效果降低。真閃冷凝器的殼層結(jié)垢，清理十分困難，為檢修帶來較大難度。經(jīng)過改造，兩套真閃冷凝器進(jìn)口管線增加串聯(lián)管線，需要檢修時(shí)，兩套系統(tǒng)共用一個(gè)真閃冷凝器，同時(shí)閃蒸汽進(jìn)入真閃冷凝器的管內(nèi)，循環(huán)水走管間，檢修期間直接對(duì)管層進(jìn)行沖洗，有效提高了真閃冷凝器的使用周期，穩(wěn)定了灰水系統(tǒng)的水質(zhì)。

三、設(shè)備方面

1.檢修質(zhì)量控制

系統(tǒng)每次停車檢修，所有設(shè)備、管道內(nèi)部都存在積灰結(jié)垢的情況，檢修質(zhì)量的控制是氣化爐長(zhǎng)周期運(yùn)行的關(guān)鍵因素，因此檢修期間必須嚴(yán)把檢修質(zhì)量關(guān)，確保氣化爐、洗滌塔、激冷水管線等關(guān)鍵部位垢片清理徹底，否則在開車過程中垢片脫落會(huì)堵塞管道、過濾器，造成灰水流量偏低，影響正常工藝控制。檢修期間，應(yīng)對(duì)各液位計(jì)、流量計(jì)等進(jìn)行徹底清理，便于正常生產(chǎn)時(shí)提供可靠直觀的操作依據(jù)。

2.運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備管理

各關(guān)鍵運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)泵，必須加強(qiáng)巡檢力度，如燒嘴冷卻水泵、中壓鍋爐水循環(huán)泵，必須確保備用泵在線備用，當(dāng)一臺(tái)泵出現(xiàn)問題時(shí)，另一臺(tái)泵能夠及時(shí)啟動(dòng)；2017年8月公司曾因P-1702電氣線路故障，而導(dǎo)致運(yùn)行泵跳車，由于備用泵完好備用并及時(shí)啟動(dòng)，沒有造成氣化爐連鎖停車的事故發(fā)生，為公司挽回了一次因停車造成的損失。

各備用機(jī)泵應(yīng)進(jìn)行定期切換，防止備泵因長(zhǎng)時(shí)間不運(yùn)行導(dǎo)致不能在線備用的情況發(fā)生，如激冷水泵，每半月倒泵一次，倒泵前對(duì)備用泵的進(jìn)出口管線進(jìn)行清理，防止垢片進(jìn)入后續(xù)管線。倒泵后，也要對(duì)停下的泵進(jìn)出口管線進(jìn)行清理，確保時(shí)刻在線備用，從而確保裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行。

3.管道設(shè)備檢測(cè)

航天爐氣化裝置涉及到粉煤管線、合成氣管線、黑水管線，這些可燃、高壓管線一旦出現(xiàn)大量泄露，如沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成的后果將難以想象。

2017年3月，因連續(xù)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，一期氣化爐至洗滌塔合成氣管線多處嚴(yán)重減薄，漏點(diǎn)難以消除而被迫停車檢修。

建立壓力管道定期檢測(cè)制度，特別是易沖刷易腐蝕的管件部位，必須進(jìn)行定期檢測(cè)，出現(xiàn)厚度減薄時(shí)，應(yīng)持續(xù)加強(qiáng)關(guān)注，需要進(jìn)行補(bǔ)焊的部位應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)焊，檢修期間，應(yīng)及時(shí)對(duì)減薄部位進(jìn)行更換。

4.儀表閥門定期檢查

為便于操作控制，航天爐裝置設(shè)置了大量?jī)x表閥門，關(guān)鍵部位均設(shè)置了切斷閥或調(diào)節(jié)閥，這些閥門的正常使用，有力保障了航天爐系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，因此必須加大對(duì)儀表閥門的檢查力度，防止因閥門檢查維護(hù)不到位而導(dǎo)致不必要的停車事故發(fā)生。我公司曾多次出現(xiàn)儀表閥門故障而造成系統(tǒng)停車或大減量的事故發(fā)生，2013年8月因17XV1308閥門開信號(hào)丟失直接造成氣化爐連鎖停車，為公司帶來重大損失；2014年3月因粉煤鎖斗至給料罐粉煤切斷閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障，閥門打不開造成系統(tǒng)大減量，險(xiǎn)些造成停車事故。

四、結(jié)論

通過對(duì)工藝控制、裝置優(yōu)化、設(shè)備維護(hù)等各個(gè)方面進(jìn)行加強(qiáng)管理，深挖裝置潛能，航天爐運(yùn)行周期不斷得到提升，實(shí)現(xiàn)裝置效益的最大化，為企業(yè)的發(fā)展提供有力保障；盡管航天爐裝置的運(yùn)行周期已經(jīng)得到較大幅度的提升，但仍有較大的潛力可以挖掘，如原料煤的消耗偏高，濾餅的殘?zhí)计?，都是今后需要努力的方向?/p>