郭 煜

（蒲城清潔能源化工有限責(zé)任公司，陜西 蒲城 715506）

德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)是傳統(tǒng)工藝技術(shù)，最初由美國(guó)引進(jìn)，在重油氣化基礎(chǔ)上升級(jí)，以水煤漿為進(jìn)料，以氧氣為氣化劑的加壓氣流床并流類氣化技術(shù)工藝。將德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)引入國(guó)內(nèi)后，技術(shù)工藝實(shí)踐成果明顯，為能源加工等工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入強(qiáng)大動(dòng)能，通過(guò)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累，發(fā)掘到德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)實(shí)施中易出現(xiàn)裝置帶灰等不良狀況，需結(jié)合多種現(xiàn)代化工藝技術(shù)實(shí)踐效力，強(qiáng)化德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)應(yīng)用效能，本文針對(duì)德士古水煤漿氣化技術(shù)應(yīng)用情況進(jìn)行分析，找出實(shí)踐中存在的問(wèn)題，提出改善措施。

1 德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)運(yùn)行中的問(wèn)題

當(dāng)前水煤漿氣化主要存在的問(wèn)題包括備用爐需熱備，氣化爐耐火材料壽命短，高溫?zé)崤級(jí)勖?，氣化裝置投資大。國(guó)內(nèi)大多水煤漿氣化裝置比氧耗在400m3/1000m3以上，主要原因是水煤漿氣化爐內(nèi)存在大量水，蒸發(fā)需要熱量，應(yīng)選擇低灰熔點(diǎn)的煤，制備高濃度水煤漿。水煤漿氣化爐運(yùn)行時(shí)間較短，不可預(yù)知的影響因素較多，運(yùn)行氣化爐出現(xiàn)異常停車，備用爐六小時(shí)內(nèi)可具備投料開(kāi)車條件。目前國(guó)內(nèi)大多煤氣化裝置通過(guò)加強(qiáng)運(yùn)行氣化爐管理改善其運(yùn)行時(shí)間較短的問(wèn)題。

德士古煤氣化爐燃燒室溫度在1400℃以上，氣化爐燃燒室內(nèi)耐火材料隔熱，向火面磚在高溫環(huán)境中，氣化爐耐火磚費(fèi)用高，更換爐磚需在受限空間作業(yè)，氣化爐更換向火面磚需2個(gè)月。日常生產(chǎn)中應(yīng)減少氣化爐爐溫操作波動(dòng)，避免氣化爐頻繁停車，氣化爐溫升時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照升溫曲線進(jìn)行，檢修期間保持氣化爐燃燒室處于干燥狀態(tài)。德士古水煤漿氣化工藝技術(shù)為德士古公司專利技術(shù)，德士古氣化中部分設(shè)備為專利設(shè)備，煤氣化裝置運(yùn)行條件限制較多，部分設(shè)備、閥門等需采購(gòu)進(jìn)口。隨著相關(guān)大型化工企業(yè)水煤漿氣化裝置投產(chǎn)，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)院已可承擔(dān)其工程設(shè)計(jì)。

德士古氣化爐工藝燒嘴運(yùn)行時(shí)間也是制約氣化爐長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵點(diǎn)，一般壽命在60～120d，氣化爐停車原因中主要是燒嘴引起，實(shí)際操作中監(jiān)護(hù)燒嘴運(yùn)行情況非常重要，氣化爐燒嘴是運(yùn)行系統(tǒng)的危險(xiǎn)點(diǎn)，氣化爐燒嘴設(shè)置專門工藝聯(lián)鎖系統(tǒng)，根據(jù)工藝燒嘴進(jìn)出口冷卻水流量，燒嘴出口冷卻水CO含量判斷是否處于安全運(yùn)行狀態(tài)。

2 水煤漿加壓氣化技術(shù)制備單元改造

寧夏能化甲醇年產(chǎn)50萬(wàn)噸甲醇，以本地煤與內(nèi)蒙煤為制漿原料，氣化系統(tǒng)采用氣化爐三臺(tái)，煤漿制備系統(tǒng)采用棒磨機(jī)制漿工藝[2]。氣化裝置運(yùn)行由于添加劑等原因造成水煤漿粒度級(jí)配較低，煤漿穩(wěn)定性較差，磨煤機(jī)啟動(dòng)離合器空壓機(jī)系統(tǒng)故障率較高，維護(hù)成本較高。為提高水煤漿濃度，降低氣化爐氧耗，公司對(duì)煤漿制備工段進(jìn)行改造。

棒磨機(jī)出料槽煤漿通過(guò)配漿泵計(jì)量與生產(chǎn)工藝水按設(shè)定指標(biāo)稀釋進(jìn)入粗漿槽混合，通過(guò)粗漿泵計(jì)量后送至細(xì)磨機(jī)研磨，細(xì)漿槽內(nèi)部分煤漿通過(guò)細(xì)漿泵送至超細(xì)磨機(jī)研磨。合格的超細(xì)漿流至超細(xì)漿槽溢流后與細(xì)漿混合，通過(guò)超細(xì)泵輸送至磨棒機(jī)中，形成煤漿三級(jí)粒度級(jí)配，提高煤漿濃度，改善煤漿穩(wěn)定性，提高其反應(yīng)活性，有效減少爐壁局部超溫現(xiàn)象。煤漿提濃工藝在較大顆粒間填滿細(xì)顆粒，減小顆粒間隙，提高單位體積內(nèi)煤漿質(zhì)量。水煤漿提濃改造前，用三種方法進(jìn)行煤漿成漿性實(shí)驗(yàn)。第一代單棒磨機(jī)制漿工藝下，顆粒粒徑不合理，流動(dòng)性較差，煤漿沉淀速度快。第二代煤漿提濃條件下，煤漿濃度提高2.3個(gè)百分點(diǎn)。第三代煤漿提濃條件下，煤漿濃度提高63%，比單棒磨機(jī)制漿提高4.4個(gè)百分點(diǎn)。

煤漿提濃改造依托分級(jí)研磨技術(shù)，通過(guò)優(yōu)化水煤漿粒級(jí)配比，提高煤漿濃度3個(gè)百分點(diǎn)，為企業(yè)創(chuàng)造3970萬(wàn)元/年經(jīng)濟(jì)價(jià)值，投資回收期為5個(gè)月。

3 氣化單元擴(kuò)能改造

寧夏能化公司以煤為原料，裝置生產(chǎn)規(guī)模為50萬(wàn)t/a甲醇，氣化裝置采用德士古水煤漿加壓氣化工藝，氣化爐操作壓力為6.5 MPa，氣化爐運(yùn)行模式為2開(kāi)1備，凈化裝置采用林德低溫甲醇洗凈化技術(shù)，項(xiàng)目配置2套空分裝置。甲醇裝置按園區(qū)規(guī)劃為下游產(chǎn)品提供原料。由于醋酸裝置原設(shè)計(jì)部分原料為聚乙烯醇裝置副產(chǎn)醋酸甲酯,原建醋酸裝置未達(dá)產(chǎn)，為達(dá)到預(yù)期醋酸裝置規(guī)模效益，需提高CO原料供應(yīng)量。為適應(yīng)市場(chǎng)，提高裝置盈利能力。部分裝置設(shè)備設(shè)計(jì)富余量較大，改造前氣化裝置消耗氧氣量7.5萬(wàn)m3/h，為實(shí)現(xiàn)裝置設(shè)備能力最大化，對(duì)甲醇裝置進(jìn)行擴(kuò)能改造，發(fā)揮裝置設(shè)備運(yùn)行能力。

氣化爐生產(chǎn)能力增加后，對(duì)燃燒室影響較小，對(duì)激冷室影響較大，氣量增大要考慮激冷環(huán)能否及時(shí)冷卻合成氣，氣量增大導(dǎo)致氣體流速增大。將氣化爐設(shè)計(jì)參數(shù)與關(guān)鍵運(yùn)行數(shù)據(jù)與2016年投產(chǎn)的內(nèi)蒙某企業(yè)甲醇?xì)饣b置對(duì)比。氣化爐增產(chǎn)后，產(chǎn)氣量等急速上升，激冷水流量隨負(fù)荷增加，原有激冷環(huán)分布效果差，造成激冷環(huán)損壞。寧夏能化甲醇?xì)饣b置氣化爐渣口尺寸為737 mm，將渣口尺寸改為838 mm，渣口尺寸過(guò)小易造成氣化爐排渣不暢。新生產(chǎn)能力下需對(duì)渣口，下降管進(jìn)行改造，渣口擴(kuò)大增強(qiáng)氣化爐排渣能力，減少爐渣對(duì)耐火磚的侵蝕速度，保護(hù)激冷環(huán)與下降管。氣化采用德士古水煤漿氣化工藝生產(chǎn)，工藝燒嘴尺寸根據(jù)氣化爐投煤量設(shè)計(jì)，擴(kuò)能后投煤量增幅明顯。氣化爐本體設(shè)備不更換，更改工藝燒嘴尺寸滿足擴(kuò)能需求。燒嘴入口煤漿接管不變，煤漿流速在合理范圍內(nèi)，氧氣流速在合理范圍內(nèi)，根據(jù)燒嘴外氧速比參數(shù)計(jì)算，頭部零件尺寸需調(diào)整。公司氣化裝置大部分設(shè)備與對(duì)比項(xiàng)目規(guī)格接近，經(jīng)核算容器本體不需改造。原裝置脫氧水槽除氧段易發(fā)生結(jié)垢，造成低壓閃蒸罐較長(zhǎng)時(shí)間超壓，脫氧水槽頂部放空蒸氣造成較大浪費(fèi)，對(duì)黑水角閥造成嚴(yán)重腐蝕，在除氧器管線增加酸性氣冷卻器。脫氧水槽排出高溫氣體經(jīng)冷卻，冷凝下液體流至灰水槽回收利用，灰水脫氧水槽操作壓力較低，火炬系統(tǒng)壓力波動(dòng)不凝氣無(wú)法進(jìn)入火炬管線，保留原有直接至大氣放空管線?，F(xiàn)有高壓煤漿泵打量為110 m3/h，設(shè)計(jì)煤種單套高壓煤漿泵需處理煤漿量為100 m3/h，高壓煤漿設(shè)計(jì)煤漿密度為1310 kg/m3，煤漿提濃后密度1256 kg/m3，煤漿提濃對(duì)高壓煤漿運(yùn)行無(wú)影響。原設(shè)計(jì)3臺(tái)低壓煤漿泵為往復(fù)式泵，輸送能力不夠，改造增加1臺(tái)離心式低壓煤漿泵，擴(kuò)能改造后增加2臺(tái)同規(guī)格離心泵。原設(shè)計(jì)缺陷，受泵房空間限制，原有激冷泵出口分兩路，改造后對(duì)兩路水分開(kāi)，激冷水泵至氣化爐激冷環(huán)冷卻降溫，對(duì)氣化爐出口合成氣進(jìn)行洗滌除塵。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以寧夏能化甲醇公司水煤漿氣化裝置氣化生產(chǎn)系統(tǒng)問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)行煤漿濃度提高技術(shù)分析改造，針對(duì)集團(tuán)內(nèi)同行中水煤漿氣化規(guī)模對(duì)比提出改造項(xiàng)目，對(duì)工藝燒嘴、關(guān)鍵動(dòng)設(shè)備進(jìn)行改造，對(duì)裝置運(yùn)行后暴露出的問(wèn)題進(jìn)行工藝優(yōu)化，使裝置穩(wěn)定運(yùn)行，降低能耗。