殼牌粉煤氣化關鍵設備的安全保護

胡亮亮

（河南省能源化工集團中原大化集團公司，河南濮陽457004）

殼牌粉煤氣化關鍵設備的安全保護

胡亮亮

（河南省能源化工集團中原大化集團公司，河南濮陽457004）

河南能源化工集團中原大化氣化廠被殼牌公司授予2014和2015年度最佳運行獎。本公司在2013～2015年度的開車時間都達到了300d以上，能夠擁有這么高的全年開車率和對氣化裝置系統的關鍵設備的安全保護密不可分的。本文著重介紹驟冷氣循環壓縮機，高溫高壓飛灰過濾器，強制水循環高壓泵，磨煤機等關鍵設備的安全保護。

磨煤機；驟冷氣循環壓縮機；濾棒；強制水循環高壓泵

殼牌干煤粉加壓氣化工藝具有安全、產氣比率高、環境污染較小等技術特點。作為一種相對成熟的工藝技術，能夠安全穩定的保持較高的開車率才是其價值體現，然而在完成生產長周期目標的過程中，對于關鍵設備的安全保護是重中之重。因為，這不但關系著裝置長周期的運行以及經濟效益的回饋，更關系著整套設備的使用壽命以及未來的前景規劃。

本文著重介紹驟冷氣循環壓縮機，高溫高壓飛灰過濾器，強制水循環高壓泵，磨煤機這幾個氣化系統關鍵設備的安全保護。下面是簡單的工藝流程圖見圖1。

圖1　殼牌氣化工藝流程圖

1　磨煤機的安全保護

磨煤機負責給殼牌氣化爐提供所需的合格干煤粉，本公司采用的是滿負荷70t/h的輥式磨煤機，共有兩套分A/B系列，供給氣化爐四條煤燒嘴。由于氣化爐100%負荷耗煤量為72t/h，所以需要兩套磨煤機同時運行。若有一套出現故障，就需要另外一套高負荷贏得檢修時間，嚴重的話需要氣化爐降氧負荷，甚至于氣化爐無煤或者防止燒嘴偏燒導致系統停車。

對于磨煤機的安全保護，本公司分為日常運行班組巡檢和計劃停車設備檢查兩項內容。日常運行中，每4 h由班長或副班長負責現場巡檢一次，并在巡檢記錄上簽字；磨煤現場人員和主控人員每1h需巡檢一次，并記錄工藝參數。計劃停車后，由工藝和設備工程師共同負責檢查并檢修運行時發現的故障，并留下記錄備案。設備檢查項目表見表1。

為了更好地保護磨煤機設備的安全，工藝與儀表相結合，多次進行磨煤系統的聯鎖修改，確保在緊急事故狀態下，磨煤系統的設備安全。

2　驟冷氣循環壓縮機的安全保護

殼牌氣化工藝采用冷合成氣驟冷技術，就是將冷的230℃左右的合成氣經急冷氣循環壓縮機壓縮后去給從氣化爐反應室出來的1400℃的合成氣驟冷至900℃左右，以達到加快灰滴轉化成干灰的過程，從而減少后續合成氣換熱器盤管上的積灰進度。

表1　磨煤機檢修項目表

急冷氣壓縮機設備參數：

位號：K-1302

型號：SV12-M離心壓縮機

制造廠家：沈陽鼓風機集團股份有限公司（總成）

壓縮機制造廠家：沈鼓齒輪機廠

液力耦合器制造廠家：大連液力機械有限公司

電動機制造廠家：南陽防爆集團有限公司

進口法蘭尺寸：DN400出口法蘭尺寸：DN450

驅動：電機調速：液力耦合器

一階臨界轉速：5070rpm/min

二階臨界轉速：15000rpm/min

入口流量：78.63kg/s入口溫度：205℃

入口壓力：3.75MPa出口溫度：222.6℃

出口壓力：4.23MPa額定轉速：8982rpm/min

電機額定功率：2240kW電機額定轉速1485rpm/min

電機額定電流：253A電機潤滑油：N46液耦：8#液力傳動油

對于驟冷氣循環壓縮機的安全保護，本公司采用的是工藝日常巡檢，儀表聯鎖停車保護，以及廠家的定時溝通檢查和大修時的必要清理。

主要的安全保護措施:

1）每1h針對壓縮機高速軸端振值趨勢的巡查，且設置聯鎖在高高報120UM，直接跳車，保護壓縮機。

2）啟動大型高壓電（6000V）設備時，監護壓縮機電機電流值。

3）啟動時，根據經驗值在液耦輸出20%左右時，直接調到45%，以極短的時間把一階臨界轉速超過去，避免長時間形成共振，損壞設備，并保持在8000rpm/min以上運行。

4）為了壓縮機三級密封的效果，保證合成氣不泄露造成設備腐蝕，必須保證所用熱高壓氮氣，高壓氮氣，低壓氮氣量的充足。

5）開車點火前，必須對壓縮機入口過濾器進行多次更換清洗，最后再清洗葉輪，去掉入口過濾器（入口過濾器碎網進入葉輪內）。

6）與沈陽鼓風機廠家進行定期溝通，并結合所給建議進行工藝操作，以及大修時的改造。

3　高溫高壓飛灰過濾器的安全保護

殼牌氣化工藝采用的是干法除灰流程，就是借用高溫高壓飛灰過濾器將干灰從粗合成氣中分離出來，氣提合格后定時排出系統外。而過濾器的主體是濾棒，若是濾棒損壞，合成氣中將攜帶大量灰，則會對下游濕洗、水處理等工序，以及后續甲醇工段的管線以及設備造成堵塞和腐蝕。

在2014年1月以前，我公司均采用的是PALL公司陶瓷濾芯濾棒，之后到現在已經全部置換成北京安泰生產的燒結金屬濾芯濾棒，目前運行良好。相對于陶瓷濾芯濾棒，金屬濾芯濾棒具有更好地抗壓，運輸安裝過程中不易折斷等優點。對于高溫高壓飛灰過濾器的安全保護，分為日常運行和開停車及檢修期間。

日常運行期間主要是日常工藝操作監護。工藝操作主要注意事項：

1）反吹壓力控制不低于氣化爐1.7～2倍壓力，即6.8～7.9MPa。

2）V-1501下灰破橋時，平衡閥壓差不得在高于50KPa打開。

3）每個小時巡查一下24組反吹閥的趨勢圖，確保反吹閥的無故障開關。

4）手動調節系統壓力時開關去甲醇裝置16pv0008A時不可連續操作開或關10格以上。

5）現場巡檢注意高溫高壓飛灰過濾器進出口處安全閥有無起跳異響。

6）監護每個班的濕洗單元的水樣濁度，通常在10μg/L左右。

開停車及檢修期間需要注意事項：

1）停車時需注意反吹壓力隨氣化爐泄壓一塊降低，且必須高于氣化爐壓力，待氣化爐降至10bar時，切除串級控制，并一直保持15bar壓力，待吹掃完畢，停止反吹。

2）開車時反吹壓力需和氣化爐升壓一起升高，且必須高于氣化爐壓力，并在氣化爐達到10bar以上時投串級控制即可。

3）開車時投用反吹氣，必須先保證反吹氣的溫度在200℃以上。

4）開車時隨氣化爐升溫，還要保證伴熱的良好狀態，使設備保持在200℃左右。

5）停車檢修，若更換濾棒，則需要按照濾棒公司提供的指導手冊進行拆卸和安裝，以及采用原廠配件進行濾棒固定，保證濾棒的使用壽命和工藝性能。

6）停車檢查如不需要更換，則必須進行濾棒的清掃，以及每組濾棒24個分布管板的測距工作和原尺寸對比以待后期的矯正。

7）停車檢查測量濾棒的壓差取樣點，并疏通確保儀表測量顯示值的準確度。并檢查設備容器壁，濾棒頂端的腐蝕情況，必要時修補。

常見的故障及處理見表2。

表2　

由于高溫高壓飛灰過濾器是殼牌氣化工藝中保證環保達標的重要一環，而且是在裝置設備投資中所占比例較大，所以它的安全保護尤其顯得重要。

4　強制水循環高壓泵的安全保護

強制水循環高壓泵是氣化爐膜式水冷壁進行水冷換熱的驅動裝置。進口為汽包底部的大約265℃左右的水，出口一路去給空分來的氧氣預熱，另外就是去氣化爐反應室、輸送段、換熱器給從反應室產出的粗合成氣進行換熱到370℃左右。因此，它的作用毋庸置疑，影響著整個氣化裝置的中心氣化爐的設備安全。

本公司采用了以下幾點來進行安全保護：

1）由于泵的介質是高壓水且溫度較高，易形成高溫腐蝕，機封容易泄露，不單一使用一個廠家提供的機封制品，運行期間備件充足，一旦發生泄漏，及時進行倒泵檢修更換。

2）采用2開1備的狀態，并設置聯鎖在一臺跳泵后，備泵自啟。

3）由于電機額定電壓在6000V，設置三臺電機不在同一個變電站，防止出現突發狀況的跳泵或者備泵自啟動時電壓不足。

4）由原來的必須有兩臺泵運行否則聯鎖氣化爐停車改成根據出口流量低于462.4kg/s聯鎖氣化爐停車。

5）冬季長時間停車后，需把電機加熱器打開預熱一定時間后才允許啟動。

6）制定三個月運行泵更換軸承箱油，其余時間定期檢查油質油位的管理方案。

5　總結

1）殼牌粉煤氣化裝置，除了本身中心氣化爐外，我們還要關注其他影響整個裝置開長周期的關鍵設備，并做好它們的日常維護與事故設備安全保護。

2）對于每個殼牌氣化裝置而言，影響長周期的關鍵設備不完全相同，本文從本公司實際運行經驗探討，望同行多多交流。

10.3969/j.issn.1008-1267.2016.04.013

TQ455

C

1008-1267（2016）04-0039-04

2016-01-21

胡亮亮（1987～），男，本科，2011年畢業于安陽工學院應用化學專業，主要從事Shell煤氣化技術工作。