GSP氣化裝置過濾機(jī)運(yùn)行問題分析及操作優(yōu)化

李　蓉，蘇德林，黃　斌，張安貴

(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤制油分公司，寧夏　銀川　750411)

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化工機(jī)械

GSP氣化裝置過濾機(jī)運(yùn)行問題分析及操作優(yōu)化

李蓉，蘇德林，黃斌，張安貴

(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤制油分公司，寧夏銀川750411)

神寧集團(tuán)50萬t/a煤基烯烴項(xiàng)目氣化裝置采用真空帶式過濾機(jī)對后系統(tǒng)高濃度黑水進(jìn)行處理，由于黑水處理量大、黑水含固量高等原因，自氣化裝置四臺氣化爐同時高負(fù)荷運(yùn)行以來，過濾機(jī)運(yùn)行負(fù)荷超限、故障率高。本文對過濾機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題進(jìn)行逐一分析，并從日常維護(hù)和檢修技改方面提出優(yōu)化措施，以期實(shí)現(xiàn)裝置滿負(fù)荷、長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

GSP氣化裝置；過濾機(jī)；分析；優(yōu)化

神寧集團(tuán)50萬噸/年煤基烯烴項(xiàng)目采用德國西門子GSP干煤粉氣化工藝技術(shù)[1]。該技術(shù)主要任務(wù)是在一定溫度和壓力下將原料煤粉在氣化爐內(nèi)與氧氣和水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，制得后續(xù)裝置需要的原料氣。整個裝置由備煤、煤粉加壓輸送、氣化、除渣、氣體洗滌、黑水閃蒸、黑水處理、氣化公用工程和氣化廢水汽提單元組成[2]。

黑水處理單元是GSP氣化裝置的一個重要工段，它包括黑水閃蒸、黑水澄清處理、灰水循環(huán)等系統(tǒng)。過濾機(jī)是黑水澄清處理的一個關(guān)鍵設(shè)備，它主要用于將沉降槽絮凝劑沉淀后的高濃度黑水進(jìn)行固液分離，濾液回收利用，濾餅外送。

過濾機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)決定了經(jīng)沉降槽沉淀的渣漿是否能正常輸出，對沉降槽是否有足夠的空間、氣化爐能否保證長周期穩(wěn)定運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。本文結(jié)合神寧集團(tuán)煤化工分公司烯烴公司GSP氣化裝置過濾機(jī)運(yùn)行情況，就出現(xiàn)的一系列問題進(jìn)行分析并提出優(yōu)化措施。

1　過濾機(jī)結(jié)構(gòu)簡介

膠帶式過濾機(jī)主要由橡膠帶、真空盒、驅(qū)動輥、從動輥、改向輥、膠帶支承輥、膠帶支承滑臺、進(jìn)料分布器、刮料板、濾布糾偏裝置、驅(qū)動裝置、濾布洗滌裝置、膠帶洗滌裝置、機(jī)架等部件組成[3]。主要的技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1　過濾機(jī)主要的技術(shù)參數(shù)Table 1　Filter the main technical parameters

環(huán)形膠帶主要由電機(jī)經(jīng)減速后的驅(qū)動頭輪帶動連續(xù)運(yùn)行，濾布鋪敷在膠帶上與之同步運(yùn)行，膠帶與真空盒滑動接觸(真空室與膠帶間有環(huán)形磨擦帶并通入水形成水密封)，當(dāng)真空盒接通真空系統(tǒng)時，在膠帶上形成真空抽濾區(qū)，料漿由布料器均勻地布在濾布上，在真空的作用下，濾液穿過濾布經(jīng)膠帶上的橫溝槽匯總并由小孔進(jìn)入真空室，固體顆粒被截留而形成濾餅，進(jìn)入真空的液體經(jīng)氣液分離器排出，最終實(shí)現(xiàn)固液分離[4]，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　過濾機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖

2　過濾機(jī)運(yùn)行常見問題及原因分析

GSP氣化裝置黑水單元現(xiàn)有六臺過濾機(jī)，廠家為核工業(yè)煙臺同興實(shí)業(yè)有限公司，規(guī)格為DU42/3200[5]。原設(shè)計每個沉降槽對應(yīng)兩臺過濾機(jī)，1開1備，因后期增加4#沉降槽，而過濾機(jī)沒有相應(yīng)增加，所以在運(yùn)行中暴露出諸多問題。

2.1過濾機(jī)負(fù)荷大

原設(shè)計過濾機(jī)3開3備，在4臺氣化爐同時運(yùn)行的狀態(tài)下，需要啟動5臺過濾機(jī)最大負(fù)荷運(yùn)行，但沉降槽電流有上漲時，需時不時開六臺過濾機(jī)。表2是過濾機(jī)設(shè)計與實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)對比。

表2　過濾機(jī)設(shè)計與實(shí)際運(yùn)行對比Table 2　Filter design and actual operation

從表1中可以看出，一臺過濾機(jī)實(shí)際產(chǎn)濾餅量是設(shè)計值的2.5倍，在實(shí)際運(yùn)行中每臺過濾機(jī)的上料量僅為30～35m3/h，過濾機(jī)上料較稠，濾餅厚度在20mm左右，最厚為50mm，濾餅量60～80t/h，嚴(yán)重超出過濾機(jī)的設(shè)計負(fù)荷，造成過濾機(jī)頻繁跑漿，設(shè)備維護(hù)難度大。

造成過濾機(jī)超負(fù)荷的原因主要有以下幾點(diǎn)：

(1)黑水含固量高。根據(jù)GSP氣化爐原設(shè)計煤種灰分為12.8%，黑水含固量0.9717wt%(108m3/h×0.9717%×4爐=4.02t/h)，實(shí)際使用煤種灰分為15%～18%，2014年1-4月餅車過磅數(shù)據(jù)平均值為71.5t/h(含水60wt%)，因此過濾機(jī)處理黑水含固量增加71.5×40%-4.02=24.58t/h(干基)。

(2)合成氣帶灰大。GSP氣化爐合成氣出口帶灰、帶渣較多，后期優(yōu)化流程增加鼓泡塔，將合成氣中攜帶的細(xì)渣、細(xì)灰?guī)牒谒幚硐到y(tǒng)，新增鼓泡塔后，每臺氣化爐細(xì)灰排放量約3t/h，4臺爐運(yùn)行相當(dāng)于增加了12t/h濾餅量。

(3)黑水閃蒸設(shè)計不合理。主閃黑水中攜帶的細(xì)渣量遠(yuǎn)超出設(shè)計值。

2.2濾布壽命短

GSP氣化爐燒嘴國產(chǎn)化后，黑水系統(tǒng)渣少餅多，導(dǎo)致黑水系統(tǒng)含固量高，閥門、管道磨損嚴(yán)重，沉降槽、過濾機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行。而過濾機(jī)進(jìn)料閥門內(nèi)漏問題一直未得到解決，為了滿足生產(chǎn)需要，日常運(yùn)行中，過濾機(jī)大多處于6臺全部啟動的狀態(tài)，無備機(jī)，濾布承壓量大。

同時黑水泥漿中含雜質(zhì)較多，長周期運(yùn)行的濾布磨損嚴(yán)重，濾布破洞、打折、撕裂等情況頻發(fā)，濾布壽命短，導(dǎo)致真空度降低，過濾機(jī)頻繁跑漿，泥漿進(jìn)入真空盒，損壞密封膠帶、真空泵。此外，濾布接口焊接質(zhì)量不過關(guān)，濾布接頭易開裂，更換頻率高，更換后的濾布因過濾機(jī)入口煤泥溫度高，廠房內(nèi)溫度大，濾布縮水嚴(yán)重，在運(yùn)行三四天后寬度縮短100mm左右，平均每兩個月需要更換濾布一床，六臺過濾機(jī)平均每月需要更換兩床濾布。

2.3故障率高

過濾機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行，導(dǎo)致故障率高。

(1)過濾機(jī)濾布縮水嚴(yán)重，更換頻次高；

(2)過濾機(jī)濾布托輥壓彎情況頻發(fā)，現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)托輥軸承支架壓塌情況，偶爾會出現(xiàn)驅(qū)動輥齒輪箱內(nèi)齒輪磨損嚴(yán)重；

(3)糾偏裝置運(yùn)行不穩(wěn)定。經(jīng)常出現(xiàn)糾偏開關(guān)不動作或者動作之后不歸位、糾偏桿斷裂等情況，導(dǎo)致糾偏系統(tǒng)失效，濾布打折甚至撕裂，占濾布損壞總數(shù)的70%；

(4)過濾機(jī)下料口刮板磨損，頭輪處掉渣，堵塞過濾機(jī)一層地溝；

(5)過濾機(jī)跑漿，造成真空泵分離罐內(nèi)結(jié)硬塊渣，堵塞分離罐底部，造成過濾機(jī)真空泵噴水。

綜上可得，過濾機(jī)設(shè)備維護(hù)難度大，故障頻繁，平均每月有15天左右對過濾機(jī)進(jìn)行檢修，目前的運(yùn)行情況無法確保整個生產(chǎn)裝置的長周期、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

2.4現(xiàn)場衛(wèi)生差

造成過濾機(jī)現(xiàn)場衛(wèi)生差的主要原因就是現(xiàn)場積渣嚴(yán)重和廠房內(nèi)水汽大。

(1)現(xiàn)場積渣嚴(yán)重。由于過濾機(jī)沖洗水壓力不足、澄清槽溢流量不合適等，造成過濾機(jī)底部積渣較多，嚴(yán)重影響現(xiàn)場文明衛(wèi)生，另外需花費(fèi)大量的時間進(jìn)行沖渣，不僅增加了操作人員的勞動強(qiáng)度，還影響了對過濾機(jī)的巡檢質(zhì)量，使過濾機(jī)故障頻次增加；

(2)廠房內(nèi)水汽大。由于生產(chǎn)運(yùn)行過程中工藝介質(zhì)溫度高，冬季廠房內(nèi)外溫差大，水汽霧化嚴(yán)重。現(xiàn)有軸流風(fēng)機(jī)不能滿足廠房內(nèi)水汽流通要求，造成廠房內(nèi)霧氣大、能見度低、地面積水、墻面返潮等，嚴(yán)重影響真空過濾機(jī)廠房正常文明生產(chǎn)及設(shè)備日常操作和維護(hù)保養(yǎng)，安全隱患較大。

2.5檢修頻次高、備件消耗大

過濾機(jī)檢修頻繁，無法確保整個生產(chǎn)裝置的長周期、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。表3統(tǒng)計了2014年1-6月過濾機(jī)檢修頻次，從表中可以看出過濾機(jī)平均每月有20天左右對過濾機(jī)檢查檢修，備件消耗量大。尤其濾布、摩擦帶、托輥、托輥軸承需經(jīng)常更換，根據(jù)濾布單價34700元，托輥單價1800元，摩擦帶單價780元，過濾機(jī)平均每月需耗資最低為7萬元，備品費(fèi)用昂貴，經(jīng)濟(jì)不劃算。

表3　過濾機(jī)檢修頻次匯總Table 3　Filter maintenance frequency

2.6管理及個人操作問題

車間及各班組對過濾機(jī)的重視不足，未設(shè)立完善的培訓(xùn)方案，加之人員波動頻繁，班組普遍在過濾機(jī)放置缺乏操作經(jīng)驗(yàn)的新員工，在處理突發(fā)情況時，處理能力欠缺，貽誤了處理問題的最佳時機(jī)；同時車間未設(shè)立合理的獎懲措施，對于精心維護(hù)、長時間未出現(xiàn)問題的班組及個人沒有肯定或獎勵，面對過濾機(jī)現(xiàn)場惡劣的工作環(huán)境，員工的努力未得到認(rèn)可，不能激發(fā)員工的工作熱情，致使對過濾機(jī)的維護(hù)工作不到位。

3　過濾機(jī)運(yùn)行維護(hù)及操作優(yōu)化

3.1加強(qiáng)設(shè)備技改技措

針對過濾機(jī)負(fù)荷大、濾布壽命短等問題，在原有設(shè)備基礎(chǔ)上新增兩臺80m2過濾機(jī)F-27901A/B，以滿足7開1備要求，且單臺過濾機(jī)滿足上料量95m3/h，最大115m3/h的處理要求，保證氣化爐長周期穩(wěn)定運(yùn)行。增加兩臺過濾機(jī)后，可降低單臺過濾機(jī)負(fù)荷，減少故障。根據(jù)具體運(yùn)行情況進(jìn)行備用，具體如表4所示。

從表4可以看出，改造后過濾機(jī)運(yùn)行負(fù)荷均與設(shè)計正常負(fù)荷持平。同時進(jìn)一步提升濾布材質(zhì)，由無紡布改為九五布或其他材質(zhì)，減少縮水和打折，并改變?yōu)V布接頭連接形式，由熔接式改為鋼絲+粘接聯(lián)合式，減少接頭損壞開裂。

針對糾偏系統(tǒng)失效的問題，將糾偏開關(guān)的位置移至上料口側(cè)方，避免其長期被泥漿腐蝕，增加反應(yīng)靈敏性，同時對糾偏指針增加彈簧，補(bǔ)償濾布縮水的余量，更換糾偏指針材質(zhì)為不銹鋼棒。

3.2優(yōu)化工藝流程

目前過濾機(jī)地面沖洗水使用界區(qū)外的脫鹽水，水收集到地坑后由地坑泵送至沉降槽，進(jìn)入氣化裝置的水系統(tǒng)，為了穩(wěn)定水系統(tǒng)的平衡，減少循環(huán)水罐溢流，解決過濾機(jī)的積渣問題，對過濾機(jī)的沖洗水進(jìn)行技改，將2#、3#處廢水與脫鹽水管線分開，將脫鹽水管線端割口封死，繼續(xù)作為過濾機(jī)真空泵、過濾機(jī)密封用水，將該廢水管線割口處重新配管至過濾機(jī)廠房二層，作為過濾機(jī)濾布沖洗水，減小脫鹽水的用量，如圖2所示。

3.3加強(qiáng)設(shè)備巡檢及日常維護(hù)

嚴(yán)格執(zhí)行過濾機(jī)單體操作規(guī)程，加強(qiáng)日常巡檢和維護(hù)。日常生產(chǎn)中，加強(qiáng)監(jiān)管和設(shè)備巡檢力度，若發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)準(zhǔn)確判斷問題根源，正確分析原因后進(jìn)一步處理，不得盲目操作，擴(kuò)大設(shè)備損壞程度。對過濾機(jī)的一般情況，應(yīng)在停機(jī)期間徹底清潔并檢查主機(jī)的各項(xiàng)運(yùn)動條件，應(yīng)定期檢查接頭及管路的松動情況。

3.4注重培訓(xùn)，強(qiáng)化管理

針對車間人員波動頻繁，新進(jìn)人員比重大的實(shí)際情況，定期組織過濾機(jī)常見問題的專項(xiàng)培訓(xùn)，并對培訓(xùn)效果進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)操驗(yàn)收，同時進(jìn)一步完善車間設(shè)備管理制度，對設(shè)備維護(hù)好的班組、個人進(jìn)行加分獎勵，激發(fā)員工主動精心維護(hù)設(shè)備的積極性，及眾人之力，延長設(shè)備運(yùn)行周期。

4　結(jié)　論

過濾機(jī)作為動設(shè)備，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中會出現(xiàn)較多的問題，解決這些問題，是保證GSP氣化裝置穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。經(jīng)過以上一系列措施的實(shí)施，很好地緩解了過濾機(jī)超負(fù)荷、濾布壽命短、設(shè)備故障率高等問題，基本滿足了黑水澄清處理的要求，保證了氣化裝置高負(fù)荷、長周期、穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]催意華,袁善錄.GSP加壓氣流床氣化技術(shù)工藝分析[J]. 煤炭轉(zhuǎn)化,2008,31(1):93-96.

[2]北京索斯泰克煤氣化技術(shù)有限公司.GSPTM煤氣化技術(shù)的應(yīng)用[J]. 應(yīng)用化工,2006,35(8): 66-83.

[3]顧承勛. 水平真空帶式過濾機(jī)[J]. 有色金屬(冶煉部分)，1984(4).

[4]周文卓,張云飛,楊珊珊. 真空過濾機(jī)工作流程分析[J]. 理論研究,2013(4):70-72.

[5]神華寧煤煤炭化學(xué)工業(yè)公司烯烴公司.氣化車間氣化裝置工藝技術(shù)規(guī)程[S]. 2012:48-55.

Analysis and Optimization of Operation on the Running ProblemsoftheFilterfortheGSPGasificationUnit

LI Rong, SU De-lin, HUANG Bin, ZHANG An-gui

(Shenghua Ningxia Coal Oil Company, Ningxia Yinchuan 750411, China)

ThegasificationunitofShenninggroup500000t/acoal-to-olefinprojectadoptedvacuumbeltfiltertodealwithhighconcentrationsoftheblackwater.Duetothelargequantityoftheblackwaterandlargesolidcontents,filteroperationloadoverrunandhighfailurerateoccurredinthesystemsincefoursetsofgasifierandhighloadoperation.Aseriesofproblemswereanalyzedandsomesuggestionsandoptimizationmeasureswereproposedfromtheaspectsofdailyoperation,maintenanceandtechnicalinnovation,alltheeffortshelpedtorealizethedeviceatfullcapacityandensuredlongtermoperationoftheplant.

GSPgasificationunit;filter;analysis;optimization

李蓉(1984-)，女，工程師，主要從事煤間接液化項(xiàng)目管理。

TQ545

A

1001-9677(2016)013-0152-03