GSP氣化裝置鼓泡塔合成氣管線堵塞的原因及處理方法

景壽堂　蘇源

摘要：針對GSP粉煤加壓氣化工藝鼓泡塔工藝氣管線堵塞現(xiàn)象，分析原因并提出預防措施。對2#氣化爐運行進行監(jiān)測，效果顯著。連續(xù)運行134天，各項指標均在控制范圍之內(nèi)。

Abstract： Aimed at the pipeline plugging of GSP pulverized coal pressurized gasification process and bubble column process， this paper analyzes the causes and puts forward the prevention measures. 2# gasifier has been supervised and the running effect is remarkable. The gasifier continuous runs 134 days， all the indexes are in the control range.

關鍵詞：GSP氣化；鼓泡塔；原因；處理方法

Key words： GSP gasification；bubble column；cause；handling method

中圖分類號：TQ542.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）07-0140-02

0 引言

神華寧煤擁有5套GSP氣化裝置，最近在5套裝置的運行中出現(xiàn)了不同程度的鼓泡塔工藝氣管線堵塞現(xiàn)象，嚴重影響著系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運行，并且隨著時間的累計，這種現(xiàn)象日趨嚴重，迫使裝置低負荷運行，甚至造成系統(tǒng)停車。本文主要從原料、工藝、操作方面入手，針對鼓泡塔工藝氣管線出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象的問題分析其原因，同時提出相應的優(yōu)化及預防措施。

1 裝置流程介紹

GSP氣化爐激冷室出來的粗煤氣在鼓泡塔的入口通過鼓泡塔洗滌水進行增濕，然后經(jīng)過鼓泡塔的粗煤氣向上分別經(jīng)過流量約110m3/h和流量約80m3/h的洗滌水進行洗滌。從鼓泡塔頂部出來的粗煤氣進入一級文丘里洗滌器進行洗滌。洗滌水從文丘里的喉管噴入，被高速粗煤氣氣流強烈撞擊、霧化。粗煤氣中的灰分和可溶性氣體與霧化的液滴接觸后，被潤濕、沉降和溶解。進入一級文丘里分離罐后，被凈化的粗煤氣從罐頂離開進入二級文丘里洗滌器再次進行充分混合。由于氣相和固相在文丘里洗滌器喉管處的速度不同，合成氣中夾帶的煤灰和其它雜質(zhì)在二級文丘里分離罐中被除去。洗滌完畢后，合成氣直接送到氣液分離罐進行氣液分離。溶有煤灰和雜質(zhì)的洗滌水從罐底出來，送往原料氣分離罐。

粗煤氣經(jīng)原料氣分離罐內(nèi)部的六層塔盤的洗滌水進一步洗滌后，通過除沫器從頂部的出口管線送往下游變換單元。分離出來的冷凝液和變換裝置送過來的工藝冷凝液混合，由文丘里泵送往鼓泡塔做為粗煤氣的洗滌水。流程如圖1所示。

2 鼓泡塔工藝氣管線堵塞的現(xiàn)象

2.1 堵塞時的現(xiàn)象

①一級、二級文丘里壓差增大，最大可達0.35MPa；②鼓泡塔壓差增大，最大可達0.35MPa；③氣化爐與文丘里系統(tǒng)壓差增大，最大可達0.4MPa；氣化爐系統(tǒng)壓差增大，最大可達0.6MPa；④在處理鼓泡塔至一級文丘里洗滌器合成氣管線時發(fā)現(xiàn)，水平管道堵塞處氣體通道僅有200mm（運行管線為Dn700mm）。

2.2 對系統(tǒng)的危害

壓差高，給系統(tǒng)留下重大安全隱患，增加停車次數(shù)及檢修工作量；出口阻力大容易造成設備內(nèi)件損壞；有效氣體成分降低；系統(tǒng)降負荷運行，能耗增加。

3 鼓泡塔至一級文丘里洗滌器合成氣管線堵塞原因分析與討論

3.1 煤質(zhì)灰分含量的影響

由西門子設計的GSP裝置其原煤灰分的設計值為6～12%，但實際運行中原煤灰分遠達不到設計值。自2010年11月本裝置投料試車以來，原煤灰分始終處于設計值之上，甚至更高。因為灰分高，細灰含量大，氣化爐激冷室的除渣效果不好，激冷室出口合成氣帶灰渣量較大，超出鼓泡塔處理能力，造成鼓泡塔洗滌負荷過大，洗滌效果下降，最終導致出鼓泡塔的粗合成氣含灰量過大。灰含量高導致工藝氣中飛灰增加，大量未被洗滌的灰分與管線器壁彎頭等處碰撞，使氣流速度減緩，逐步沉積附著在管壁最終堵塞鼓泡塔出口工藝氣通道。自試車以來原煤灰分如表1所示。

3.2 負荷調(diào)整造成的影響

進入GSP氣化爐的氧氣采用氧煤比的串級調(diào)節(jié)方式，由于負荷增加速度較快時，氧閥跟的速度較慢，導致氧氣的流量變化慢于煤粉流量的變化，造成氧煤比過低，從而使得爐溫偏低，降低了氣化反應的速率，造成煤粉燃燒不充分，進入激冷室形成大量飛灰，加大了激冷室的除灰負荷，相繼增大了進鼓泡塔的合成氣帶灰量，加大其除灰負荷，致使鼓泡塔出口工藝氣通道堵塞。

3.3 爐溫控制不穩(wěn)定造成的影響

爐溫控制偏低，容易造成GSP氣化爐燃燒室內(nèi)的氧化反應不完全，生產(chǎn)的工藝氣和未反應的煤粉進入激冷室由激冷水激冷后，出氣化爐的粗合成氣夾帶大量的懸浮在激冷水中未反應的碳粒和細灰?guī)Щ疫M入鼓泡塔，鼓泡塔洗滌負荷過大使得出鼓泡塔粗合成氣含灰量大從而堵塞工藝氣管道。

3.4 氣化爐液位控制不穩(wěn)造成的影響

①激冷水循環(huán)量小，使灰在GSP氣化爐激冷室內(nèi)積聚，造成粗合成氣夾帶飛灰增加。由于人為控制原因、激冷水泵故障、水循環(huán)不穩(wěn)定，各爐搶水或高壓循環(huán)水供應不足等原因，造成激冷室內(nèi)激冷水量不足，造成激冷室內(nèi)的洗滌效果不佳，粗合成氣進鼓泡塔夾帶飛灰增大，致使鼓泡塔處理負荷增大，從而使出鼓泡塔粗合成氣灰含量增大，最終堵塞工藝氣管道。②由于黑水閃蒸換熱器換熱效果差等問題導致主閃壓力高至聯(lián)鎖值，使得GSP氣化爐至黑水閃蒸排液閥關閉，造成激冷室液位高，從而使得出GSP氣化爐的粗合成氣帶液，將黑水帶入鼓泡塔，一方面影響鼓泡塔洗滌效果，加大鼓泡塔出口粗合成氣帶灰量，另一方面也造成鼓泡塔液位超出正常控制范圍，導致出鼓泡塔的粗合成氣帶液，將黑水帶入鼓泡塔出口粗合成氣工藝管線，黑水將飛灰捕獲同黑水中的灰渣等沉淀物逐步沉積附著在管壁最終造成鼓泡塔出口工藝氣通道堵塞。

3.5 黑水沉降槽處理效果造成的影響

現(xiàn)黑水沉降槽處理黑水效果不理想，1#、2#、3#沉降槽較4#沉降槽水平截面積較小，沉降效果不理想，導致黑水中灰分含量較高，造成高壓循環(huán)水水質(zhì)較差，而高壓循環(huán)水作為合成氣洗滌系統(tǒng)的沖洗水重新將灰分帶入系統(tǒng)，造成惡性循環(huán)。

3.6 鼓泡塔沖洗水量的影響

鼓泡塔沖洗水流量低于一定值時會減弱其對粗合成氣的洗滌效果，從而增加出鼓泡塔的粗合成氣帶灰量，最終堵塞工藝氣管線。

3.7 鼓泡塔液位控制不穩(wěn)造成的影響

鼓泡塔液位控制過低，致使通過下降管進入鼓泡塔的粗合成氣水浴鼓泡過程不充分，影響洗滌效果，更有甚者是極端工況下進入鼓泡塔的粗合成氣根本未經(jīng)水浴鼓泡過程便離開鼓泡塔，從而造成出鼓泡塔的粗合成氣帶灰嚴重，最終積聚在工藝氣管線堵塞氣體通道。

4 可采取的預防措施

①把控煤質(zhì)，控制好成分，降低灰分。②按照工藝指令加減負荷，嚴禁頻繁操作及快速加減負荷。③穩(wěn)定氣化爐液位，盡可能加大激冷水量及文丘里洗滌器的水量，降低黑水固含量，改善文丘里洗滌器中固體顆粒的潤濕狀況，提高除塵效率。④重視分散劑和絮凝劑的使用管理，保證循環(huán)使用的黑水質(zhì)量，減少再次進入系統(tǒng)的灰分量。⑤穩(wěn)定鼓泡塔液位，盡可能加大鼓泡塔沖洗水水量，降低黑水固含量，改善鼓泡塔內(nèi)的水浴鼓泡效果，保證固體顆粒的潤濕狀況，提高除塵效率。⑥加大技改力度，在鼓泡塔至一級文丘里洗滌器合成氣管線增設沖洗水噴淋，防止管壁浮灰在此處的聚集。

5 結(jié)語

通過對原料、工藝、設備的改進，逐步解決了鼓泡塔至一級文丘里洗滌器合成氣管線出口阻力大的問題，并在高灰分下對2#氣化爐運行進行監(jiān)測，效果顯著，2#氣化爐連續(xù)運行134天，各項指標均在控制范圍內(nèi)。

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