多噴嘴氣化裝置運行總結(jié)

王德勝 丁盼盼

多噴嘴氣化裝置運行總結(jié)

王德勝 丁盼盼

(寧波中金石化有限公司浙江寧波315200)

1 裝置簡介

寧波中金石化有限公司焦氣化裝置采用我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的多噴嘴對置式氣化技術(shù)。該裝置配備2臺氣化爐(A爐和B爐，1開1備)，單爐設(shè)計負(fù)荷為750 t/d石油焦和煤(按質(zhì)量比1∶1)，設(shè)計壓力1.5 MPa。粗水煤氣經(jīng)過混合器、旋風(fēng)分離器和水洗塔減濕、除塵后，進(jìn)入廢熱鍋爐和換熱器單元降溫并回收余熱，然后至采用MDEA的濕法脫硫系統(tǒng)除去硫化氫和部分二氧化碳，最后得到合格的水煤氣，作為燃料氣供其他裝置的加熱爐使用。焦煤漿由公司內(nèi)部動力站制漿裝置提供，同時氣化裝置內(nèi)部增設(shè)卸焦煤漿設(shè)備，在制漿裝置供應(yīng)不足時，可單獨接受外購焦煤漿。黑水處理采用兩級閃蒸、重力沉降槽和臥螺離心機(jī)系統(tǒng)。自2015年5月第1次試車成功以來，氣化裝置總體運行平穩(wěn)，但仍然出現(xiàn)了很多問題，還需進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化。

2 運行中存在的問題及優(yōu)化措施

2.1 高壓煤漿泵聯(lián)鎖問題

高壓煤漿泵是整個裝置的關(guān)鍵設(shè)備，關(guān)系到整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。曾多次出現(xiàn)因單臺高壓煤漿泵故障停車，導(dǎo)致一對燒嘴跳車的問題。由于是緊急停車，水煤氣氣量驟減一半，對加熱爐影響較大。因此，工藝人員對高壓煤漿泵故障停車原因進(jìn)行分析，修改了觸發(fā)高壓煤漿泵停車聯(lián)鎖系統(tǒng)。

高壓煤漿泵跳車均是由于隔膜破裂導(dǎo)致的。高壓煤漿泵是活塞隔膜泵，采用雙隔膜結(jié)構(gòu)，最初設(shè)計的煤漿泵單層隔膜破裂后，發(fā)出信號立即執(zhí)行聯(lián)鎖停泵，這體現(xiàn)不出雙隔膜結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，同時由于一對燒嘴緊急跳車，對后序系統(tǒng)影響較大。經(jīng)有關(guān)人員研究、交流后，采用高壓煤漿泵隔膜破裂的信號發(fā)出后，延時30 min再執(zhí)行聯(lián)鎖停泵，并增設(shè)旁路按鈕。即隔膜破裂發(fā)出信號后，先在DCS自控系統(tǒng)界面產(chǎn)生報警信號，中控人員立即通知現(xiàn)場人員查看高壓煤漿泵PLC控制柜，確認(rèn)報警并檢查高壓煤漿泵運行狀況。如果高壓煤漿泵運行正常，說明是單層隔膜破裂，可將聯(lián)鎖按鈕切至旁路按鈕，并根據(jù)其實際運行情況重點監(jiān)護(hù)，但運行時間不宜過長。如果高壓煤漿泵出現(xiàn)液壓液變黑、油位波動較大、煤漿流量波動并下降，可判斷雙層隔膜破裂(概率較小)，待后系統(tǒng)加熱爐補(bǔ)充其他燃料氣后，立即手動停運該對燒嘴。

2.2 氣化爐渣口堵塞問題

氣化爐渣口堵塞問題：①一次發(fā)生在B爐烘爐期間，B爐上次停車是由于空分系統(tǒng)問題導(dǎo)致氧氣流量低觸發(fā)氣化爐跳車聯(lián)鎖，故沒有進(jìn)行正常停車前的升溫熔渣，爐壁掛渣較多；此次烘爐由于開車計劃時間比較緊，升溫速率較快，掛渣在到達(dá)灰熔點時開始流動，此時升溫過快，導(dǎo)致熔渣大量堆積，進(jìn)而堵塞渣口，最后通過人工疏通后重新烘爐，氣化爐正常投料。②一次在A爐開車不久，由于煤質(zhì)化驗不及時，造成焦煤漿灰熔點較高，水煤氣在線分析設(shè)備出現(xiàn)故障無法及時分析氣體成分，同時A爐因耐火磚竄氣爐壁超溫，操作人員將氣化爐爐溫維持在較低溫度，運行一段時間后發(fā)現(xiàn)氣化爐渣口壓差上升且沒有及時加氧，造成渣口壓差表滿量程而手動停車。③其余2次發(fā)生在B爐運行期間，操作溫度正常，因為煤質(zhì)變化，出現(xiàn)渣口壓差上升，現(xiàn)場查看氣化爐爐渣中存在大量玻璃絲，判斷氣化爐渣口已開始堵塞，通過及時調(diào)整入爐氧氣量使氣化爐渣口恢復(fù)正常。

優(yōu)化措施：①針對緊急停車的B爐，烘爐時爐溫不得超過熔渣的灰熔點，一般爐溫<1 100 ℃；后期升溫速率不宜過快，現(xiàn)場人員多注意觀察火焰情況，中控人員對此可結(jié)合氣化爐爐膛內(nèi)部溫度、出口合成氣溫度以及渣池溫度綜合判斷。②A爐在開車前期，首先要確定焦煤漿灰熔點，并在此基礎(chǔ)上增加50 ℃作為開始的操作溫度，穩(wěn)定運行2～3 d 后降低20 ℃繼續(xù)運行，穩(wěn)定運行1 d后再將溫度降低20 ℃(至灰熔點溫度)。出現(xiàn)排渣困難時，將溫度提高20 ℃，若在此溫度下能平穩(wěn)運行1 d以上，就把該溫度作為合適的操作溫度。出現(xiàn)爐壁超溫，如果超溫面積不大，可將壓縮空氣或氮氣通往超溫處進(jìn)行降溫，同時根據(jù)焦煤漿灰熔點適當(dāng)降低爐溫，運行一段時間后壁溫可恢復(fù)正常；如果超溫面積較大，則直接停車為宜。③針對煤質(zhì)變化，當(dāng)出現(xiàn)渣口壓差上升時，及時多次加少量氧，以30 min升溫15 ℃為宜；發(fā)現(xiàn)渣口壓差波動并有下降的趨勢，不要立即減少加入的氧氣量，等待渣口壓差穩(wěn)定一段時間后，查看煤氣中CO2含量，如果CO2含量上升，說明爐渣開始減少，待煤氣中CO2含量恢復(fù)正常后維持運行一段時間，若渣口壓差不再上升，則可逐步減少加入的氧氣量，恢復(fù)到正常操作溫度。此外，不要一看到渣口壓差上升就按照渣口堵塞處理而維持高爐溫運行。實踐證明：氣化爐溫度每升高10 ℃，耐火磚使用壽命就縮短10%；運行溫度升高50 ℃并持續(xù)3～5 d，拱頂磚使用壽命明顯縮短，拱頂磚縫開裂甚至脫落。因此，要手動計算一下氣化爐燃燒室與合成氣出口管線、鎖斗之間的壓差，防止儀表誤報。

2.3 鎖斗排渣振動大問題

鎖斗間歇式排渣，約30 min 1次。為確保鎖斗排渣徹底，需要用沖洗水罐的水進(jìn)行間歇沖洗，從而使沖洗水系統(tǒng)產(chǎn)生振動。鎖斗沖洗水管路振動的主要原因是閥門迅速開關(guān)而使管道內(nèi)部介質(zhì)流速急劇變化，從而形成水錘，造成管道振動。此外，該管道內(nèi)為含固體雜質(zhì)的水，為防止管路堵塞，管路彎頭較少，從而無法有效地吸收管道振動。管路上管件眾多，支吊架設(shè)置不當(dāng)而使其振動頻率分布較廣，閥門振動極易引起管道的共振，從而加劇危害。

優(yōu)化措施：改變閥門操作狀態(tài)，即通過延長閥門的開、關(guān)時間(由8 s改為12 s)，經(jīng)緩關(guān)的方式避免流體突然急劇改變流動狀態(tài)，可有效地減少振動；在管路上增加支吊架和平臺等約束結(jié)構(gòu)，調(diào)整管道機(jī)械固有頻率，打斷管道頻率與激勵頻率之間的耦合，從而減弱振動。

2.4 氣化裝置塔罐液位計沖洗水問題

氣化裝置重要塔罐內(nèi)的介質(zhì)都是含灰渣較多的黑水，因此在氣化裝置運行中時常出現(xiàn)塔罐液位計計量不準(zhǔn)的問題，尤其是氣化爐液位直接影響氣化爐的安全和穩(wěn)定運行，又是氣化爐開停車SIS系統(tǒng)的重要聯(lián)鎖之一。而液位計計量不準(zhǔn)的大部分原因是灰渣堵塞取壓口，這時需要用沖洗水對液位計定時進(jìn)行沖洗，不僅耗費人工，而且不能有效地隔絕氣化爐內(nèi)激冷水中有害物質(zhì)對隔膜的腐蝕，縮短其使用壽命。因此，氣化裝置需要采取長期投沖洗水措施。但在長期投用沖洗水的情況下，需要儀表人員校正液位變送器，注意投用沖洗水時一定要控制好正、負(fù)壓室的沖洗水量并保持一致，一旦校正好液位變送器后就不要再開啟閥門，以免引起更大的誤差。

2.5 新增臥螺離心機(jī)

國內(nèi)煤氣化裝置含渣水的煤灰濃縮(脫水)絕大部分采用帶式壓濾機(jī)，系利用濾布使固液分離，為防止濾布堵塞，需高壓水不斷沖刷。在脫水過程中，當(dāng)進(jìn)料濃度變化時，帶速、帶的張緊度、加藥量、沖洗水壓力均需調(diào)整，操作要求較高。由于濾帶不能織得太密，為防止細(xì)小的顆粒漏網(wǎng)，需投加較多的絮凝劑以使污泥形成較大絮團(tuán)。帶式壓濾機(jī)機(jī)占地面積大，需要配備風(fēng)機(jī)和水環(huán)式真空泵，整機(jī)密封性差，產(chǎn)生水霧和臭味污染環(huán)境，如管理不好，會造成泥漿四溢；其易損件除軸承、密封件外，濾帶也需更換，維護(hù)費用高。

寧波中金石化有限公司大膽采用臥式螺桿離心機(jī)對含渣水的煤灰進(jìn)行濃縮(脫水)。臥螺離心機(jī)利用離心沉降原理使固液分離，由于沒有濾布，不會引起堵塞；在脫水過程中，當(dāng)進(jìn)料濃度變化時，轉(zhuǎn)鼓和螺旋的轉(zhuǎn)差和扭矩會自動跟蹤調(diào)整，所以可不設(shè)專人操作；在臥式螺桿離心機(jī)內(nèi)，細(xì)小的顆粒也能與水分離，所以絮凝劑的投加量較少；其占用空間小，安裝、調(diào)試簡單，配套設(shè)備僅有加藥裝置和出料輸送機(jī)，整機(jī)全密封操作，車間環(huán)境好；其易損件為軸承和密封件，卸料螺旋的維修周期一般在3年以上。

3 結(jié)語

由于寧波中金石化有限公司的氣化爐操作壓力低，并摻燒一半的石油焦，在運行近1年的時間里出現(xiàn)了各種各樣的問題，經(jīng)過工藝和設(shè)備儀表人員的共同努力，均得到了有效解決。但是，仍然有些問題制約著氣化裝置的穩(wěn)定運行，如氣化爐爐渣中殘?zhí)己扛摺⒉糠衷O(shè)備使用周期短、工藝人員經(jīng)驗不足等，需要操作人員不斷地學(xué)習(xí)總結(jié)經(jīng)驗，才能克服困難，實現(xiàn)氣化裝置安全、穩(wěn)定、高效地運行。

2016- 07- 11)