煤氣化激冷氣壓縮機入口壓差高優化操作改善措施

王順黨

摘 要：該文對目前制約煤氣化分廠氣化爐長周期運行因素之一的激冷氣壓縮機入口壓差高情況進行現狀調查、原因分析、提出預防措施及整改建議，進而達到優化激冷氣壓縮機操作條件，實現氣化爐長周期穩定運行。

關鍵詞：壓縮機 壓差 溫度 結晶 腐蝕

中圖分類號：TH45 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（c）-0096-02

多倫煤化工煤氣化裝置中，沿用殼牌干煤粉氣化技術的特殊要求，采用了一臺離心式壓縮機（K-1301）將回流的氣體打回到氣化爐中段，作為氣化爐的激冷氣。在殼牌的設計中，此壓縮機被命名為循環氣壓縮機，但為了區別于聚丙烯裝置中的循環氣壓縮機，我們習慣把它稱為激冷氣壓縮機。

此壓縮機前后壓差不大、壓比較小，同時功率也較小（3 700 kW）。因此，選擇了6 000 V高壓電機帶動液力耦合器，通過調節液耦勺管開度提升壓縮機轉速。

1 工藝過程描述

激冷氣體一部分是來自U1500除灰單元的陶瓷過濾器出口干熱合成氣體；另一部分來自U1600濕洗單元濕洗塔的出口濕合成氣。

激冷氣壓縮機K-1301主要是將這兩路合成氣混合調配成200 ℃左右的稍微過熱的激冷氣，經激冷氣壓縮機K-1301提壓后注入到反應器頂部，把回流的合成氣送回到氣化爐，用于激冷氣化爐產生的熱氣，將1 500 ℃～1700 ℃的熱合成氣體冷卻到900 ℃以下，使氣體中夾帶的灰渣液滴固化并且冷卻，從而形成非黏性的飛灰，避免氣化爐膜式壁以及合成氣冷卻器結垢。

激冷氣量首先取決于氣化爐所產生的合成氣產量，操作人員可以通過調整激冷比來調節氣化爐溫度，實現不同的氣化爐工況溫度需求。

在開工燒嘴啟動后，系統一旦建立最低壓力就應啟動激冷氣壓縮機，當壓縮機轉速達到4 800RPM時，氣化爐就可以進行下一步投燒嘴工作。

其振動、軸位置的偏移、軸承溫度等工藝參數發生異常，都將導致壓縮機停車，而壓縮機一旦停車，將引發氣化爐乃至整個煤氣化裝置的停車，同時有可能導致氣化爐超溫，其結果是災難性的。由此可見，激冷氣壓縮機K-1301對于工藝的重要性是不言而喻的。

2 現狀調查

氣化分廠2012年3套氣化爐開車過程中，因為激冷氣壓縮機入口壓差高被迫停車已是嚴重制約氣化長周期運行的因素之一。

按照設計要求，激冷氣壓縮機入口溫度要達到200 ℃，出口溫度要達到215 ℃。來自U1500單元的熱合成氣溫度設計值為389 ℃，U1600單元出口冷合成氣設計溫度為172 ℃。通過調節熱合成氣13TV0020閥及濕洗塔C1601出口冷合成氣16PV0076閥門來調配循環氣壓縮機入口合成氣溫度到設計要求的200 ℃。

多倫煤化工目前現狀為來自U1500單元的熱合成氣溫度實際值為269 ℃，U1600單元出口實際溫度為162 ℃。通過調節熱合成氣13TV0020閥及C1601出口冷合成氣16PV0076閥門來調配循環氣壓縮機入口合成氣溫度只能達到185 ℃。

激冷氣一部分來自U1500干洗單元，含有微量飛灰；一部分來自U1600濕洗單元，是飽和狀態的粗合成氣，飛灰內表面積較大，吸收微量水分，所以激冷氣中形成了潮性飛灰，造成入口過濾器壓差高，激冷氣流量較正常時偏低，激冷氣壓縮機振值高報。

激冷氣壓縮機入口過濾器設計為50μm，設計壓差0.01 MPa，0.04 MPa時高報，而一旦高于0.1 MPa時將引起壓縮機入口流量遞減，氣化將被迫降負荷，壓差再高時甚至停車處理。嚴重制約裝置長周期運行，制約公司年度生產計劃的完成。

3 原因分析

總的原因是激冷氣壓縮機入口合成氣溫度低，造成管線內NH4Cl結晶，冷凝液腐蝕管線生成鐵銹等物質堵塞過濾器。而制約壓縮機入口溫度低及過濾器堵塞的原因則包括以下幾種情況。

（1）主要因為受煤種限制，爐溫控制較低。煤質要求在700 ℃以下飛灰不易結垢。因此為保證飛灰不會在SGC入口十字反吹處結垢堵塞，工藝嚴格控制氣化爐合成氣冷卻器（SGC）入口13TI0019點溫度在670 ℃。而最終SGC出口溫度只有260 ℃，進而影響U1500單元出口的干熱合成氣溫度。

（2）在氣化爐停車后，經常因為氮氣緊缺而沒有執行必要的大吹掃程序，只是簡單地手動吹掃，更有甚者只是采用恒定的氮氣量置換系統，無升、降壓過程，致使管線內部不干燥，且吹掃不徹底。

（3）U1500單元高溫高壓陶瓷過濾器S1501在運行過程中出現陶瓷濾芯斷裂情況，致使壓縮機入口熱合成氣中夾帶飛灰，飛灰遇冷合成氣吸收冷合成氣中微量水分，形成潮性飛灰并結塊，堵塞過濾器。

（4）激冷氣壓縮機進出口管線伴熱能力不夠；激冷氣管線死角很多，在整個裝置停車后，存在于死角中的稍微過熱的激冷氣變涼，隨著溫度的降低，激冷氣變飽和，其中的水冷凝下來；加之檢修期間若打開氣化爐人孔，又有空氣進入合成氣管線，碳鋼管線上冷凝下來的水與空氣中的氧氣發生反應，致使管壁上生成鐵銹。

（5）另外煤里面含有多種元素，其中氯在發生氣化反應過程中，伴有多種副反應，其中一個就是溫度低結晶生成NH4Cl晶體，在氣化開車過程中，激冷氣溫度長時間保持在185 ℃左右，而NH4Cl在低于200 ℃時就可能冷凝下來，電離成NH4+、Cl-，從而產生露點腐蝕，腐蝕管線。

（6）激冷氣壓縮機入口管道是碳鋼材質，合成氣中H2S對碳鋼的腐蝕嚴重，特別開停車時經過壓縮機入口管道的氣體溫度較低，加劇了腐蝕的程度，產生了一定量的銹皮，隨著激冷氣壓縮機升速，冷氣量增加，銹皮被吹掉，然后被帶到壓縮機入口過濾器處，致使從管道脫落的銹皮將過濾器濾孔堵塞，造成壓差升高。隨著壓縮機入口過濾器壓差增高，激冷氣量越來越小，氣化爐被迫降負荷運行，最終造成氣化裝置停車。

4 預防措施及整改建議

4.1 預防措施

（1）開車過程中，應先提高激冷氣溫度，再提高激冷氣量。

（2）停車時，要完成氣化爐大吹掃，保證整個系統置換完全，不留死角，并且最大限度地保持伴熱，保證管線內部干燥。

（3）由于氣化煤質原因，要求氣化爐合成氣冷卻器（SGC）入口13TI0019點溫度在670 ℃左右才可以保證飛灰不會在SGC入口十字反吹處結垢堵塞。因此只能通過降低調整SGC處振打器振打頻率，盡可能提高合成氣冷卻器出口溫度。另外，目前氣化分廠已經將來自U1500單元的熱合成氣閥門13TV0020閥門處于全開狀態，只能用關小13PV0076閥門建立較高壓差的方式提高壓縮機的入口溫度。

（4）對于在開車過程中，一旦出現高溫高壓陶瓷過濾器S1501出口粉塵含量高，且濕洗塔C1601水質變黑變混濁時，就要考慮判斷是否S1501濾芯斷裂，有必要直接停車，避免斷裂濾芯污染其他濾芯，且大量飛灰進入壓縮機入口造成過濾器堵塞。

4.2 整改建議

（1）增加壓縮機入口管線的蒸汽伴熱管線管徑，盡量通過外部加熱來提高管線內合成氣的溫度，減少冷凝、減少NH4Cl晶體析出，降低腐蝕程度。

（2）將來自U1500單元的熱合成氣閥門13TV0020加裝旁路，運行期間保持一定開度，用于增加熱合成氣配比量。

（3）將激冷氣壓縮機入口前的碳鋼管道全部更換為耐腐蝕耐磨材質的管線。

5 結語

該文結合激冷氣壓縮機在運行過程中經常出現的入口過濾器壓差高情況進行全面的原因分析，并提出整改措施。通過優化工藝操作條件，把壓縮機入口溫度盡可能提到最高；通過技改，進一步解決這一制約氣化長周期運行的瓶頸。

參考文獻

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