關于水煤漿氣化裝置性能考核的評價分析報告

（神華新疆化工有限公司 新疆 831404）

1.項目背景

神華新疆68萬噸/年煤基新材料項目是神華集團積極響應國家西部大開發方針和戰略規劃，把新疆建設成為國家大型油氣生產加工和儲備基地、大型煤炭、煤電、煤化基地，發揮自身優勢，科學謀劃組織，加快推動建設，切實把新疆的資源優勢轉化為經濟優勢的精神。在新疆維吾爾自治區及各級政府的大力支持下，神華集團公司利用五彩灣豐富的煤炭資源在新疆建設大型煤化工基地。

該項目位于新疆烏魯木齊米東區甘泉堡工業園區，總投資約230億元，年產27萬噸聚乙烯、45萬噸聚丙烯，并副產丙烷、碳四、碳五等高附加值產品的大型工業化裝置。項目于2013年7月6日正式開工建設，2016年10月3日打通全流程，生產出合格的聚烯烴產品。

2.裝置概況和生產運行現狀

(1)裝置簡介

氣化裝置是神華新疆68萬噸/年煤基新材料項目甲醇生產中心的四大核心裝置之一，采用通用電氣神華氣化技術有限公司水煤漿加壓氣化技術，包含6套（5開1備）煤漿制備系統、8套氣化系統（5開3備）及渣水處理系統和一套污水預處理系統。氣化爐壓力為6.5MPa，單爐日投煤量1500t，采用單一紅沙泉煤種，總設計能力為530000Nm3/h（CO+H2）。

(2)生產運行狀況

①煤漿制備單元：5套磨煤系統、煤漿儲運系統、添加劑系統運行正常。

②氣化框架單元：4套氣化爐系統、燒嘴冷卻水系統、事故氮系統運行正常。

③渣水框架單元：4套渣水處理系統、3套渣水沉降系統運行正常。

④污水預處理單元：運行正常。

單臺氣化爐主要運行數據為：

煤漿量約78-89m3/h，氧氣流量43000-51000Nm3/h，粗合成氣量為300000-360000Nm3/h，合成氣有效氣（CO+H2）含量78%-82%。

3.性能考核組織與準備

(1)性能考核的目的

性能考核是指試生產出合格的產品后，對裝置進行生產能力、工藝指標、環保指標，產品質量、設備性能，自控水平，消耗定額及裝置的可操作性等是否達到合同及設計要求的全面考核。

性能考核目的是為了驗證神華新疆化工氣化裝置是否滿足專利商技術轉讓合同、EPC合同規定的性能保證值，是裝置竣工驗收前的重要步驟。

(2)性能考核的組織

由神華新疆化工公司質量技術部和甲醇中心、中國天辰工程公司、通用電氣神華氣化技術有限公司技術骨干和專家人員成立性能考核管理小組并進行責任分工，小組成員分組跟班管控。

(3)性能考核的準備

①公司質量技術部牽頭組織編制《氣化裝置性能考核方案》并經考核小組共同審核和批準。

②由考核工作組成員共同確定基礎數據、計算公式、分析方法等。按照中國天辰工程公司編制的性能試驗程序執行，詳細提供所有計算結果和數據記錄的要求，來確定每項性能保證值的合同裝置的性能。包括（但不限于）記錄項目、取樣方法、分析方法、計算方法和評價方法的程序。

③排查影響考核的隱患和問題。

④公司機械動力部負責協調機、電、儀等專業人員做好計量儀表的校準、維護工作。

⑤公司檢維修中心負責DCS數據的采集、儀表的維護，協助設備工程師完成主要機泵電流數據的記錄工作。

⑥公司生產管理部負責協調、調度裝置所有進出物料的工作。

⑦公司分析檢測中心負責取樣、化驗分析工作。

⑧公司甲醇中心編寫《氣化裝置性能考核物料記錄表》《分析數據記錄表》《氣化裝置性能考核物料消耗表》等，安排班組人員按要求記錄。

(4)性能考核的條件

①確認裝置的所有運行設備運行狀態正常，備用設備處于完好狀態，不存在任何影響生產考核的因素，裝置達到100%滿負荷穩定運行且連續72小時以上。

②裝置的所有控制儀表、在線分析儀表、聯鎖等已投用正常，因特殊原因不能投用的聯鎖和儀表等，必須經過協商確認。

③裝置的所有分析化驗的采樣點、相應的分析頻次和分析方法已經確定完成。

④原料、燃料、化學藥品、潤滑劑（脂）、備品配件等質量合格，符合設計要求，儲備數量能滿足考核的需要；確認上下游裝置的流程暢通，運行穩定；公用工程系統運行穩定并能滿足裝置性能考核的各項要求。

⑤有性能考核小組認可的有資質的、足夠的試車人員。

4.性能考核數據和異常處置

(1)要求

崗位人員嚴格按照操作規程和批準發布的考核方案進行操作，確保氣化爐各項工藝參數運行穩定。若生產出現波動影響性能考核關鍵指標，應果斷停止本次考核，由性能考核小組選擇生產平穩期再次進行考核。

(2)性能考核數據

表1 原料及動力消耗

表2 三劑消耗

表3 產品質量

表4 “三廢”排放情況

(3)異常問題處置

①0.46MPa蒸汽實際消耗高

原因分析：污水預處理汽提塔再沸器結垢導致換熱效果差。原設計的高閃氣無法滿足汽提塔運行所需熱能，將低壓蒸汽引至汽提塔內部補充汽提塔所需熱能，滿足氣化外排水的氨氮要求。

處置措施：污水預處理停車后對汽提塔再沸器進行高壓清洗，清除結垢。

②次中壓除氧水（2.6MPa 104℃）實際消耗高

原因分析：設計中只有一臺氣化爐烘爐備用，性能考核期間氣化裝置兩臺氣化爐在烘爐，預熱水泵密封水及預熱水流量計沖洗水均需要消耗部分次中壓除氧水。

③添加劑的消耗高

原因分析：原料煤由單一紅沙泉煤源調整為紅沙泉煤和黑山煤的配煤，提高了煤漿濃度，因此添加劑消耗增加。

④自控儀表投用率低

未投用儀表：2220-LIC3088、2220-LIC4088、2220-LIC5088、2220-LIC7088。

原因分析：借鑒其他同類型單位生產經驗及氣化爐液位實際運行情況，將該儀表未投自動，避免調節頻繁液位波動較大。

5.性能考核結果評價和分析

(1)數據處理及考核結果

表5

表5為通過數據整理和計算后得出的最終考核數據，具體數據計算公式和分析如下：

參考計算公式：

干煤消耗：M=F×ρ×Wc；純氧消耗：VO2=V1；合成氣產量：VS=V2×Ym/(1+γ)；比煤耗：M/VS；比氧耗：VO2/VS；合成氣至界區壓降：ΔP=P1-P2。

以上公式中的符號含義：

F：煤漿流量；ρ：煤漿密度；Wc：煤漿濃度；V1；氧氣流量；V2：粗合成氣流量（濕）；Ym干合成氣中有效氣含量；γ：水氣比；P1：氣化爐壓力；P2：洗滌塔頂合成氣壓力。

①單爐合成氣（CO+H2）產量：主要參考性能考核期間72小時穩定負荷下的平均數據進行計算和平均算出氣化爐72小時平均產氣量（CO+H2）為122597Nm3/h。對比設計性能保證產氣量，單爐合成氣產量達到設計負荷的115%，優于設計值；

②單爐合成氣中有效氣（CO+H2）含量：主要參考性能考核期間72小時內在線分析和手動合成氣成份分析數據結果，取平均值得出單爐合成氣中有效氣含量達到81.12%，高于設計值74.4%；

③比煤耗：每生產1000Nm3（CO+H2）所能消耗的干煤量。計量單位為：kg/kNm3；主要參考性能考核期間72小時穩定負荷下的產氣量和消耗干煤量平均數據進行計算，平均產氣量為122597Nm3/h，平均干煤消耗量為66.94t/h，經計算比煤耗為546kg/kNm3；

④比氧耗：每生產1000Nm3（CO+H2）所能消耗的純氧量。計量單位為：Nm3/kNm3；主要參考性能考核期間72小時穩定負荷下的產氣量和消耗氧氣量平均數據進行計算，平均產氣量為122597Nm3/h，平均氧氣消耗量為50142Nm3/h，經計算比氧耗為409Nm3/kNm3；

⑤氣化爐燃燒室與洗滌塔出口壓差：采集為性能考核期間72小時內平均數據，均低于設計值范圍；

⑥循環冷卻水：采集為性能考核期間72小時內平均數據，均低于設計值范圍；

⑦新鮮水：采集為性能考核期間72小時內平均數據，均低于設計值范圍；由于氣化使用污水處理裝置優質再生水和MTO廢水代替新鮮水，節約了新鮮水的消耗；

⑧電耗、外排污水均采用性能考核期間72小時內平均數據，均低于設計值范圍，主要原因是性能考核期間氣化采用4臺爐運行生產，致使電耗和外排水量較低。

(2)性能考核結果分析

由以上數據可以看出，性能考核測試結果值均達到了專利技術合同技術附件和EPC（設計、采購、施工）總承包合同文件中要求的性能保證值。

①生產負荷分析：單爐生產負荷得到提升，最高達到115%；

②合成氣中有效氣（CO+H2）含量：設計中有效氣含量為≥74.4%，實際運行中達到了81.12%，高于設計范圍，達到國內同類氣化裝置較高水平；

③比煤耗和比氧耗：比煤耗和比氧耗均低于設計值；

④化工三劑消耗：因氣化裝置使用紅沙泉與黑山煤配煤，煤漿濃度穩定在60%左右，高于設計煤漿濃度，使水煤漿添加劑消耗高于設計值；絮凝劑和分散劑控制穩定，滿足設計要求。

(3)性能考核結論

本次性能考核期間生產運行較為穩定，性能考核結果為通過。從考核結果可以看出，氣化裝置的合成氣產量、比煤耗、比氧耗、有效氣組份、合成氣壓力降、循環水、外排污水、耗電、耗新鮮水、噪音各項指標的測試結果都完全達到了合同中的保證值，并帶有較大的富余量。整個測試期間，氣化裝置始終保持著平穩、可靠、高效的良好運行狀態。

6.結束語

本文主要闡述了氣化裝置的性能考核評價過程且考核順利通過。針對于考核生產過程中存在的問題，有待于在今后工作中繼續優化工藝、精細操作，節能降耗增效。