HT-L粉煤加壓氣化運行問題及優化探討

黃偉，尹興(黔西縣黔希煤化工投資有限責任公司，貴州 畢節 551500)

0 引言

黔希煤化工投資有限責任公司是年產30萬噸乙二醇，采用HT-L氣流床氣化工藝，它是一種并流氣化，用高壓二氧化碳氣將粒度＜90 μm占85%的煤粉輸送至氣化爐內，粉煤在高于其灰熔點的溫度下與氣化劑(氧氣+水蒸汽)發生燃燒和化學反應，其部分熔渣飛濺在水冷壁上形成以渣抗渣的動態平衡保護水冷壁，熔渣以液態的形式排出氣化爐，為實現長周期安穩生產提高經濟效益，于是對目前影響長周期安穩運行的瓶頸問題進行優化改進[1]。

1 水系統問題

1.1 碳滌塔給料泵供給問題

碳滌塔給料泵是氣化關鍵的動設備，是系統水循環的紐帶，運行好壞直接影響到氣化爐能否長滿優安穩運行。因文丘里除塵增濕增重的洗滌水由原來的激冷水泵供給改為洗滌塔給料泵供給，導致洗滌塔給料泵供水按原設計不能滿足工藝生產要求，使供給量小于需求量約32 m3/h(泵體名牌標識162 m3/h ＜文丘里量46.6 m3/h+碳洗塔量125 m3/h+激冷室合成氣出口噴淋水20.7 m3/h+渣鎖斗充壓時1.5 m3/h=193.8 m3/h)這時為滿足生產需求，不可能每套系統的兩臺洗滌塔給料泵都運行，這樣即增加生產成本又無備泵，且系統長周期運行得不到保障。其次高速離心泵故障率高、檢修周期長、維修費用高，若兩臺泵中有其中一臺故障，將無法滿足生產供給水量，系統將被迫減負荷或停車處理。基于生產實際和節能降耗及長周期運行需求，最簡最省最直接辦法是將三套洗滌塔給料泵出口管互串(其他項目新增了一臺多級離心泵，多級離心泵運行，高速離心泵備泵)，如圖1所示。

圖1 水系統前后改造對比

將三套系統的洗滌塔給料泵出口回流管線串聯在一起，在回流管線上增加一個PV調節閥，就能滿足兩套氣化爐系統運行只需開三臺泵的工藝條件，而6臺洗滌塔給料泵中只要有三臺運行一臺備泵就能滿足生產需求；其次，當泵出口壓力過高時可通過PV閥調節維持壓力穩定，避免引起系統的波動，泵故障時也有足夠的檢修時間。這樣既能維持系統長滿優安穩運行又降低生產成本。

1.2 事故激冷水量不足之處

氣化爐激冷水連續進入氣化爐激冷環隙，主要作用是急速冷卻高溫合成氣和保護下降管，當激冷水流量較低后無法起到保護冷卻作用。750 t氣化爐激冷水正常流量控制范圍為150～250 m3/h，當激冷水流量低低低低106 m3/h，會導致激冷環水分布不均勻，燒壞下降管。氣流床氣化爐在水煤漿領域設置有事故激冷水，在激冷水出現故障時，打開事故激冷水替代激冷水作用，避免停車及損壞設備事故。航天爐對事故激冷水設計主要是在停車后保護下降管，無法起到避免停車作用，其原設計存在以下問題：(1)當過濾器出現堵塞，造成激冷水流量低，事故激冷水無法滿足供給量；(2)當調節閥故障，造成激冷水流量低，事故激冷水無法滿足供應；(3)當激冷水泵故障，開啟事故激冷水后，流量壓力和流量均達不到激冷水最低流量要求。

由于原事故激冷水由洗滌塔給水泵(高速離心泵)提供，在正常運行期間由于氣化爐壓力與高速離心泵出口壓力的壓差只有1 MPa，無法在8 s的時間內滿足激冷水事故補水壓力和流量。進而在原事故激冷水不變的情況下新增一條6.5 MPa中壓鍋爐水(MBW)作為事故激冷水，當激冷水流量低低低時，事故激冷水調節閥自動開，在2.5 MPa壓差下事故激冷水可以快速滿足激冷水量要求，將原事故激冷水聯鎖修改為：當激冷水流量低低低(135 m3/h)，自動開原始事故激冷水流量調節閥50%閥位和新增事故激冷水閥，關閉洗滌塔補水調節閥，以及激冷水流量低低低低(106 m3/h)觸發氣化爐大聯鎖停車修改為當激冷水流量低低低低(106 m3/h)與新增事故激冷水流量低低低低(106 m3/h)同時滿足二選二條件觸發氣化爐大聯鎖停車，保證了氣化爐的運行安全避免了停車。

1.3 激冷水管線進激冷環盲端積渣問題

將新增的鍋爐水(MBW 6.0 MPa或PD 4.85 MPa)事故激冷水管線改接至激冷水管線一分二，二分四盲端處，同時在新增的事故管線上安裝流量計和調節閥，用于正常生產時監測和調節加入量，而加入量只是激冷水加入量的一小部分，然而該調節閥需標定兩個開度的流量，即正常生產時保證加入的量是一定的，若波動可能影響到激冷環進水分布不均，當無激冷水時，調節閥聯鎖開啟瞬時達到設計的事故激冷水流量，維持氣化爐安全穩定生產，即可消除止回閥、盲端死角處長期渣積沉結垢堵塞現象，同時防止了事故激冷水投用時渣進入激冷環環隙堵塞導致激冷水分布不均，也降低了激冷環、下降管沖刷磨蝕和改善了激冷室內傳熱傳質環境狀況及水質，延長了氣化爐安全穩定運行周期，也節省了開停車的消耗，也有效管控了開停車次數和規避了開停車過程的風險，有效降低了企業的生產成本[2]。

2 沉降過濾系統問題

沉降槽底流泵過載出口管堵塞磨蝕調節閥卡等問題。由于沉降后渣濃度高，容易堵塞管道設備，磨損沖刷厲害極容易造成泵出口管道調節閥沖刷磨蝕，流量難以控制穩定，調節閥前易堵泵過載等問題，導致過濾機系統運行不穩定，沉降槽渣積多電流增大。長時間可能導致沉降槽攪拌器故障，引起沉降過濾系統崩潰，過濾機給料泵輸送的渣漿濃度高，含固體顆粒多且粒徑大。還經常拆檢維修調節閥或更換新的調節閥，不但大大增加了生產成本而且影響著沉降過濾系統的運行，從而導致裝置系統水質難控難調變差，氣化爐長滿優穩定運行得不到保障。根據生產實際問題將過濾機給料泵進行變頻改造，同時取消調節閥，減少渣對管道沖刷磨蝕閥前堵塞，一是為了降低勞動強度，減少頻繁停運，過濾系統消堵消漏，滿足提高生產效率、提高設備自動化程度等要求；二是為了節約能源、降低生產成本，減少啟動電流對電機和電網的沖擊，延長了電機的使用壽命。使泵實現最大限度地節能運行，根據實際負荷情況自動控制泵出量，從而保證系統水質和沉降過濾系統的穩定運行。

3 渣水系統泄漏問題

本項目設計一臺氣化爐對應一套渣水系統，由于渣水系統黑水角閥容易堵塞、管道設備磨損沖刷厲害極容易造成渣水系統無法正常運行。當渣水系統故障后，對應氣化爐只能面臨停車處理，因此提出將三套渣水系統互相備用，當一套渣水系統故障后切換為另一套渣水系統使用，待故障處理完成后再切回使用，不影響氣化爐運行。氣化爐、洗滌塔黑水(4.0 MPa 214 ℃)含固量高達10%，固體顆粒粒徑較大，很容易堵塞黑水角閥，對管道磨損嚴重，還會造成減壓閥后管道、防沖人字擋板磨損變形。隨著氣化爐運行時間逐漸延長，渣水系統故障率不斷上升，成為氣化爐長周期穩定運行的瓶頸問題。針對渣水系統實際情況進行互備改造，當一套系統出現問題，可以切為備用系統運行，保證氣化爐運行穩定，確保出現故障系統能夠安全隔離交出檢修，如圖2所示，云線為改造內容。

圖2 渣水互備改造

4 磨煤機出口管磨穿問題

磨煤機出口管線內襯有耐磨陶瓷的位置沒有被磨穿，從磨機出口至第一個彎頭處沒加耐磨陶瓷的位置常被磨穿，被迫頻繁倒磨并對出口管線進行補焊，補焊處是普通鋼板，沒有增加耐磨內襯，10 d左右又被煤粉磨穿了，嚴重影響了磨煤機長周期穩定運行，頻繁倒磨影響下游工序的穩定運行同時增加生產成本和倒磨過程的風險。因此，對磨煤機出口管線增加耐磨陶瓷解決管線磨穿問題顯得尤為必要，其改造如圖3所示。

圖3 磨機改造位置

通過改造后磨機出口管線均未被磨穿，耐磨陶瓷不脫落，也不會因磨機出口管線被磨穿而頻繁倒磨補焊，不僅降低了檢維修費用和倒磨檢維修過程的安全風險，同時延長了磨機運行周期和消耗。

5 結語

通過以上工藝措施優化改進，解決了影響長周期運行的瓶頸，從根本上消除了隱患，也從根本上解決了問題，避免了一些設備故障和跑冒滴漏引起的停車，不僅降低了開停車和檢維修過程中的風險，也為氣化裝置實現安穩長滿優運行打下良好基礎，達到了本質安全生產的目標，創造了最佳經濟效益。