壳牌粉煤气化关键设备的安全保护

胡亮亮

（河南省能源化工集团中原大化集团公司，河南濮阳457004）

壳牌粉煤气化关键设备的安全保护

胡亮亮

（河南省能源化工集团中原大化集团公司，河南濮阳457004）

河南能源化工集团中原大化气化厂被壳牌公司授予2014和2015年度最佳运行奖。本公司在2013～2015年度的开车时间都达到了300d以上，能够拥有这么高的全年开车率和对气化装置系统的关键设备的安全保护密不可分的。本文着重介绍骤冷气循环压缩机，高温高压飞灰过滤器，强制水循环高压泵，磨煤机等关键设备的安全保护。

磨煤机；骤冷气循环压缩机；滤棒；强制水循环高压泵

壳牌干煤粉加压气化工艺具有安全、产气比率高、环境污染较小等技术特点。作为一种相对成熟的工艺技术，能够安全稳定的保持较高的开车率才是其价值体现，然而在完成生产长周期目标的过程中，对于关键设备的安全保护是重中之重。因为，这不但关系着装置长周期的运行以及经济效益的回馈，更关系着整套设备的使用寿命以及未来的前景规划。

本文着重介绍骤冷气循环压缩机，高温高压飞灰过滤器，强制水循环高压泵，磨煤机这几个气化系统关键设备的安全保护。下面是简单的工艺流程图见图1。

图1　壳牌气化工艺流程图

1　磨煤机的安全保护

磨煤机负责给壳牌气化炉提供所需的合格干煤粉，本公司采用的是满负荷70t/h的辊式磨煤机，共有两套分A/B系列，供给气化炉四条煤烧嘴。由于气化炉100%负荷耗煤量为72t/h，所以需要两套磨煤机同时运行。若有一套出现故障，就需要另外一套高负荷赢得检修时间，严重的话需要气化炉降氧负荷，甚至于气化炉无煤或者防止烧嘴偏烧导致系统停车。

对于磨煤机的安全保护，本公司分为日常运行班组巡检和计划停车设备检查两项内容。日常运行中，每4 h由班长或副班长负责现场巡检一次，并在巡检记录上签字；磨煤现场人员和主控人员每1h需巡检一次，并记录工艺参数。计划停车后，由工艺和设备工程师共同负责检查并检修运行时发现的故障，并留下记录备案。设备检查项目表见表1。

为了更好地保护磨煤机设备的安全，工艺与仪表相结合，多次进行磨煤系统的联锁修改，确保在紧急事故状态下，磨煤系统的设备安全。

2　骤冷气循环压缩机的安全保护

壳牌气化工艺采用冷合成气骤冷技术，就是将冷的230℃左右的合成气经急冷气循环压缩机压缩后去给从气化炉反应室出来的1400℃的合成气骤冷至900℃左右，以达到加快灰滴转化成干灰的过程，从而减少后续合成气换热器盘管上的积灰进度。

表1　磨煤机检修项目表

急冷气压缩机设备参数：

位号：K-1302

型号：SV12-M离心压缩机

制造厂家：沈阳鼓风机集团股份有限公司（总成）

压缩机制造厂家：沈鼓齿轮机厂

液力耦合器制造厂家：大连液力机械有限公司

电动机制造厂家：南阳防爆集团有限公司

进口法兰尺寸：DN400出口法兰尺寸：DN450

驱动：电机调速：液力耦合器

一阶临界转速：5070rpm/min

二阶临界转速：15000rpm/min

入口流量：78.63kg/s入口温度：205℃

入口压力：3.75MPa出口温度：222.6℃

出口压力：4.23MPa额定转速：8982rpm/min

电机额定功率：2240kW电机额定转速1485rpm/min

电机额定电流：253A电机润滑油：N46液耦：8#液力传动油

对于骤冷气循环压缩机的安全保护，本公司采用的是工艺日常巡检，仪表联锁停车保护，以及厂家的定时沟通检查和大修时的必要清理。

主要的安全保护措施:

1）每1h针对压缩机高速轴端振值趋势的巡查，且设置联锁在高高报120UM，直接跳车，保护压缩机。

2）启动大型高压电（6000V）设备时，监护压缩机电机电流值。

3）启动时，根据经验值在液耦输出20%左右时，直接调到45%，以极短的时间把一阶临界转速超过去，避免长时间形成共振，损坏设备，并保持在8000rpm/min以上运行。

4）为了压缩机三级密封的效果，保证合成气不泄露造成设备腐蚀，必须保证所用热高压氮气，高压氮气，低压氮气量的充足。

5）开车点火前，必须对压缩机入口过滤器进行多次更换清洗，最后再清洗叶轮，去掉入口过滤器（入口过滤器碎网进入叶轮内）。

6）与沈阳鼓风机厂家进行定期沟通，并结合所给建议进行工艺操作，以及大修时的改造。

3　高温高压飞灰过滤器的安全保护

壳牌气化工艺采用的是干法除灰流程，就是借用高温高压飞灰过滤器将干灰从粗合成气中分离出来，气提合格后定时排出系统外。而过滤器的主体是滤棒，若是滤棒损坏，合成气中将携带大量灰，则会对下游湿洗、水处理等工序，以及后续甲醇工段的管线以及设备造成堵塞和腐蚀。

在2014年1月以前，我公司均采用的是PALL公司陶瓷滤芯滤棒，之后到现在已经全部置换成北京安泰生产的烧结金属滤芯滤棒，目前运行良好。相对于陶瓷滤芯滤棒，金属滤芯滤棒具有更好地抗压，运输安装过程中不易折断等优点。对于高温高压飞灰过滤器的安全保护，分为日常运行和开停车及检修期间。

日常运行期间主要是日常工艺操作监护。工艺操作主要注意事项：

1）反吹压力控制不低于气化炉1.7～2倍压力，即6.8～7.9MPa。

2）V-1501下灰破桥时，平衡阀压差不得在高于50KPa打开。

3）每个小时巡查一下24组反吹阀的趋势图，确保反吹阀的无故障开关。

4）手动调节系统压力时开关去甲醇装置16pv0008A时不可连续操作开或关10格以上。

5）现场巡检注意高温高压飞灰过滤器进出口处安全阀有无起跳异响。

6）监护每个班的湿洗单元的水样浊度，通常在10μg/L左右。

开停车及检修期间需要注意事项：

1）停车时需注意反吹压力随气化炉泄压一块降低，且必须高于气化炉压力，待气化炉降至10bar时，切除串级控制，并一直保持15bar压力，待吹扫完毕，停止反吹。

2）开车时反吹压力需和气化炉升压一起升高，且必须高于气化炉压力，并在气化炉达到10bar以上时投串级控制即可。

3）开车时投用反吹气，必须先保证反吹气的温度在200℃以上。

4）开车时随气化炉升温，还要保证伴热的良好状态，使设备保持在200℃左右。

5）停车检修，若更换滤棒，则需要按照滤棒公司提供的指导手册进行拆卸和安装，以及采用原厂配件进行滤棒固定，保证滤棒的使用寿命和工艺性能。

6）停车检查如不需要更换，则必须进行滤棒的清扫，以及每组滤棒24个分布管板的测距工作和原尺寸对比以待后期的矫正。

7）停车检查测量滤棒的压差取样点，并疏通确保仪表测量显示值的准确度。并检查设备容器壁，滤棒顶端的腐蚀情况，必要时修补。

常见的故障及处理见表2。

表2　

由于高温高压飞灰过滤器是壳牌气化工艺中保证环保达标的重要一环，而且是在装置设备投资中所占比例较大，所以它的安全保护尤其显得重要。

4　强制水循环高压泵的安全保护

强制水循环高压泵是气化炉膜式水冷壁进行水冷换热的驱动装置。进口为汽包底部的大约265℃左右的水，出口一路去给空分来的氧气预热，另外就是去气化炉反应室、输送段、换热器给从反应室产出的粗合成气进行换热到370℃左右。因此，它的作用毋庸置疑，影响着整个气化装置的中心气化炉的设备安全。

本公司采用了以下几点来进行安全保护：

1）由于泵的介质是高压水且温度较高，易形成高温腐蚀，机封容易泄露，不单一使用一个厂家提供的机封制品，运行期间备件充足，一旦发生泄漏，及时进行倒泵检修更换。

2）采用2开1备的状态，并设置联锁在一台跳泵后，备泵自启。

3）由于电机额定电压在6000V，设置三台电机不在同一个变电站，防止出现突发状况的跳泵或者备泵自启动时电压不足。

4）由原来的必须有两台泵运行否则联锁气化炉停车改成根据出口流量低于462.4kg/s联锁气化炉停车。

5）冬季长时间停车后，需把电机加热器打开预热一定时间后才允许启动。

6）制定三个月运行泵更换轴承箱油，其余时间定期检查油质油位的管理方案。

5　总结

1）壳牌粉煤气化装置，除了本身中心气化炉外，我们还要关注其他影响整个装置开长周期的关键设备，并做好它们的日常维护与事故设备安全保护。

2）对于每个壳牌气化装置而言，影响长周期的关键设备不完全相同，本文从本公司实际运行经验探讨，望同行多多交流。

10.3969/j.issn.1008-1267.2016.04.013

TQ455

C

1008-1267（2016）04-0039-04

2016-01-21

胡亮亮（1987～），男，本科，2011年毕业于安阳工学院应用化学专业，主要从事Shell煤气化技术工作。