多喷嘴气化装置运行总结

王德胜 丁盼盼

多喷嘴气化装置运行总结

王德胜 丁盼盼

(宁波中金石化有限公司浙江宁波315200)

1 装置简介

宁波中金石化有限公司焦气化装置采用我国具有自主知识产权的多喷嘴对置式气化技术。该装置配备2台气化炉(A炉和B炉，1开1备)，单炉设计负荷为750 t/d石油焦和煤(按质量比1∶1)，设计压力1.5 MPa。粗水煤气经过混合器、旋风分离器和水洗塔减湿、除尘后，进入废热锅炉和换热器单元降温并回收余热，然后至采用MDEA的湿法脱硫系统除去硫化氢和部分二氧化碳，最后得到合格的水煤气，作为燃料气供其他装置的加热炉使用。焦煤浆由公司内部动力站制浆装置提供，同时气化装置内部增设卸焦煤浆设备，在制浆装置供应不足时，可单独接受外购焦煤浆。黑水处理采用两级闪蒸、重力沉降槽和卧螺离心机系统。自2015年5月第1次试车成功以来，气化装置总体运行平稳，但仍然出现了很多问题，还需进一步改进和优化。

2 运行中存在的问题及优化措施

2.1 高压煤浆泵联锁问题

高压煤浆泵是整个装置的关键设备，关系到整个系统的安全稳定运行。曾多次出现因单台高压煤浆泵故障停车，导致一对烧嘴跳车的问题。由于是紧急停车，水煤气气量骤减一半，对加热炉影响较大。因此，工艺人员对高压煤浆泵故障停车原因进行分析，修改了触发高压煤浆泵停车联锁系统。

高压煤浆泵跳车均是由于隔膜破裂导致的。高压煤浆泵是活塞隔膜泵，采用双隔膜结构，最初设计的煤浆泵单层隔膜破裂后，发出信号立即执行联锁停泵，这体现不出双隔膜结构的优势，同时由于一对烧嘴紧急跳车，对后序系统影响较大。经有关人员研究、交流后，采用高压煤浆泵隔膜破裂的信号发出后，延时30 min再执行联锁停泵，并增设旁路按钮。即隔膜破裂发出信号后，先在DCS自控系统界面产生报警信号，中控人员立即通知现场人员查看高压煤浆泵PLC控制柜，确认报警并检查高压煤浆泵运行状况。如果高压煤浆泵运行正常，说明是单层隔膜破裂，可将联锁按钮切至旁路按钮，并根据其实际运行情况重点监护，但运行时间不宜过长。如果高压煤浆泵出现液压液变黑、油位波动较大、煤浆流量波动并下降，可判断双层隔膜破裂(概率较小)，待后系统加热炉补充其他燃料气后，立即手动停运该对烧嘴。

2.2 气化炉渣口堵塞问题

气化炉渣口堵塞问题：①一次发生在B炉烘炉期间，B炉上次停车是由于空分系统问题导致氧气流量低触发气化炉跳车联锁，故没有进行正常停车前的升温熔渣，炉壁挂渣较多；此次烘炉由于开车计划时间比较紧，升温速率较快，挂渣在到达灰熔点时开始流动，此时升温过快，导致熔渣大量堆积，进而堵塞渣口，最后通过人工疏通后重新烘炉，气化炉正常投料。②一次在A炉开车不久，由于煤质化验不及时，造成焦煤浆灰熔点较高，水煤气在线分析设备出现故障无法及时分析气体成分，同时A炉因耐火砖窜气炉壁超温，操作人员将气化炉炉温维持在较低温度，运行一段时间后发现气化炉渣口压差上升且没有及时加氧，造成渣口压差表满量程而手动停车。③其余2次发生在B炉运行期间，操作温度正常，因为煤质变化，出现渣口压差上升，现场查看气化炉炉渣中存在大量玻璃丝，判断气化炉渣口已开始堵塞，通过及时调整入炉氧气量使气化炉渣口恢复正常。

优化措施：①针对紧急停车的B炉，烘炉时炉温不得超过熔渣的灰熔点，一般炉温<1 100 ℃；后期升温速率不宜过快，现场人员多注意观察火焰情况，中控人员对此可结合气化炉炉膛内部温度、出口合成气温度以及渣池温度综合判断。②A炉在开车前期，首先要确定焦煤浆灰熔点，并在此基础上增加50 ℃作为开始的操作温度，稳定运行2～3 d 后降低20 ℃继续运行，稳定运行1 d后再将温度降低20 ℃(至灰熔点温度)。出现排渣困难时，将温度提高20 ℃，若在此温度下能平稳运行1 d以上，就把该温度作为合适的操作温度。出现炉壁超温，如果超温面积不大，可将压缩空气或氮气通往超温处进行降温，同时根据焦煤浆灰熔点适当降低炉温，运行一段时间后壁温可恢复正常；如果超温面积较大，则直接停车为宜。③针对煤质变化，当出现渣口压差上升时，及时多次加少量氧，以30 min升温15 ℃为宜；发现渣口压差波动并有下降的趋势，不要立即减少加入的氧气量，等待渣口压差稳定一段时间后，查看煤气中CO2含量，如果CO2含量上升，说明炉渣开始减少，待煤气中CO2含量恢复正常后维持运行一段时间，若渣口压差不再上升，则可逐步减少加入的氧气量，恢复到正常操作温度。此外，不要一看到渣口压差上升就按照渣口堵塞处理而维持高炉温运行。实践证明：气化炉温度每升高10 ℃，耐火砖使用寿命就缩短10%；运行温度升高50 ℃并持续3～5 d，拱顶砖使用寿命明显缩短，拱顶砖缝开裂甚至脱落。因此，要手动计算一下气化炉燃烧室与合成气出口管线、锁斗之间的压差，防止仪表误报。

2.3 锁斗排渣振动大问题

锁斗间歇式排渣，约30 min 1次。为确保锁斗排渣彻底，需要用冲洗水罐的水进行间歇冲洗，从而使冲洗水系统产生振动。锁斗冲洗水管路振动的主要原因是阀门迅速开关而使管道内部介质流速急剧变化，从而形成水锤，造成管道振动。此外，该管道内为含固体杂质的水，为防止管路堵塞，管路弯头较少，从而无法有效地吸收管道振动。管路上管件众多，支吊架设置不当而使其振动频率分布较广，阀门振动极易引起管道的共振，从而加剧危害。

优化措施：改变阀门操作状态，即通过延长阀门的开、关时间(由8 s改为12 s)，经缓关的方式避免流体突然急剧改变流动状态，可有效地减少振动；在管路上增加支吊架和平台等约束结构，调整管道机械固有频率，打断管道频率与激励频率之间的耦合，从而减弱振动。

2.4 气化装置塔罐液位计冲洗水问题

气化装置重要塔罐内的介质都是含灰渣较多的黑水，因此在气化装置运行中时常出现塔罐液位计计量不准的问题，尤其是气化炉液位直接影响气化炉的安全和稳定运行，又是气化炉开停车SIS系统的重要联锁之一。而液位计计量不准的大部分原因是灰渣堵塞取压口，这时需要用冲洗水对液位计定时进行冲洗，不仅耗费人工，而且不能有效地隔绝气化炉内激冷水中有害物质对隔膜的腐蚀，缩短其使用寿命。因此，气化装置需要采取长期投冲洗水措施。但在长期投用冲洗水的情况下，需要仪表人员校正液位变送器，注意投用冲洗水时一定要控制好正、负压室的冲洗水量并保持一致，一旦校正好液位变送器后就不要再开启阀门，以免引起更大的误差。

2.5 新增卧螺离心机

国内煤气化装置含渣水的煤灰浓缩(脱水)绝大部分采用带式压滤机，系利用滤布使固液分离，为防止滤布堵塞，需高压水不断冲刷。在脱水过程中，当进料浓度变化时，带速、带的张紧度、加药量、冲洗水压力均需调整，操作要求较高。由于滤带不能织得太密，为防止细小的颗粒漏网，需投加较多的絮凝剂以使污泥形成较大絮团。带式压滤机机占地面积大，需要配备风机和水环式真空泵，整机密封性差，产生水雾和臭味污染环境，如管理不好，会造成泥浆四溢；其易损件除轴承、密封件外，滤带也需更换，维护费用高。

宁波中金石化有限公司大胆采用卧式螺杆离心机对含渣水的煤灰进行浓缩(脱水)。卧螺离心机利用离心沉降原理使固液分离，由于没有滤布，不会引起堵塞；在脱水过程中，当进料浓度变化时，转鼓和螺旋的转差和扭矩会自动跟踪调整，所以可不设专人操作；在卧式螺杆离心机内，细小的颗粒也能与水分离，所以絮凝剂的投加量较少；其占用空间小，安装、调试简单，配套设备仅有加药装置和出料输送机，整机全密封操作，车间环境好；其易损件为轴承和密封件，卸料螺旋的维修周期一般在3年以上。

3 结语

由于宁波中金石化有限公司的气化炉操作压力低，并掺烧一半的石油焦，在运行近1年的时间里出现了各种各样的问题，经过工艺和设备仪表人员的共同努力，均得到了有效解决。但是，仍然有些问题制约着气化装置的稳定运行，如气化炉炉渣中残碳含量高、部分设备使用周期短、工艺人员经验不足等，需要操作人员不断地学习总结经验，才能克服困难，实现气化装置安全、稳定、高效地运行。

2016- 07- 11)