高温高压飞灰过滤器故障原因分析及改进措施

刘宏明

(同煤广发化学工业有限公司，山西 大同 037001)

工业生产环境较差，设备需要在高温高压等环境下进行作业。为了保障设备稳定运行，对高温高压设备故障原因进行分析，并根据实际情况提出改进措施。

飞灰过滤器；故障原因；改进措施

引 言

煤气化工艺过程中，原料煤转化为包含氢气、甲烷、一氧化碳的组成气体能够用作发电燃料，同时也能够用作裂解产品的进料。煤燃料在实际生产环节中产生飞灰，在高温高压的状态下，湿法洗涤灰尘和干法脱除灰尘堆积，将会引发过滤器发生故障。因此，对高温高压飞灰过滤器故障原因进行分析，并研究其相应的故障消除办法，对于提升化工生产效率至关重要。

1 高温高压飞灰过滤器构成与参数设定

以S1501飞灰过滤器为例(见图1)，研究其设备在高温高压环境下的故障。首先，S1501过滤器是一种高温高压飞灰过滤设备，在化工生产中位于飞灰收集工序顶端，在这样的处理下能够保障合成气达到一定的工程标准。其次，湿洗工序中对合成气粉尘进行洗涤，可消除合成气中99%的飞灰[1]。

S1501飞灰过滤器系统主要由3部分组成：第一，过滤系统。过滤系统的重要构件就是滤芯，本系统中包含了5组滤芯，每组滤芯48根陶瓷滤芯。

图1 高温高压飞灰过滤器结构图

滤芯在实际应用中，不经过清洗的情况下，其寿命比较低。但清洗之后的滤芯与新的滤芯相比，其机械强度等条件都显著提升。第二，控制系统。基于高温高压飞灰过滤器的控制系统由PLC进行控制，主要针对系统反吹阀进行控制。在实际应用中，该种反吹阀的运作按照具体的工艺来进行，相应的运作模式参数如第91页表1所示[2]。第三，执行系统。飞灰器锅炉执行设备实际上为反吹再生系统。上一环节中被过滤掉的飞灰会聚积在滤芯表面上，当飞灰在滤芯上聚集比较多时导致滤芯的实际过滤功能丧失。为了保障执行系统中的滤芯能够继续发挥作用，需要应用再生反吹系统。具体的做法为，引入15组滤芯对应15台反吹阀，在每组滤芯上设置倒立的文丘里管。当反吹阀的出口能够对准文丘里管之后，将带有的飞灰脱离滤管，使得聚在滤芯上的飞灰脱离，执行设备的功能再生。其中，反吹阀的实际应用寿命在10万次动作左右，其动作运行的时间间隔为15 s，设备运作所循环的时间为4 min，反吹阀可能持续运行时间为280 d[3]。

表1 反吹阀工艺参数

2 高温高压飞灰过滤器故障原因分析

2.1 故障判定

在飞灰过滤器设备运行环节中，需要判断设备是否在正常运行。通常情况下，应对其指标进行监控，以综合判断过滤芯的实际运作状态。

2.1.1 基于压差的故障影响

在飞灰过滤器运行环节中，压差是过滤器的重要参数，该种压差指标直接决定着过滤器是否存在着较为严重的损坏情况。多次调查发现，压差指标值未超过系统中所设定的最高警戒值30 kPa。然而，在某次高温高压飞灰过滤器故障调查中发现，系统压差突然超过了50 kPa，在设备故障检测中滤芯损坏。

2.1.2 气体含量超标

在滤芯正常运行情况下，能够过滤掉合成气中的大部分飞灰。对于过滤器设备安全进行判断的环节中，仅通过其固含量进行分析是比较片面的，不能直接判断出过滤器的实际损伤情况[4]。

2.1.3 气压降问题反馈

在飞灰过滤器正常运行情况下，其反吹气压降大于0.15 MPa。将时间和气压作为反吹判断条件，按照反吹的时间间隔确定其周期性的变化趋势。反吹趋势图如图2。为了监控反吹压降的实际变化，需要及时发现其滤芯是否存在故障。

图2 反吹氮气压降趋势图

2.2 综合故障原因分析

高温高压飞灰过滤器故障产生的原因主要集中为，在实际过滤中滤芯的过滤效率不佳。从气化炉系统运行上分析，气化炉系统运行速率不稳定，随着负荷的增加而变化。此外，气化炉的系统温度控制较为混乱，温度对于飞灰过滤器运行效果产生影响[5]。

3 高温高压飞灰过滤器故障改进措施

3.1 有效降低系统反吹频率

缩短反吹频率，在反吹模式中将反吹时间间隔缩短为11 s。这样，飞灰过滤器反吹滤芯上所附着的灰尘将会减小。从具体的效果上分析，在反吹时间降低的情况下，反吹阀动作的频率也会显著提升。当飞灰过滤器发生这样的变化时，其实际的寿命将会缩短很多。因此，在高温高压飞灰过滤器设备正常运行中，需要强化巡检与维护，在生产停工阶段进行反吹阀的定期更换[6]。

3.2 增加安保滤芯

在飞灰过滤器系统运行中，当滤芯失效时，大量的飞灰在未被过滤的情况下会直接飞到安保滤芯中。在这样的背景下，飞灰渗透到滤芯器材上，导致其在设备底部沉淀，造成飞灰过滤器设备堵塞。因此，在进行飞灰过滤器故障改造环节中，需要安装安保滤芯，避免飞灰沉淀到系统下游中。在具体的施工安装环节，应避免对其他滤芯造成破坏。

3.3 增加过滤器有效过滤面积

在保障高温高压飞灰过滤器运行的基础上，需要增加飞灰过滤器实际过滤面积，从而提升飞灰过滤效率。具体的做法是，直接增加滤芯长度，当前的滤芯长度可以控制在1.5 m。在设计2 m长滤芯的情况下，其过滤面积会显著增加33%。这样，飞灰过滤器系统性能将会提升。

4 结论

对高温高压飞灰过滤器故障进行分析，提出了相应的过滤器故障改进措施，如，缩短反吹频率、增加安保滤芯、增加过滤器有效过滤面积。在飞灰过滤器设备运行环节中，需要判断设备是否正常运行。通常情况下，应对其指标进行监控，以综合判断过滤芯的实际运作状态。

[1] 郭剑峰.壳牌煤气化飞灰过滤器滤棒故障后的处理措施[J].化工设计通讯,2015(6):57-59.

[2] 刘鲁伟.壳牌煤气化高温高压飞灰过滤器滤芯损坏分析及解决措施[J].科技传播,2013(15):167-168.

[3] 董亚军.Shell煤气化工艺高温高压飞灰过滤器S1501分析及解决措施[J].河北化工,2012(1):18-21.

[4] 林凯.壳牌气化炉开工烧嘴点火故障分析及预防措施[J].中外能源,2010(12):84-89.

[5] 孙娅茹.锌冶炼、铜加工设备的开发和改进[D].长沙：中南大学,2005.

[6] 谢冰,李国臣,石勇.OAT过滤器故障分析及改进措施[J].大氮肥,2003(6):394-396.