shell煤气化渣系统存在问题的分析及改造

摘 要：介绍壳牌煤气化工艺排渣系统，对排渣系统泄压进程中存在的问题进行分析，并针对这些问题确定了改造措施，且改造后效果非常明顯，装置获得长周期高负荷稳定运行。

关键词：壳牌煤气化，排渣，泄压，捞渣机，改造

河南煤业化工集团龙宇煤化工年产50万吨甲醇项目，气化装置采用壳牌粉煤加压气化工艺，该工艺采用干煤粉气流床加压气化，合成气冷却器采用水冷壁结构，无耐火砖衬里，维护量较少，可使气化反应在1400℃—1600℃温度下运行，碳转化率高，有效气成分（CO+H2）和冷煤气效率也很高。渣系统采用液态排渣，本文针对排渣系统泄压过程中出现的问题和以及相关的改造进行讨论。

一、排渣系统简介

渣系统设立的目的是冷却，造粒和排放渣。为此在气化炉底部安装一个渣池V1401，当液态渣流入渣池时，它被激冷、固化并分散成颗粒。大渣块经破渣机X1401破碎，然后进入渣收集罐V1402。

排渣通过排渣程序进行。首先，渣锁斗V1403和渣收集罐V1402连通，收渣30分钟后隔离；然后渣锁斗V1403泄压，第一阶段通过14XV0021向火炬泄压，压力低报后（0.25MPa）后，通过14XV0019向S1601泄压，泄压至常压后，V1403向T1401排渣。排出的渣通过捞渣机和短、长短皮带输送至渣场。排渣结束后，V1403冲水，待液位高报后用高压氮气加压，压力条件满足后，再与V1402连通，完成一个循环。

二、排渣期间存在的问题

在渣锁斗V1403泄压及排渣后，主要存在着如下问题：

1.第一阶段泄压期间，由于压力在短时间内从3.9MPa泄至0.25MPa，高压气体经一个调节阀14PV0013A、一个开关阀14XV0008和孔板泄压，降压节流后水汽直接排放至火炬管线，因V1403内主要是渣水混合物，仅含有少量气体，在泄压时会带出部分渣水，渣水随气体进入火炬管线；V1403大约每小时排渣一次，经过多次排渣泄压累积，就有大量的水带入火炬管线，造成火炬管线带水严重，极容易在使用火炬管线时导致水击。为解决该问题，后来对火炬导淋进行加粗处理，但没有从根本上解决问题，火炬带水问题一直是影响我公司安全生产的一个重大隐患。

2.在第二阶段向气液分离器S1601泄压期间，压力从0.25Mpa泄至常压，由于安装14PV0013A阀时，阀体上带有较细的变径，将DN80的泄压管线变为DN40，气体通过该管段泄压较慢，而且变径处容易被气体夹带的渣水混合物堵塞，造成第二阶段泄压时间过长，影响正常排渣。

3.捞渣机不能正常工作。捞渣机原设计为单侧驱动、头部张紧方式。由于排查系统为间歇式排放，在高负荷的情况下（最高106%氧负荷）V1403的每次收渣量约为18吨，大量的渣在3分钟之内排进渣脱水槽T1401内，经常造成捞渣机瞬间负荷过高，单侧驱动链拉力过大，致使机头内部主轴偏斜，引起刮板偏斜，出现刮板卡滞滑道的现象，造成捞渣机超负荷跳车、刮板拉坏、链条拉断、减速机底座移位等故障，迫使进行临时排渣，检修捞渣机。

三、改造措施

1.为解决火炬管线带水问题，经过分析后决定在泄压管线14XV0021阀后增加一个旋风气液分离器，将V1403排放气直接通过该气液分离器放空。混合物从侧向进入分离器，分离出的气体通过顶部DN150的放空管线引至标高90m放空。分离出的液体分成两股，一股用底部DN150的管线排入渣脱水槽T1401内，以循环利用；另外一股在捞渣机故障时排入地沟，同时为了防止分离出的渣水堵塞底部排放管线，在排放管上增加一股DN50的循环水对管线进行冲洗。

为了在该气液分离器故障时不影响正常生产，在14XV0021阀后和气液分离器后分别安装一个插板阀，以便在火炬泄压和分离器泄压之间进行切换。

2.对于第二阶段泄压时间过长问题，拆除泄压管线上的压力调节阀14PV0013A，用同等管径DN80短节代替，取消第二阶段通过14PV0013A和14XV0019向U1600单元泄压，直接通过该气液分离器将V1403泄至常压。冲压时使用14PV0013B进行调节。这也避免了渣水进入后系统造成的影响。

最后对U1400的顺控程序14KS0001进行相应的变更，使之与现场改造相适应。

3.针对捞渣机经常因为拉偏导致断链的问题，将捞渣机由原来的单侧驱动改为双侧驱动，有效的解决了主轴偏斜的问题，从而使刮板卡滞、链条拉断等问题相应改善。另外将刮板数量增加，由原来的10环链装一块刮板改为8环链装一块，增大了捞渣量，使捞渣机的正常运行电流由原来的11A左右降至8A左右，提高了捞渣机的稳定运行时间。另外对原有的电控系统进行相应的调整，使之适应改造后的捞渣机运行。

四、结论

2018年5月系统大修期间，我们经过认真分析计算后，对渣系统泄压管道进行了全面的改造，后来开车及高负荷运行结果证明，改造完全成功，不但能完全满足生产要求，还彻底解决了火炬带水，捞渣机不能长周期运行的问题，消除了影响安全生产的重大隐患，为系统长周期稳定运行提供了保障。

随着对壳牌煤气化运行经验的不断积累，并通过国内同行和壳牌公司的技术交流，采取合理的技术创新和技改技措，我公司煤气化装置高负荷运行周期不断突破记录，截至目前气化炉满负荷负荷下运行最高160天。笔者相信国内壳牌煤气化装置会运行的越来越好。

作者简介：

刘保平，1983年6月出生，男，河南封丘人，，毕业院校 ：平顶山工学院，专科，助理工程师.