HT-L粉煤加压气化运行问题及优化探讨

黄伟，尹兴(黔西县黔希煤化工投资有限责任公司，贵州 毕节 551500)

0 引言

黔希煤化工投资有限责任公司是年产30万吨乙二醇，采用HT-L气流床气化工艺，它是一种并流气化，用高压二氧化碳气将粒度＜90 μm占85%的煤粉输送至气化炉内，粉煤在高于其灰熔点的温度下与气化剂(氧气+水蒸汽)发生燃烧和化学反应，其部分熔渣飞溅在水冷壁上形成以渣抗渣的动态平衡保护水冷壁，熔渣以液态的形式排出气化炉，为实现长周期安稳生产提高经济效益，于是对目前影响长周期安稳运行的瓶颈问题进行优化改进[1]。

1 水系统问题

1.1 碳涤塔给料泵供给问题

碳涤塔给料泵是气化关键的动设备，是系统水循环的纽带，运行好坏直接影响到气化炉能否长满优安稳运行。因文丘里除尘增湿增重的洗涤水由原来的激冷水泵供给改为洗涤塔给料泵供给，导致洗涤塔给料泵供水按原设计不能满足工艺生产要求，使供给量小于需求量约32 m3/h(泵体名牌标识162 m3/h ＜文丘里量46.6 m3/h+碳洗塔量125 m3/h+激冷室合成气出口喷淋水20.7 m3/h+渣锁斗充压时1.5 m3/h=193.8 m3/h)这时为满足生产需求，不可能每套系统的两台洗涤塔给料泵都运行，这样即增加生产成本又无备泵，且系统长周期运行得不到保障。其次高速离心泵故障率高、检修周期长、维修费用高，若两台泵中有其中一台故障，将无法满足生产供给水量，系统将被迫减负荷或停车处理。基于生产实际和节能降耗及长周期运行需求，最简最省最直接办法是将三套洗涤塔给料泵出口管互串(其他项目新增了一台多级离心泵，多级离心泵运行，高速离心泵备泵)，如图1所示。

图1 水系统前后改造对比

将三套系统的洗涤塔给料泵出口回流管线串联在一起，在回流管线上增加一个PV调节阀，就能满足两套气化炉系统运行只需开三台泵的工艺条件，而6台洗涤塔给料泵中只要有三台运行一台备泵就能满足生产需求；其次，当泵出口压力过高时可通过PV阀调节维持压力稳定，避免引起系统的波动，泵故障时也有足够的检修时间。这样既能维持系统长满优安稳运行又降低生产成本。

1.2 事故激冷水量不足之处

气化炉激冷水连续进入气化炉激冷环隙，主要作用是急速冷却高温合成气和保护下降管，当激冷水流量较低后无法起到保护冷却作用。750 t气化炉激冷水正常流量控制范围为150～250 m3/h，当激冷水流量低低低低106 m3/h，会导致激冷环水分布不均匀，烧坏下降管。气流床气化炉在水煤浆领域设置有事故激冷水，在激冷水出现故障时，打开事故激冷水替代激冷水作用，避免停车及损坏设备事故。航天炉对事故激冷水设计主要是在停车后保护下降管，无法起到避免停车作用，其原设计存在以下问题：(1)当过滤器出现堵塞，造成激冷水流量低，事故激冷水无法满足供给量；(2)当调节阀故障，造成激冷水流量低，事故激冷水无法满足供应；(3)当激冷水泵故障，开启事故激冷水后，流量压力和流量均达不到激冷水最低流量要求。

由于原事故激冷水由洗涤塔给水泵(高速离心泵)提供，在正常运行期间由于气化炉压力与高速离心泵出口压力的压差只有1 MPa，无法在8 s的时间内满足激冷水事故补水压力和流量。进而在原事故激冷水不变的情况下新增一条6.5 MPa中压锅炉水(MBW)作为事故激冷水，当激冷水流量低低低时，事故激冷水调节阀自动开，在2.5 MPa压差下事故激冷水可以快速满足激冷水量要求，将原事故激冷水联锁修改为：当激冷水流量低低低(135 m3/h)，自动开原始事故激冷水流量调节阀50%阀位和新增事故激冷水阀，关闭洗涤塔补水调节阀，以及激冷水流量低低低低(106 m3/h)触发气化炉大联锁停车修改为当激冷水流量低低低低(106 m3/h)与新增事故激冷水流量低低低低(106 m3/h)同时满足二选二条件触发气化炉大联锁停车，保证了气化炉的运行安全避免了停车。

1.3 激冷水管线进激冷环盲端积渣问题

将新增的锅炉水(MBW 6.0 MPa或PD 4.85 MPa)事故激冷水管线改接至激冷水管线一分二，二分四盲端处，同时在新增的事故管线上安装流量计和调节阀，用于正常生产时监测和调节加入量，而加入量只是激冷水加入量的一小部分，然而该调节阀需标定两个开度的流量，即正常生产时保证加入的量是一定的，若波动可能影响到激冷环进水分布不均，当无激冷水时，调节阀联锁开启瞬时达到设计的事故激冷水流量，维持气化炉安全稳定生产，即可消除止回阀、盲端死角处长期渣积沉结垢堵塞现象，同时防止了事故激冷水投用时渣进入激冷环环隙堵塞导致激冷水分布不均，也降低了激冷环、下降管冲刷磨蚀和改善了激冷室内传热传质环境状况及水质，延长了气化炉安全稳定运行周期，也节省了开停车的消耗，也有效管控了开停车次数和规避了开停车过程的风险，有效降低了企业的生产成本[2]。

2 沉降过滤系统问题

沉降槽底流泵过载出口管堵塞磨蚀调节阀卡等问题。由于沉降后渣浓度高，容易堵塞管道设备，磨损冲刷厉害极容易造成泵出口管道调节阀冲刷磨蚀，流量难以控制稳定，调节阀前易堵泵过载等问题，导致过滤机系统运行不稳定，沉降槽渣积多电流增大。长时间可能导致沉降槽搅拌器故障，引起沉降过滤系统崩溃，过滤机给料泵输送的渣浆浓度高，含固体颗粒多且粒径大。还经常拆检维修调节阀或更换新的调节阀，不但大大增加了生产成本而且影响着沉降过滤系统的运行，从而导致装置系统水质难控难调变差，气化炉长满优稳定运行得不到保障。根据生产实际问题将过滤机给料泵进行变频改造，同时取消调节阀，减少渣对管道冲刷磨蚀阀前堵塞，一是为了降低劳动强度，减少频繁停运，过滤系统消堵消漏，满足提高生产效率、提高设备自动化程度等要求；二是为了节约能源、降低生产成本，减少启动电流对电机和电网的冲击，延长了电机的使用寿命。使泵实现最大限度地节能运行，根据实际负荷情况自动控制泵出量，从而保证系统水质和沉降过滤系统的稳定运行。

3 渣水系统泄漏问题

本项目设计一台气化炉对应一套渣水系统，由于渣水系统黑水角阀容易堵塞、管道设备磨损冲刷厉害极容易造成渣水系统无法正常运行。当渣水系统故障后，对应气化炉只能面临停车处理，因此提出将三套渣水系统互相备用，当一套渣水系统故障后切换为另一套渣水系统使用，待故障处理完成后再切回使用，不影响气化炉运行。气化炉、洗涤塔黑水(4.0 MPa 214 ℃)含固量高达10%，固体颗粒粒径较大，很容易堵塞黑水角阀，对管道磨损严重，还会造成减压阀后管道、防冲人字挡板磨损变形。随着气化炉运行时间逐渐延长，渣水系统故障率不断上升，成为气化炉长周期稳定运行的瓶颈问题。针对渣水系统实际情况进行互备改造，当一套系统出现问题，可以切为备用系统运行，保证气化炉运行稳定，确保出现故障系统能够安全隔离交出检修，如图2所示，云线为改造内容。

图2 渣水互备改造

4 磨煤机出口管磨穿问题

磨煤机出口管线内衬有耐磨陶瓷的位置没有被磨穿，从磨机出口至第一个弯头处没加耐磨陶瓷的位置常被磨穿，被迫频繁倒磨并对出口管线进行补焊，补焊处是普通钢板，没有增加耐磨内衬，10 d左右又被煤粉磨穿了，严重影响了磨煤机长周期稳定运行，频繁倒磨影响下游工序的稳定运行同时增加生产成本和倒磨过程的风险。因此，对磨煤机出口管线增加耐磨陶瓷解决管线磨穿问题显得尤为必要，其改造如图3所示。

图3 磨机改造位置

通过改造后磨机出口管线均未被磨穿，耐磨陶瓷不脱落，也不会因磨机出口管线被磨穿而频繁倒磨补焊，不仅降低了检维修费用和倒磨检维修过程的安全风险，同时延长了磨机运行周期和消耗。

5 结语

通过以上工艺措施优化改进，解决了影响长周期运行的瓶颈，从根本上消除了隐患，也从根本上解决了问题，避免了一些设备故障和跑冒滴漏引起的停车，不仅降低了开停车和检维修过程中的风险，也为气化装置实现安稳长满优运行打下良好基础，达到了本质安全生产的目标，创造了最佳经济效益。