中天合創(chuàng)能源有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱(chēng)中天合創(chuàng))化工分公司氣化裝置作為項(xiàng)目的核心裝置,對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)行起著關(guān)鍵性的作用。氣化裝置引進(jìn)了GE公司煤氣化專(zhuān)利技術(shù),包括14臺(tái)氣化爐,單爐投煤量為1500t/d。自2016年9月開(kāi)車(chē)以來(lái),氣化裝置單爐連續(xù)運(yùn)行周期由30~50d逐漸提升到60d以上,2019年8月26日,9號(hào)氣化爐單爐連續(xù)運(yùn)行突破100d,創(chuàng)造了開(kāi)車(chē)以來(lái)氣化裝置單爐最長(zhǎng)連續(xù)運(yùn)行記錄。筆者結(jié)合該氣化爐長(zhǎng)周期運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)和探討。GE水煤漿氣化爐采用頂置單噴嘴氣流霧化技術(shù),工藝燒嘴為三通道內(nèi)外混水煤漿,外加燒嘴冷卻水結(jié)構(gòu),從內(nèi)至外3個(gè)通道內(nèi)介質(zhì)依次為中心氧氣、水煤漿及外環(huán)氧氣。GE水煤漿氣化爐工藝燒嘴的運(yùn)行周期一直制約著單爐運(yùn)行周期:一是進(jìn)入氣化爐運(yùn)行后期燒嘴壓差波動(dòng)大易觸發(fā)壓差低聯(lián)鎖;二是燒嘴本身壽命基本在60d左右。2016年開(kāi)車(chē)以來(lái),因氣化爐燒嘴壓差低引起氣化爐跳車(chē)占所有停爐事件的83.6%。由此可見(jiàn),燒嘴壓差在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),是制約氣化爐長(zhǎng)周期運(yùn)行的主要因素。為了延長(zhǎng)氣化爐燒嘴運(yùn)行周期,采用了高壓差燒嘴替代低壓差燒嘴。根據(jù)9號(hào)氣化爐投料初期運(yùn)行數(shù)據(jù),100%負(fù)荷時(shí)該高壓差燒嘴壓差可達(dá)538kPa,在運(yùn)行至后期燒嘴壓差雖然持續(xù)偏低,但是也能維持在50kPa以上。實(shí)踐表明高壓差燒嘴能有效避免燒嘴壓差低(≤20kPa)造成氣化爐跳車(chē)。自2018年更換高壓差燒嘴后,氣化爐燒嘴壓差低引起氣化爐跳車(chē)僅占所有停爐事件的26.7%,占比明顯下降,取得了較好效果。另外,為了延長(zhǎng)燒嘴運(yùn)行周期,與燒嘴維修廠(chǎng)家保持聯(lián)系,對(duì)燒嘴逐一建立檔案,掌握各個(gè)燒嘴的維修情況,重點(diǎn)關(guān)注燒嘴中間煤漿通道的磨損和燒嘴頭部的熱疲勞龜裂維修情況(見(jiàn)圖1、圖2)。
圖1 9號(hào)氣化爐燒嘴運(yùn)行101d頭部龜裂圖
圖2 9號(hào)氣化爐燒嘴運(yùn)行101d盤(pán)管圖
針對(duì)原料煤煤質(zhì)不穩(wěn)定的情況,采取以下措施:合格的煤漿對(duì)氣化爐能夠長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。在9號(hào)氣化爐運(yùn)行期間,為制備合格穩(wěn)定的煤漿,主要從兩方面著手:一方面以“多開(kāi)磨煤機(jī),單臺(tái)磨煤機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行”為原則,確保制得的煤漿濃度、黏度在工藝指標(biāo)范圍內(nèi);另一方面根據(jù)分析數(shù)據(jù)結(jié)果,對(duì)粒度分布較差的磨煤機(jī)適當(dāng)添加鋼棒,保證煤漿粒度分布合格,減少粗粒子數(shù)量。將供9號(hào)氣化爐煤漿的5號(hào)大煤漿槽煤漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)維持在60.5%~62.5%,黏度保持在500~1200cP。另外,要求由專(zhuān)人負(fù)責(zé)檢查磨煤機(jī)入口滾筒篩及粗粒子管線(xiàn)。(2)增加粗粒子沖洗及大煤漿槽排漿次數(shù)。為了防止因粗粒子堆積進(jìn)入小煤漿槽,進(jìn)而帶入大煤漿槽導(dǎo)致高壓煤漿泵單向閥卡澀,致使氣化爐跳車(chē),日常工藝管理上要求:沖洗磨煤機(jī)粗粒子次數(shù)由原來(lái)每班沖洗2次,增加至每班沖洗4次;大煤漿槽排漿由原來(lái)每班1次,增加至每班2次。通過(guò)以上措施,降低了高壓煤漿泵出現(xiàn)單缸不打量現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn)。(3)減少煤漿中夾帶鐵屑等雜質(zhì)進(jìn)入大煤漿槽。通過(guò)在磨煤機(jī)滾筒篩上增加磁鐵并定期清理磁鐵上的鐵質(zhì)物質(zhì),有效地減少了煤漿中夾帶的鐵絲、貼片等雜物。9號(hào)氣化爐單爐運(yùn)行期間未發(fā)生煤漿流量波動(dòng)問(wèn)題,為長(zhǎng)周期運(yùn)行奠定了扎實(shí)的設(shè)備基礎(chǔ)。(4)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡檢。工藝管理方面,要求巡檢過(guò)程中若是發(fā)現(xiàn)原料煤中煤矸石較多時(shí),及時(shí)匯報(bào)并調(diào)整磨煤機(jī)負(fù)荷;若是發(fā)現(xiàn)原料煤中攜帶雜質(zhì)時(shí),及時(shí)停機(jī)清理。渣水閃蒸系統(tǒng)包括4級(jí)閃蒸,分別為高壓閃蒸、低壓閃蒸、一級(jí)真空閃蒸和二級(jí)真空閃蒸。渣水經(jīng)4級(jí)閃蒸處理后送往沉降槽。高壓閃蒸和低壓閃蒸的作用為降低渣水溫度、濃縮渣水中固體含量、解吸少量酸性氣體及回收熱量;真空閃蒸的主要作用為進(jìn)一步降低渣水溫度、濃縮渣水中固體含量和解吸酸性氣體。在正常運(yùn)行過(guò)程中,氣化爐和洗滌塔產(chǎn)生的渣水經(jīng)高壓閃蒸角閥進(jìn)入高壓閃蒸罐,高壓閃蒸角閥后設(shè)置筒體,用以減緩高壓渣水對(duì)高壓閃蒸罐的沖擊。由于高壓閃蒸角閥前后壓差大,且渣水中含有大量固體顆粒,出高壓閃蒸角閥的高溫渣水瞬間發(fā)生汽化,高壓閃蒸角閥筒體內(nèi)介質(zhì)流速瞬間增大,加劇了高壓閃蒸角閥筒體的磨損,嚴(yán)重時(shí)高壓閃蒸角閥筒體被渣水磨穿,導(dǎo)致大量渣水外溢,嚴(yán)重影響現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境[2-3]。9號(hào)氣化爐開(kāi)車(chē)運(yùn)行2個(gè)月后,先后出現(xiàn)氣化爐排黑角閥磨穿、第一真空閃蒸罐至第二真空閃蒸罐閥(123LV09027)后筒體磨穿、低壓閃蒸罐至第一真空閃蒸罐閥(124LV09020)后三通磨穿,以及高壓閃蒸罐至低壓閃蒸罐閥(123LV09004)后緩沖桶底部盲蓋磨穿等現(xiàn)象,灰水排黑系統(tǒng)設(shè)備管道易磨穿嚴(yán)重制約了氣化爐的長(zhǎng)周期運(yùn)行。為此,氣化裝置在檢修時(shí)從以下4個(gè)方面著手應(yīng)對(duì)設(shè)備管道易磨穿等問(wèn)題:在停車(chē)檢修時(shí),對(duì)閃蒸角閥進(jìn)行徹底檢修,必要時(shí)進(jìn)行更換;對(duì)124LV09020三通、洗滌塔排黑角閥(123FV09193A/B)后三通、氣化爐排黑角閥(123LV09088A/B)三通進(jìn)行測(cè)厚,確保厚度大于10mm。檢修時(shí)對(duì)123LV09027閥后管道、123LV09088A/B閥后筒體底部盲蓋進(jìn)行更換并加固。在停車(chē)檢修時(shí),將高壓閃蒸罐至低壓閃蒸罐管道、低壓閃蒸罐至真空閃蒸罐管道的所有短節(jié)拆除,安排管道清洗,從而保證了長(zhǎng)周期運(yùn)行時(shí)排黑管道不堵塞,不影響氣化系統(tǒng)正常排黑。在停車(chē)檢修時(shí),安排清洗第一真空閃蒸罐除沫器,使設(shè)備運(yùn)行時(shí)正常閃蒸,汽水分離效果明顯。在日常巡檢中,對(duì)極易出現(xiàn)故障的位置如123LV09088A/B、124LV09020、124LV09004盲蓋加強(qiáng)巡檢。如發(fā)現(xiàn)泄漏,及時(shí)消除,避免漏點(diǎn)擴(kuò)大無(wú)法處理。例如在9號(hào)氣化爐運(yùn)行期間,發(fā)現(xiàn)124LV09004有漏點(diǎn),及時(shí)聯(lián)系帶壓堵漏人員并短時(shí)間排空高壓閃蒸罐液位,關(guān)閉124LV09004后實(shí)施了帶壓堵漏,經(jīng)2h的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè),124LV09004漏點(diǎn)打壓堵漏成功,漏點(diǎn)得到有效控制,運(yùn)行得到了保障。氣化裝置要求中控操作人員觀(guān)察閃蒸系統(tǒng)的真空度,及時(shí)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。(4)落實(shí)排黑管道的在線(xiàn)測(cè)厚。對(duì)管道磨損情況進(jìn)行掌握,如發(fā)現(xiàn)有磨損較嚴(yán)重的管道應(yīng)及時(shí)更換,或者在線(xiàn)貼板加強(qiáng),保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。氣化爐運(yùn)行至后期,燒嘴壓差波動(dòng)導(dǎo)致煤漿燃燒不充分,爐子渣量約等于正常運(yùn)行時(shí)候的1.5~2.0倍,此時(shí)細(xì)微的灰渣從鎖斗循環(huán)泵入口進(jìn)入到泵過(guò)濾器,使其堵塞,造成鎖斗循環(huán)泵不打量,從而導(dǎo)致氣化爐堵渣[4-5]。為減少堵渣現(xiàn)象,日常管理上必須保證鎖斗循環(huán)泵備泵良好,每個(gè)月必須切換備泵1次,以保證備泵處于良好的備用狀態(tài)。為使123FV09193A/B運(yùn)行無(wú)故障,通過(guò)9號(hào)氣化爐運(yùn)行實(shí)踐,一直保持雙角閥運(yùn)行可減少單個(gè)角閥的磨損量,在長(zhǎng)達(dá)100d的運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生洗滌塔排黑角閥磨穿的事件。為此,在日常管理中必須確保123FV09193A/B雙角閥通暢。如果投料后角閥堵塞,應(yīng)及時(shí)在線(xiàn)處理,在平常運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)時(shí)刻關(guān)注過(guò)量情況較差的角閥,及時(shí)調(diào)整閥門(mén)開(kāi)度以實(shí)現(xiàn)角閥暢通。通過(guò)調(diào)整9號(hào)氣化爐灰水系統(tǒng)的負(fù)荷,將氣化爐排黑體積流量減少到180m3/h左右,洗滌塔排黑體積流量控制在50m3/h左右時(shí),氣化爐運(yùn)行平穩(wěn)。灰水中鈣鎂離子的結(jié)垢情況與灰水的pH直接相關(guān)?；宜膒H越高,結(jié)垢越嚴(yán)重,結(jié)垢的可能性越大。在灰水pH不變的情況下,灰水中的鈣離子濃度越高,結(jié)垢的可能性越大。密切關(guān)注氣化水系統(tǒng)pH、氨氮含量、電導(dǎo)率、化學(xué)需氧量(COD)、懸浮物(SS)含量、氯離子含量、溶解固體含量、總堿及總硬等指標(biāo),使pH盡可能保持在7左右,適當(dāng)調(diào)整分散劑、絮凝劑用量以改善灰水水質(zhì),增加灰水水質(zhì)分析頻次到每天1次,從而改善激冷水水質(zhì),保護(hù)氣化爐下降管。在檢修過(guò)程中,尤其是洗滌塔作業(yè)時(shí)必須做到“工完、料凈、場(chǎng)地清”,避免檢修垃圾掉入洗滌塔內(nèi),造成管道或角閥卡澀,影響氣化爐平穩(wěn)運(yùn)行。在檢修過(guò)程中,對(duì)于防沖板的檢查應(yīng)格外注意,及時(shí)貼板補(bǔ)焊,盡量避免洗滌塔本體被沖刷。若發(fā)現(xiàn)抽負(fù)能力較差,應(yīng)及時(shí)檢修真空泵。對(duì)于除沫器,每次檢修應(yīng)徹底清洗干凈,避免氣化爐在運(yùn)行中因除沫器堵塞而影響真空閃蒸的抽負(fù)能力。氣化爐中激冷環(huán)、上升管、下降管作為德士古氣化爐的主要內(nèi)件之一,對(duì)安裝的要求高。只有從預(yù)防做起,工藝人員、設(shè)備人員都做到精心、重視,才能使氣化爐生產(chǎn)長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。調(diào)整氣化爐負(fù)荷過(guò)于頻繁、調(diào)整幅度過(guò)大會(huì)加劇氣化爐的燒嘴環(huán)隙磨損。保持后期的氣化爐負(fù)荷穩(wěn)定對(duì)于氣化爐長(zhǎng)周期運(yùn)行非常有必要。為避免負(fù)荷波動(dòng)對(duì)氣化爐運(yùn)行的影響,9號(hào)氣化爐在運(yùn)行初期時(shí)基本保持100%負(fù)荷不變,運(yùn)行第50天以后基本保持95%負(fù)荷運(yùn)行。其間,由于燒嘴壓差持續(xù)波動(dòng)且在低位運(yùn)行、更換123KV09027、角閥磨損嚴(yán)重以及鎖斗循環(huán)泵入口過(guò)濾器堵塞等,運(yùn)行86d后對(duì)負(fù)荷進(jìn)行了調(diào)整,維持負(fù)荷在90%運(yùn)行,運(yùn)行第94天至第101天負(fù)荷基本維持在85%(見(jiàn)圖3)。
圖3 9號(hào)氣化爐運(yùn)行周期負(fù)荷調(diào)整圖
9號(hào)氣化爐運(yùn)行期間保持氧煤比在485~495運(yùn)行,在線(xiàn)分析甲烷體積分?jǐn)?shù)控制在950×10-6~1200×10-6,中心氧在高負(fù)荷保持約33%閥位運(yùn)行,低負(fù)荷保持31%閥位運(yùn)行。工藝管理上要求加強(qiáng)渣口壓差、氣化爐液位、托磚板熱偶、錐底磚熱偶的監(jiān)控,特別是對(duì)爐壁溫度的監(jiān)控。GE氣化爐的運(yùn)行過(guò)程需要對(duì)溫度進(jìn)行合理控制。當(dāng)爐溫比較低時(shí),熔渣的流動(dòng)性會(huì)變差,容易產(chǎn)生結(jié)疤。結(jié)疤會(huì)直接分流經(jīng)過(guò)的水流,影響到水膜,容易造成下降管結(jié)疤處溫度過(guò)高,造成下降管損壞或者變形。結(jié)疤處會(huì)聚集更多的熔渣,面積不斷增大,堵塞下降管的通路。當(dāng)下降管局部堵塞時(shí),合成氣的流速變大,導(dǎo)致合成氣帶灰嚴(yán)重,進(jìn)一步加速下降管的堵塞,直接造成熱應(yīng)力的不均勻。當(dāng)下降管變形嚴(yán)重時(shí),甚至容易出現(xiàn)爆裂、穿孔現(xiàn)象。爐溫過(guò)高會(huì)直接影響到熔渣的流速,下降管承擔(dān)的熱負(fù)荷也變大,使得合成氣的溫度過(guò)高,容易造成水膜變薄,造成下降管局部高溫,產(chǎn)生裂紋、變形、穿孔。中天合創(chuàng)9號(hào)氣化爐連續(xù)運(yùn)行超過(guò)100d,為氣化爐的長(zhǎng)周期運(yùn)行積攢寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。氣化裝置連續(xù)運(yùn)行有很多制約條件,需要克服很多技術(shù)瓶頸。任何一個(gè)小的技術(shù)難題都會(huì)導(dǎo)致氣化爐無(wú)法長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)行。在過(guò)去的運(yùn)行記錄中,反復(fù)總結(jié)氣化爐長(zhǎng)周期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),通過(guò)調(diào)研和改造高壓灰水泵管線(xiàn)、采用高壓差燒嘴等一系列舉措,確保了氣化爐長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。
由于氣化裝置管線(xiàn)多且復(fù)雜,操作工每次巡檢都要帶著四合一檢測(cè)儀,一邊巡檢一邊檢查管線(xiàn)跑冒滴漏情況。特別是粗煤氣、氧氣、燃料氣這類(lèi)易燃易爆的氣體,一旦發(fā)生泄漏后果不堪設(shè)想。氣化爐穩(wěn)定運(yùn)行除了精細(xì)的操作還需要良好的設(shè)備基礎(chǔ),其中關(guān)鍵設(shè)備及部件是制約氣化爐運(yùn)行的瓶頸,如高壓煤漿泵、工藝燒嘴、爐磚、鎖渣閥和黑水角閥等,這些重點(diǎn)監(jiān)控部件一旦出現(xiàn)問(wèn)題很容易導(dǎo)致氣化爐停車(chē)。為確保這些部件正常,必須做好日常維護(hù)工作,出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理,以確保設(shè)備處于良好的運(yùn)行工況。
