德士古氣化裝置運(yùn)行總結(jié)

德士古氣化裝置運(yùn)行總結(jié)許令奇，陳迎(安徽淮化集團(tuán)，安徽淮南232038)2002-11-16

淮化"18·30”工程是新建的一套年產(chǎn)180kt合成氨、300kt尿素的生產(chǎn)裝置。其中氣化局部采用美國(guó)德士古公司水煤漿加壓氣化工藝，是國(guó)內(nèi)繼山東魯南化肥廠、上海焦化、渭河化肥廠之后投運(yùn)的第四套水煤漿加壓氣化裝置。裝置包括二套磨煤系統(tǒng)、三臺(tái)氣化爐及一套灰水處理系統(tǒng)。氣化爐為二開(kāi)一備。氣化壓力為4.0MPa，生產(chǎn)能力為1264km3／d的H2+CO氣。裝置于2000年8月進(jìn)行化工試車，至2002年4月已運(yùn)行一年半時(shí)間，其間對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了大小幾十項(xiàng)改造，并成功地進(jìn)行了義馬煤中配入華亭煤、石油焦的試燒工作，運(yùn)行顯示該裝置具有生產(chǎn)能力大，平安穩(wěn)定，操作彈性大的優(yōu)點(diǎn)，截止2002年4月，已累計(jì)生產(chǎn)合成氨250kt。1

試車及氣化裝置運(yùn)行情況1.1

制漿試車

1999年11月對(duì)制漿系統(tǒng)首先進(jìn)行試車，通過(guò)對(duì)磨機(jī)加棒級(jí)配的變化和對(duì)添加劑量的調(diào)整，制出了完全符合德士古氣化要求的水煤漿，磨機(jī)試車制漿的級(jí)配見(jiàn)表1。1.2

氣化試車

氣化裝置于2000年8月9日進(jìn)行單臺(tái)爐試車。分二個(gè)階段，第一階段(2000.8.9～8.17)單臺(tái)氣化爐60％負(fù)荷運(yùn)行，合成氣放空到火炬，該階段九天時(shí)間，3＃氣化爐投料5次，全部取得成功。第四次停車時(shí)，在未換德士古燒嘴，未重新升溫的情況下，連投成功?；ぴ囓嚨诙A段(2000.9.19～10.9)，啟動(dòng)二臺(tái)氣化爐，合格煤氣進(jìn)入下游工序并打通合成氨流程，轉(zhuǎn)入試生產(chǎn)階段。1.3

裝置運(yùn)行情況及技術(shù)指標(biāo)

氣化裝置從2000年8月9日第一次投料起，至2002年4月，3臺(tái)氣化爐共投料78次，累計(jì)運(yùn)行23861h，單爐連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間為1154h，一年多來(lái)三臺(tái)氣化爐的開(kāi)停車情況見(jiàn)表2，造成氣化爐停車原因見(jiàn)表3。運(yùn)行過(guò)程中，針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)裝置進(jìn)行了幾十項(xiàng)技術(shù)改造，積累了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)，并分別于2000年11月進(jìn)行了義馬煤配入50％華亭煤的試燒，2002年3月配入20％石油焦的試燒工作，皆取得了成功。另外，公司還在試驗(yàn)室進(jìn)行了數(shù)十種配煤的成漿試驗(yàn)，為更進(jìn)一步拓展德士古氣化用煤打下了根底。氣化爐運(yùn)行具有代表性的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表4。2

煤質(zhì)情況

德士古煤氣化工藝的特點(diǎn)之一是對(duì)煤種的適應(yīng)性廣。但從國(guó)內(nèi)四個(gè)生產(chǎn)廠家運(yùn)行情況來(lái)看，要保證系統(tǒng)長(zhǎng)周期、穩(wěn)定運(yùn)行，煤質(zhì)的好壞有很大的影響。確切地說(shuō)灰分低、灰熔點(diǎn)低、粘溫特性好的煤比擬適應(yīng)德士古氣化。我公司設(shè)計(jì)用煤為義馬煤，義馬煤成漿性較好，但灰分、灰熔點(diǎn)較高，且煤質(zhì)極不穩(wěn)定，所以開(kāi)車不久，我公司就在義馬煤中摻入50％華亭煤試燒并取得成功。進(jìn)入2001年后，義馬煤煤質(zhì)逐漸惡化，灰分高時(shí)可達(dá)30％，灰熔點(diǎn)高達(dá)1400℃，嚴(yán)重制約了氣化裝置正常運(yùn)行，表現(xiàn)為1＃、3＃爐下降管燒結(jié)，氣化爐爐磚蝕損嚴(yán)重，鎖斗循環(huán)泵運(yùn)行質(zhì)量大大下降，撈渣機(jī)掉鏈頻繁，灰水系統(tǒng)運(yùn)行困難，給整個(gè)生產(chǎn)和管理帶來(lái)極為被動(dòng)的局面。為此我公司及時(shí)調(diào)運(yùn)一批石油焦，摻入義馬煤中，使整個(gè)原料的灰分下降到17％～20％，灰熔點(diǎn)在1250～1300℃，逐漸使生產(chǎn)恢復(fù)正常。3

鎖渣系統(tǒng)運(yùn)行情況

鎖渣系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量與煤質(zhì)和氣化工藝狀況有很大關(guān)系。運(yùn)行一年多來(lái)，遇到的問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面。

3.1

破渣機(jī)密封漏大

破渣機(jī)填料原來(lái)采用聚四氟乙烯填料。從使用效果看，不太理想，后改為石墨填料，效果較好。工況穩(wěn)定時(shí)，破渣機(jī)運(yùn)行較穩(wěn)定。當(dāng)操作爐溫較低或燒嘴異常造成偏噴時(shí)，有大塊渣落下，造成破渣機(jī)負(fù)荷波動(dòng)大，損壞密封填料，造成軸封漏。3.2

鎖斗循環(huán)泵損壞、排渣閥(XV1310)漏大

鎖斗循環(huán)泵由于煤質(zhì)原因，6臺(tái)泵泵體先后都出現(xiàn)裂紋。自開(kāi)車以來(lái)由于義馬煤灰分一直都居高不下，渣量多，熱負(fù)荷大，鎖斗水溫比設(shè)計(jì)值高40℃左右，鎖斗循環(huán)泵運(yùn)行工況較差，運(yùn)行質(zhì)量下降，并經(jīng)常出現(xiàn)機(jī)封漏大的情況，給生產(chǎn)帶來(lái)不安定因素。同樣，因煤質(zhì)不穩(wěn)定，渣量多，且時(shí)常有大塊渣，鎖斗水溫高，對(duì)排渣閥XV1310沖刷嚴(yán)重，造成XV1310密封面損壞，XV1310泄漏大，被迫單爐停車。3.3

破渣機(jī)上渣架橋

破渣機(jī)上架橋有兩種情況，一種為細(xì)渣架橋；另一種為有大塊渣落在破渣機(jī)而架橋。對(duì)前一種架橋的處理一般采取翻開(kāi)泄壓閥XV1315，利用差壓形成短時(shí)間大量水流通道，把渣帶下來(lái)，處理效果較好；但對(duì)后一種架橋這種處理效果不太明顯，采用P1407反沖水效果較好。架橋嚴(yán)重時(shí)，兩種處理手段都不能奏效，需及時(shí)停車處理。3.4

撈渣機(jī)掉鏈

撈渣機(jī)掉鏈?zhǔn)且驗(yàn)樨?fù)荷過(guò)大或是有大渣夾在導(dǎo)輪上，使鏈條受力不勻，導(dǎo)致掉鏈。掉鏈處理較為困難，要翻開(kāi)渣池倉(cāng)門，人工進(jìn)去去除積渣，才能使鏈條復(fù)位，一般需1～2h，這時(shí)鎖斗處于集渣狀態(tài)，必須減負(fù)荷才行。

我公司因煤質(zhì)原因，鎖渣系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量不太好。開(kāi)車一年多來(lái)，有7次因鎖渣系統(tǒng)故障而停車，占開(kāi)停車總數(shù)的10％左右。4

灰水處理系統(tǒng)運(yùn)行情況

灰水處理系統(tǒng)對(duì)穩(wěn)定氣化操作很關(guān)鍵。我公司灰水系統(tǒng)采用二級(jí)閃蒸，流程簡(jiǎn)單，操作方便，且氣化爐排黑水和碳洗塔排黑水分開(kāi)進(jìn)高壓閃蒸罐，很好地解決了氣化爐和碳洗塔共用同一黑水排放總管而使碳洗塔黑水管線堵的現(xiàn)象。但長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，閃蒸罐及管壁出現(xiàn)結(jié)垢，真空閃蒸除沫器堵塞嚴(yán)重。操作不穩(wěn)定時(shí)，壁垢脫落堵塞管道或卡住閥門，導(dǎo)致閃蒸罐液位高、滿人換熱器，使換熱器效率變差，灰水質(zhì)量下降，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。一般運(yùn)行3個(gè)月必須停車清理閃蒸系統(tǒng)，這已成為影響系統(tǒng)長(zhǎng)周期運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一。5

燒嘴壽命

氣化噴嘴是德士古煤氣化工藝的核心設(shè)備，噴嘴運(yùn)行初期，霧化效果好，氣化成分穩(wěn)定，系統(tǒng)工況穩(wěn)定。運(yùn)行到后期，噴嘴頭部變形，霧化效果不好，氣體成分變化較大，有效氣成分下降，特別是發(fā)生偏噴時(shí)，使局部溫度過(guò)高，燒壞熱偶，嚴(yán)重時(shí)，發(fā)生竄氣，導(dǎo)致?tīng)t壁超溫。噴嘴的運(yùn)行質(zhì)量和使用壽命直接決定氣化運(yùn)行周期。我公司由于煤質(zhì)等原因，噴嘴使用壽命偏低，運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的不到2個(gè)月，最短時(shí)只有7天，嚴(yán)重制約了系統(tǒng)的長(zhǎng)周期運(yùn)行。延長(zhǎng)噴嘴的使用壽命，已成為目前急需解決的問(wèn)題，目前我們正在對(duì)燒嘴進(jìn)行改造，其使用效果要待以后實(shí)踐來(lái)證明。6

耐火磚壽命

換一次向火面耐火磚，拆卸、筑爐、烘爐、檢查、試壓用時(shí)近二個(gè)月，嚴(yán)重影響備爐工作，所以必須選用較好的耐火磚，筑爐時(shí)嚴(yán)格把好質(zhì)量關(guān)，使用過(guò)程中嚴(yán)格控制氣化爐操作溫度，盡量延長(zhǎng)耐火磚的使用壽命。我公司三臺(tái)爐磚全部使用法國(guó)薩瓦公司生產(chǎn)的鉻鋁鋯磚，使用效果較好，至今三爐耐火磚使用時(shí)間都在8000h左右，爐磚使用情況見(jiàn)表5。

影響氣化爐耐火磚使用壽命的因素很多，根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)主要有以下幾方面。

(1)煤質(zhì)

煤中灰分含量高，渣多，對(duì)爐磚的沖刷大，在其他工藝條件相同的情況下，其使用壽命就短。

(2)燒嘴

燒嘴運(yùn)行質(zhì)量對(duì)爐磚的影響很大，特別是燒嘴偏噴時(shí)，造成爐磚局部溫度過(guò)高，局部磚蝕損相當(dāng)嚴(yán)重。

(3)操作溫度

在正常生產(chǎn)條件下，耐火磚外表有一層煤渣層，溫度低時(shí)渣層較厚，溫度高時(shí)渣層較薄，適當(dāng)?shù)脑鼘涌梢詼p緩氣體和熔渣的沖刷。

(4)開(kāi)停車次數(shù)

開(kāi)停車時(shí)，爐內(nèi)溫度存在一個(gè)由低到高或由高到低的過(guò)程，溫度變化太快、太大，對(duì)耐火磚是非常有害的，有時(shí)甚至?xí)?dǎo)致耐火磚因受力不勻而開(kāi)裂損壞，故生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)盡量做到減少開(kāi)停車次數(shù)。

進(jìn)口磚價(jià)格昂貴，用國(guó)內(nèi)磚替代進(jìn)口磚已勢(shì)在必行，其他廠家都已成功試用了國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的耐火磚，效果較好，這方面工作我們也正在做。7

存在問(wèn)題

7.1

煤質(zhì)問(wèn)題

從開(kāi)車以來(lái)，煤質(zhì)問(wèn)題一直困繞著我們。從理論上說(shuō)，德土古氣化對(duì)煤種的適應(yīng)性較廣，但在實(shí)際運(yùn)行中，要保證系統(tǒng)長(zhǎng)周期穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，煤的質(zhì)量是一個(gè)至關(guān)重要的因素。具體地說(shuō)，灰分小于15％，灰熔點(diǎn)小于1300℃，成漿性能好的煤比擬適合氣化。煤中的灰分雖不直接參加氣化反響，但要消耗反響熱，增加氧耗、煤耗。德土古氣化為液態(tài)排渣，灰熔點(diǎn)高，操作溫度就高，不利于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。改變煤質(zhì)狀況，用適宜的原料煤替代義馬煤已成穩(wěn)定生產(chǎn)、保證氣化長(zhǎng)周期、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的當(dāng)務(wù)之急，這方面的工作我們一直在做，并取得了一定的成功經(jīng)驗(yàn)。7.2

中心氧量偏低，且無(wú)調(diào)節(jié)手段

國(guó)內(nèi)四個(gè)德土古氣化廠家采用的噴嘴都為三通道結(jié)構(gòu)，中間一層走煤漿，中心和外層走氧氣。中心氧有提高煤漿霧化效果、控制黑區(qū)長(zhǎng)短的作用。所以中心氧量應(yīng)是可調(diào)節(jié)的。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，中心氧量應(yīng)占總氧量的8％～20％，最正確值在12％左右，我公司中心氧偏低，滿負(fù)荷時(shí)缺乏8％，且無(wú)調(diào)節(jié)手段，運(yùn)行時(shí)對(duì)燒嘴使用壽命、爐磚、有效氣體成分、碳轉(zhuǎn)化率都有影響。為解決這一問(wèn)題，我們做了以下改良：(a)外環(huán)氧管增加一個(gè)限流孔板；(b)撤除中心氧管上截止閥；(c)擴(kuò)大燒嘴中心氧管口直徑。改良后取得了一定的效果，使中心氧占總氧流量的10％。7.3

碳洗塔帶水

和國(guó)內(nèi)其他三個(gè)廠家一樣，我公司在開(kāi)車后，一直存在著碳洗塔帶水問(wèn)題，表現(xiàn)為變換爐之前煤氣別離器別離冷凝液量大，合成氣中灰含量大，帶入變換爐后，影響變換催化劑的活性，降低了催化劑的使用壽命。經(jīng)過(guò)總結(jié)分析后，對(duì)碳洗塔作了以下改造：(a)篩板擴(kuò)孔，篩孔由φ6mm擴(kuò)到φ7mm，增加篩孔面積，降低氣體穿孔速度；(b)增加一組除沫器，將除沫器由原來(lái)的三組改為四組。經(jīng)改造后效果較明顯，但能否徹底地解決帶水問(wèn)題，還有待以后實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證。7.4

燒嘴問(wèn)題

屢次燒嘴損壞拔出后都發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題：(a)燒嘴頭部端面有燒裂痕跡；(b)中外兩套管管口龜縮在一起，造成氧氣走偏流。針對(duì)以上情況，我們從兩方面著手改造；一是增大中心管口通徑，減小阻力，增大中心氧量，使火焰黑區(qū)變長(zhǎng)