渭化水煤浆加压气化装置的运行及改进

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1、渭化水煤浆加压气化装置的运行及改进郑宝祥1，范立明1，2（1.渭河煤化工集团公司，陕西渭南；2.西安交通大学，陕西西安）2004-07-161  装置运行情况   我公司6.5MPa水煤浆加压气化年产300kt合成氨装置引进美国TEXACO公司PDP，由日本宇部兴产和化工部第六设计院完成详细工程设计。设计以陕西黄陵煤为原料，选用6.5MPa压力气化。气化炉两开一备，单炉投煤量650t/d，单炉产气量（CO+H2）为43000m3/h。   该装置自1996年2月23日第一次化工投料试车至今，运行了9个年头，运行性能良好，单炉生

2、产能力达到设计值。基本实现长周期稳定运行（单炉最长连续运行达51d），2003年装置连续运行189d。1.1  装置运行与设计工况比较   该装置原设计用黄陵煤，但由于黄陵煤灰熔点高，灰分高，难以稳定运行，于1997年7月改为甘肃华亭煤，实际煤种与设计差别大。现将煤质数据及运行数值比较列于表1、2。    从表1、2数据可知，虽然煤质与原设计差别很大，煤浆入炉量增加后仍能满足后工序用气量的要求。说明该装置适应性强，操作弹性大。1.2  炉砖使用情况   耐火砖是德士古水煤浆气化装置能否长周期运行的关键，因为耐火砖质量差或筑炉

3、质量差会导致炉壁超温，尤其是拱顶的筑炉要求很高，我公司气化炉出现过许多次拱顶超温现象，被迫停炉处理。再之，耐火砖使用寿命短，耐磨炉砖更换就频繁，更换炉砖不但给工厂造成损失，而且更换、养护、升温时间长达一月，在这一月里，没有备炉，给生产运行带来很大压力。我公司气化炉两开一备，最初耐火砖使用寿命仅为2000～4000h，且多次出现拱顶超温，导致生产运行相当被动。经过改进，现在耐火砖寿命长达20000h以上，不但解决了装置原来存在的问题，而且寿命超过了国外同类装置耐火砖的最好水平。1.3  开、停炉情况   开、停炉情况列于表3。从

4、表3可以看出，气化装置在我公司经历了一段艰难的历程。说明一个新技术、一套新装置，要达到长周期、高负荷运行，需要做大量的工作。即便是装置运行8年后的今天，在长周期、满负荷、稳定运行方面仍有大量的工作要做。   渭化装置投用以来，组织了国内众多单位参与攻关，解决了许多问题，我公司技术人员不断总结教训，完成了数百项技术改造项目，在此将介绍几个主要的改进，以便相互借鉴，共同提高。2 装置的问题及改进2.1 更换煤种   由于黄陵煤灰分高，灰熔点高，灰分中二氧化硅多，致使灰粘度较高，导致装置无法顺利排渣和正常运行。经过多方调查，最终选

5、择华亭煤。该煤灰分低，灰熔点低，煤质稳定。经试烧评价，该煤灰熔点比黄陵煤低50～80℃，煤中灰分含量少三分之一，大大减少了气化系统、排渣系统、灰水系统的事故停车次数，且生产稳定，运行工况良好，工艺参数平稳，实现了长周期稳定运行。2.2  激冷环堵塞及改进   由于激冷水通过激冷环的小孔喷出，沿下降管形成均匀水膜，保护下降管免受高温气体及灰渣的烧坏，因此，水的均匀分布及充足的水量是关键。而为了保证水均匀分布，激冷环上有24个φ15mm的小孔，以保证水均匀分布。但由于激冷水中含有悬浮物，易结垢，在整个激冷水管线形成10～30mm厚

6、的垢层，一旦脱落就会堵塞激冷环孔。且每次停车时，需将低温水直接切入激冷环（约为30℃），这样使原高温（约240℃）运行的管道迅速冷却。由于灰垢与金属具有不同的膨胀系数，附着于管道上的垢片脱落。脱落的垢片被水冲入激冷环中，堵塞小孔，造成激冷水分布不均，水量下降，严重时导致激冷室液位下降，不得不降负荷运行。而且严重影响下降管的寿命，并有结渣的危险。   为此，结合运行与维修的经验，采取了以下改进措施：①在管线的下方设置盲法兰，收集脱落的垢片；②在管线上增设清理口；③每次停炉后彻底清理激冷水过滤器后的管线；④彻底清洗激冷环和24个孔；⑤

7、拆除清洗激冷环的4个进水管；⑥坚持每次做水分布检查确认。采取以上措施后，再没有因激冷水量低而影响高负荷运行。2.3　　工艺气带灰带水   装置运行初期，出洗涤塔工艺气带灰带水严重，所夹带的灰水直接危害变换催化剂。多次因突然大量带水，来不及分离而导致催化剂进水、失活，不得不退气重新升温开车，严重影响催化剂寿命，如第一炉催化剂仅用了8个月，产合成氨50kt，给工厂造成巨大损失。  为此，组织相关单位的专家研究，采取如下改进措施：①在入变换工号前增加一分离器，使夹带的水及时分离排放，保障变换催化剂的安全；②将碳洗塔塔盘进行扩孔，由φ

8、6mm改为φ7mm；③增加碳洗塔塔顶除沫器排水管的数量，由φ40mm一根增加了3根；④碳洗塔升气管加长200mm；⑤激冷室升气管加长200mm；⑥降低碳洗塔及激冷室液位操作。通过以上改进，收到了良好的效果。   但我们认为，煤质好是防止带灰带水的