Shell煤氣化裝置飛灰過濾器濾芯損壞原因及維護(hù)措施

李準(zhǔn) 楊勇 上官國青 馬海騰（河南開祥化工有限公司，河南 三門峽 472300）

Shell煤氣化屬于第二代煤氣化技術(shù)，采用氣流床加壓氣化、液態(tài)排渣、干灰脫除的形式。在殼牌煤氣化工藝中,飛灰過濾器是一項(xiàng)薄弱環(huán)節(jié)，從氣化爐出來含大量飛灰的粗合成氣經(jīng)飛灰過濾器過濾后，粗合成氣中的灰含量一般≤2mg/Nm3。如果濾芯破裂或失效，將造成大量飛灰進(jìn)入下游工藝系統(tǒng)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的停車。因此為保證系統(tǒng)長周期、穩(wěn)定運(yùn)行，必須加強(qiáng)對飛灰過濾器的維護(hù)工作。

1.飛灰過濾器設(shè)備簡介及工作原理

飛灰過濾器是Shell煤氣化裝置中的重要設(shè)備，其設(shè)備參數(shù)見表（1）。工作原理是從氣化爐送過來的溫度為340℃、壓力為3.96MPa的粗合成氣，通過飛灰過濾器的過濾，潔凈的合成氣從過濾器頂部出來送往下游系統(tǒng)。飛灰在濾芯外壁上堆積形成濾餅，在反吹系統(tǒng)的作用下，濾餅被吹落至容器下部的灰斗內(nèi)（圖1），經(jīng)過處理排至灰?guī)?，目前Shell煤氣化裝置飛灰過濾器廣泛使用的濾芯為陶瓷濾芯和金屬濾芯。

表1 設(shè)備參數(shù)簡介

圖1 飛灰過濾器工作原理簡圖

2.飛灰過濾器濾芯損壞原因

2.1 安裝問題

濾芯破損有很大一部分原因是安裝問題，濾芯屬于易損件，安裝中易造成濾芯的損壞。在安裝前管板上部及濾芯支架沒有清理干凈，新濾芯一經(jīng)使用將會造成污染或損壞。安裝過程中濾芯壓板沒有壓到位，安裝垂直度以及反吹管口、文丘里、濾芯同心度不好，固定不牢[1]等，在運(yùn)行中濾芯將會產(chǎn)生晃動造成損壞。安裝結(jié)束后沒有對安裝效果進(jìn)行有效檢查，對安裝過程中可能存在的不足未進(jìn)行排除，裝置運(yùn)行后造成濾芯的損壞。部分廠家由于濾芯的造價等原因，對新舊濾芯進(jìn)行混裝使用，因新舊濾芯通透性存在差別，濾芯負(fù)荷[2]不一致導(dǎo)致濾芯折損。

2.2 閥門故障

反吹系統(tǒng)是飛灰過濾器的重要組成部分，如果反吹閥出現(xiàn)故障，特別是無法打開的時候，反吹就無法進(jìn)行，濾芯無法得到清潔，灰塵持續(xù)附著在濾芯上，最終會形成架橋（大約一小時），而架橋的發(fā)生很可能導(dǎo)致濾芯斷裂。常見的反吹閥故障的原因?yàn)榉创甸y閥桿斷，閥芯脫落，電磁閥故障等，使反吹閥無法動作。反吹閥響應(yīng)速度≤250ms，使得產(chǎn)生的反吹氣流量不足，反吹閥出現(xiàn)泄漏，使得反吹壓差達(dá)不到3-4MPa。

2.3 工藝操作

系統(tǒng)開車階段過快的升壓升負(fù)荷與停車時快速的泄壓吹掃，會對飛灰過濾器造成沖擊，并使系統(tǒng)溫差過大，導(dǎo)致濾芯的損壞。因此在開停車階段或工藝波動的情況下，要嚴(yán)格控制升降壓速率在規(guī)定的范圍內(nèi)。爐溫控制偏低，會使大量未反應(yīng)的煤粉進(jìn)入飛灰過濾器，粘附在濾芯表面，長時間運(yùn)行使得濾芯損壞。

2.4 重要的反吹條件沒有達(dá)到

重要的反吹條件沒有達(dá)到，將導(dǎo)致濾芯上附著的飛灰得不到有效移除，進(jìn)而形成架橋，架橋后濾芯斷裂的風(fēng)險非常高。重要的反吹條件中反吹氣的溫度沒有達(dá)到225℃的要求，會導(dǎo)致過濾器、濾餅受潮，反吹氣無法將濾餅吹掉，形成架橋。反吹氣壓力不穩(wěn)定，導(dǎo)致過濾器清潔效率低。反吹氣含油，導(dǎo)致濾芯內(nèi)部受到污染，堵塞濾芯孔道，反吹效率降低。

3.維護(hù)措施

3.1 設(shè)備安裝

設(shè)備安裝前制定安裝方案，嚴(yán)格按照方案執(zhí)行，并將飛灰過濾器內(nèi)部清理干凈，防止安裝過程中殘余飛灰對濾芯造成污染。安裝過程中要求施工人員加倍小心，輕拿輕放，以免濾芯產(chǎn)生肉眼無法發(fā)現(xiàn)的暗傷。安裝后檢查工作，確保反吹管口、文丘里、濾芯同心度[3]以及它們與隔板的同心度達(dá)到規(guī)范要求，濾芯是否產(chǎn)生裂紋等。

3.2 閥門監(jiān)控與維護(hù)

加強(qiáng)反吹閥的日常巡檢與維護(hù)，中控要對反吹系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)密切監(jiān)控，確保工作狀態(tài)和反吹效果。如果閥門出現(xiàn)故障，影響濾芯的使用，應(yīng)立即啟動反吹閥故障應(yīng)急預(yù)案，防止濾芯的損壞和系統(tǒng)停車。

3.3 工藝操作優(yōu)化

開車之前，氣化爐沒有壓力時，設(shè)定反吹壓力為1.0MPa，氣化爐點(diǎn)火前1小時設(shè)定反吹氣壓力為2.0MPa，氣化爐正常情況下，設(shè)定反吹壓力為氣化爐壓力的2倍，最低不低于1.8倍，停車后，氣化爐沒有壓力時設(shè)定反吹氣壓力為2.0MPa。

正常運(yùn)行時，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)工藝條件進(jìn)行操作，嚴(yán)禁飛灰過濾器長時間超負(fù)荷運(yùn)行。嚴(yán)控系統(tǒng)壓力波動，避免瞬時大氣量對濾芯造成沖擊損傷，保證系統(tǒng)升壓速率≤0.05MPa/min，降壓速率≤0.15MPa/min，以維護(hù)濾芯正常機(jī)械強(qiáng)度。氣化爐溫度操控要適中，避免溫度太高，導(dǎo)致細(xì)渣帶到飛灰過濾器對濾芯造成損壞。開車初期氧碳比盡量提高，正常運(yùn)行時禁止?fàn)t溫偏低，用以減少未燃盡的煤粉進(jìn)入濾芯，影響濾芯通透性。同時保持渣池和洗滌塔液位的穩(wěn)定，操作液位維持在50%左右，防止氣化爐合成氣帶水，使得飛灰的粘度增大，導(dǎo)致飛灰粘結(jié)在濾芯外膜上，造成反吹壓差增大，致使濾膜損壞或?yàn)V芯斷裂。

長期停車不進(jìn)人情況下關(guān)閉人孔，防止空氣進(jìn)入濾芯受潮。開停車當(dāng)中，盡量縮短開蒸噴時間。盡量確保煤種的穩(wěn)定，煤粉粒度嚴(yán)格按照指標(biāo)控制，以保證飛灰性質(zhì)的穩(wěn)定，防止產(chǎn)生較大的飛灰含量與較高的粘結(jié)指數(shù)。

3.4 保證合適的參數(shù)

飛灰過濾器穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境，要求合成氣流量、壓力、溫度、灰分等操作參數(shù)在正常操作范圍內(nèi)。反吹系統(tǒng)的正常運(yùn)行需要溫度、壓力參數(shù)[4]在指標(biāo)范圍內(nèi)，并且反吹氣干燥、無油、無顆粒物。

3.5 加強(qiáng)監(jiān)控

正常生產(chǎn)時中控人員密切監(jiān)控飛灰過濾器的反吹的趨勢、壓力、壓力降、反吹氣溫度等重要參數(shù)，現(xiàn)場工藝，電儀、機(jī)械人員定期巡檢維護(hù)反吹系統(tǒng)，并做好巡檢記錄工作，保證飛灰過濾器的穩(wěn)定運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)異常及時匯報。

3.6 制定預(yù)案

預(yù)案的制定可有效應(yīng)對飛灰過濾器在運(yùn)行中存在的諸多突發(fā)事件，發(fā)生頻率較多的有反吹閥無法打開，反吹閥打開后無法關(guān)閉，反吹壓力突降，PLC控制系統(tǒng)故障，反吹閥閥桿斷裂等。預(yù)案的制定與學(xué)習(xí)要求是各方面的，通過對預(yù)案的學(xué)習(xí)與演練，有助于飛灰過濾器發(fā)生突發(fā)事件時員工能夠在第一時間做出正確的操作，使問題得到及時有效的解決，保證生產(chǎn)運(yùn)行的穩(wěn)定。

4.結(jié)語

Shell煤氣化技術(shù)自2001年6月湖北雙環(huán)[5]最先引進(jìn)到現(xiàn)在，經(jīng)過十多年的發(fā)展，工藝已經(jīng)比較成熟。在不斷的改進(jìn)與摸索中，積累了大量寶貴的經(jīng)驗(yàn)。通過對飛灰過濾器濾芯損壞原因的研討，制定相應(yīng)的維護(hù)措施，有效降低了飛灰過濾器的故障發(fā)生率，為Shell煤氣化裝置的長周期穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

［1］谷政權(quán),李文杰,耿勝楚,仇蘆坤.高溫高壓飛灰過濾器的工作原理與優(yōu)化[J].河北化工.2011(12).

［2］劉魯偉.殼牌煤氣化高溫高壓飛灰過濾器濾芯損壞分析及解決措施[J].科技傳播.2013(15).

［3］賈現(xiàn)偉.高溫高壓飛灰過濾器的安裝[J].中氮肥.2009(02).

［4］李亞東,王可運(yùn).殼牌粉煤氣化裝置高溫高壓飛灰過濾器的使用與維護(hù)[J].化肥設(shè)計(jì).2010(04).

［5］馬海騰,馬雪蓮,周亞濤.shell煤氣化技術(shù)特點(diǎn)及國內(nèi)應(yīng)用概況[J].化工管理.2013(18).