GSP氣化裝置過濾機運行問題分析及操作優(yōu)化

李　蓉，蘇德林，黃　斌，張安貴

(神華寧夏煤業(yè)集團煤制油分公司，寧夏　銀川　750411)

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化工機械

GSP氣化裝置過濾機運行問題分析及操作優(yōu)化

李蓉，蘇德林，黃斌，張安貴

(神華寧夏煤業(yè)集團煤制油分公司，寧夏銀川750411)

神寧集團50萬t/a煤基烯烴項目氣化裝置采用真空帶式過濾機對后系統(tǒng)高濃度黑水進行處理，由于黑水處理量大、黑水含固量高等原因，自氣化裝置四臺氣化爐同時高負荷運行以來，過濾機運行負荷超限、故障率高。本文對過濾機運行中出現(xiàn)的問題進行逐一分析，并從日常維護和檢修技改方面提出優(yōu)化措施，以期實現(xiàn)裝置滿負荷、長周期穩(wěn)定運行。

GSP氣化裝置；過濾機；分析；優(yōu)化

神寧集團50萬噸/年煤基烯烴項目采用德國西門子GSP干煤粉氣化工藝技術(shù)[1]。該技術(shù)主要任務(wù)是在一定溫度和壓力下將原料煤粉在氣化爐內(nèi)與氧氣和水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，制得后續(xù)裝置需要的原料氣。整個裝置由備煤、煤粉加壓輸送、氣化、除渣、氣體洗滌、黑水閃蒸、黑水處理、氣化公用工程和氣化廢水汽提單元組成[2]。

黑水處理單元是GSP氣化裝置的一個重要工段，它包括黑水閃蒸、黑水澄清處理、灰水循環(huán)等系統(tǒng)。過濾機是黑水澄清處理的一個關(guān)鍵設(shè)備，它主要用于將沉降槽絮凝劑沉淀后的高濃度黑水進行固液分離，濾液回收利用，濾餅外送。

過濾機的運行狀態(tài)決定了經(jīng)沉降槽沉淀的渣漿是否能正常輸出，對沉降槽是否有足夠的空間、氣化爐能否保證長周期穩(wěn)定運行起到至關(guān)重要的作用。本文結(jié)合神寧集團煤化工分公司烯烴公司GSP氣化裝置過濾機運行情況，就出現(xiàn)的一系列問題進行分析并提出優(yōu)化措施。

1　過濾機結(jié)構(gòu)簡介

膠帶式過濾機主要由橡膠帶、真空盒、驅(qū)動輥、從動輥、改向輥、膠帶支承輥、膠帶支承滑臺、進料分布器、刮料板、濾布糾偏裝置、驅(qū)動裝置、濾布洗滌裝置、膠帶洗滌裝置、機架等部件組成[3]。主要的技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1　過濾機主要的技術(shù)參數(shù)Table 1　Filter the main technical parameters

環(huán)形膠帶主要由電機經(jīng)減速后的驅(qū)動頭輪帶動連續(xù)運行，濾布鋪敷在膠帶上與之同步運行，膠帶與真空盒滑動接觸(真空室與膠帶間有環(huán)形磨擦帶并通入水形成水密封)，當真空盒接通真空系統(tǒng)時，在膠帶上形成真空抽濾區(qū)，料漿由布料器均勻地布在濾布上，在真空的作用下，濾液穿過濾布經(jīng)膠帶上的橫溝槽匯總并由小孔進入真空室，固體顆粒被截留而形成濾餅，進入真空的液體經(jīng)氣液分離器排出，最終實現(xiàn)固液分離[4]，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　過濾機結(jié)構(gòu)簡圖

2　過濾機運行常見問題及原因分析

GSP氣化裝置黑水單元現(xiàn)有六臺過濾機，廠家為核工業(yè)煙臺同興實業(yè)有限公司，規(guī)格為DU42/3200[5]。原設(shè)計每個沉降槽對應(yīng)兩臺過濾機，1開1備，因后期增加4#沉降槽，而過濾機沒有相應(yīng)增加，所以在運行中暴露出諸多問題。

2.1過濾機負荷大

原設(shè)計過濾機3開3備，在4臺氣化爐同時運行的狀態(tài)下，需要啟動5臺過濾機最大負荷運行，但沉降槽電流有上漲時，需時不時開六臺過濾機。表2是過濾機設(shè)計與實際運行數(shù)據(jù)對比。

表2　過濾機設(shè)計與實際運行對比Table 2　Filter design and actual operation

從表1中可以看出，一臺過濾機實際產(chǎn)濾餅量是設(shè)計值的2.5倍，在實際運行中每臺過濾機的上料量僅為30～35m3/h，過濾機上料較稠，濾餅厚度在20mm左右，最厚為50mm，濾餅量60～80t/h，嚴重超出過濾機的設(shè)計負荷，造成過濾機頻繁跑漿，設(shè)備維護難度大。

造成過濾機超負荷的原因主要有以下幾點：

(1)黑水含固量高。根據(jù)GSP氣化爐原設(shè)計煤種灰分為12.8%，黑水含固量0.9717wt%(108m3/h×0.9717%×4爐=4.02t/h)，實際使用煤種灰分為15%～18%，2014年1-4月餅車過磅數(shù)據(jù)平均值為71.5t/h(含水60wt%)，因此過濾機處理黑水含固量增加71.5×40%-4.02=24.58t/h(干基)。

(2)合成氣帶灰大。GSP氣化爐合成氣出口帶灰、帶渣較多，后期優(yōu)化流程增加鼓泡塔，將合成氣中攜帶的細渣、細灰?guī)牒谒幚硐到y(tǒng)，新增鼓泡塔后，每臺氣化爐細灰排放量約3t/h，4臺爐運行相當于增加了12t/h濾餅量。

(3)黑水閃蒸設(shè)計不合理。主閃黑水中攜帶的細渣量遠超出設(shè)計值。

2.2濾布壽命短

GSP氣化爐燒嘴國產(chǎn)化后，黑水系統(tǒng)渣少餅多，導致黑水系統(tǒng)含固量高，閥門、管道磨損嚴重，沉降槽、過濾機超負荷運行。而過濾機進料閥門內(nèi)漏問題一直未得到解決，為了滿足生產(chǎn)需要，日常運行中，過濾機大多處于6臺全部啟動的狀態(tài)，無備機，濾布承壓量大。

同時黑水泥漿中含雜質(zhì)較多，長周期運行的濾布磨損嚴重，濾布破洞、打折、撕裂等情況頻發(fā)，濾布壽命短，導致真空度降低，過濾機頻繁跑漿，泥漿進入真空盒，損壞密封膠帶、真空泵。此外，濾布接口焊接質(zhì)量不過關(guān)，濾布接頭易開裂，更換頻率高，更換后的濾布因過濾機入口煤泥溫度高，廠房內(nèi)溫度大，濾布縮水嚴重，在運行三四天后寬度縮短100mm左右，平均每兩個月需要更換濾布一床，六臺過濾機平均每月需要更換兩床濾布。

2.3故障率高

過濾機超負荷運行，導致故障率高。

(1)過濾機濾布縮水嚴重，更換頻次高；

(2)過濾機濾布托輥壓彎情況頻發(fā)，現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)托輥軸承支架壓塌情況，偶爾會出現(xiàn)驅(qū)動輥齒輪箱內(nèi)齒輪磨損嚴重；

(3)糾偏裝置運行不穩(wěn)定。經(jīng)常出現(xiàn)糾偏開關(guān)不動作或者動作之后不歸位、糾偏桿斷裂等情況，導致糾偏系統(tǒng)失效，濾布打折甚至撕裂，占濾布損壞總數(shù)的70%；

(4)過濾機下料口刮板磨損，頭輪處掉渣，堵塞過濾機一層地溝；

(5)過濾機跑漿，造成真空泵分離罐內(nèi)結(jié)硬塊渣，堵塞分離罐底部，造成過濾機真空泵噴水。

綜上可得，過濾機設(shè)備維護難度大，故障頻繁，平均每月有15天左右對過濾機進行檢修，目前的運行情況無法確保整個生產(chǎn)裝置的長周期、穩(wěn)定、高效運行。

2.4現(xiàn)場衛(wèi)生差

造成過濾機現(xiàn)場衛(wèi)生差的主要原因就是現(xiàn)場積渣嚴重和廠房內(nèi)水汽大。

(1)現(xiàn)場積渣嚴重。由于過濾機沖洗水壓力不足、澄清槽溢流量不合適等，造成過濾機底部積渣較多，嚴重影響現(xiàn)場文明衛(wèi)生，另外需花費大量的時間進行沖渣，不僅增加了操作人員的勞動強度，還影響了對過濾機的巡檢質(zhì)量，使過濾機故障頻次增加；

(2)廠房內(nèi)水汽大。由于生產(chǎn)運行過程中工藝介質(zhì)溫度高，冬季廠房內(nèi)外溫差大，水汽霧化嚴重?，F(xiàn)有軸流風機不能滿足廠房內(nèi)水汽流通要求，造成廠房內(nèi)霧氣大、能見度低、地面積水、墻面返潮等，嚴重影響真空過濾機廠房正常文明生產(chǎn)及設(shè)備日常操作和維護保養(yǎng)，安全隱患較大。

2.5檢修頻次高、備件消耗大

過濾機檢修頻繁，無法確保整個生產(chǎn)裝置的長周期、穩(wěn)定、高效運行。表3統(tǒng)計了2014年1-6月過濾機檢修頻次，從表中可以看出過濾機平均每月有20天左右對過濾機檢查檢修，備件消耗量大。尤其濾布、摩擦帶、托輥、托輥軸承需經(jīng)常更換，根據(jù)濾布單價34700元，托輥單價1800元，摩擦帶單價780元，過濾機平均每月需耗資最低為7萬元，備品費用昂貴，經(jīng)濟不劃算。

表3　過濾機檢修頻次匯總Table 3　Filter maintenance frequency

2.6管理及個人操作問題

車間及各班組對過濾機的重視不足，未設(shè)立完善的培訓方案，加之人員波動頻繁，班組普遍在過濾機放置缺乏操作經(jīng)驗的新員工，在處理突發(fā)情況時，處理能力欠缺，貽誤了處理問題的最佳時機；同時車間未設(shè)立合理的獎懲措施，對于精心維護、長時間未出現(xiàn)問題的班組及個人沒有肯定或獎勵，面對過濾機現(xiàn)場惡劣的工作環(huán)境，員工的努力未得到認可，不能激發(fā)員工的工作熱情，致使對過濾機的維護工作不到位。

3　過濾機運行維護及操作優(yōu)化

3.1加強設(shè)備技改技措

針對過濾機負荷大、濾布壽命短等問題，在原有設(shè)備基礎(chǔ)上新增兩臺80m2過濾機F-27901A/B，以滿足7開1備要求，且單臺過濾機滿足上料量95m3/h，最大115m3/h的處理要求，保證氣化爐長周期穩(wěn)定運行。增加兩臺過濾機后，可降低單臺過濾機負荷，減少故障。根據(jù)具體運行情況進行備用，具體如表4所示。

從表4可以看出，改造后過濾機運行負荷均與設(shè)計正常負荷持平。同時進一步提升濾布材質(zhì)，由無紡布改為九五布或其他材質(zhì)，減少縮水和打折，并改變?yōu)V布接頭連接形式，由熔接式改為鋼絲+粘接聯(lián)合式，減少接頭損壞開裂。

針對糾偏系統(tǒng)失效的問題，將糾偏開關(guān)的位置移至上料口側(cè)方，避免其長期被泥漿腐蝕，增加反應(yīng)靈敏性，同時對糾偏指針增加彈簧，補償濾布縮水的余量，更換糾偏指針材質(zhì)為不銹鋼棒。

3.2優(yōu)化工藝流程

目前過濾機地面沖洗水使用界區(qū)外的脫鹽水，水收集到地坑后由地坑泵送至沉降槽，進入氣化裝置的水系統(tǒng)，為了穩(wěn)定水系統(tǒng)的平衡，減少循環(huán)水罐溢流，解決過濾機的積渣問題，對過濾機的沖洗水進行技改，將2#、3#處廢水與脫鹽水管線分開，將脫鹽水管線端割口封死，繼續(xù)作為過濾機真空泵、過濾機密封用水，將該廢水管線割口處重新配管至過濾機廠房二層，作為過濾機濾布沖洗水，減小脫鹽水的用量，如圖2所示。

3.3加強設(shè)備巡檢及日常維護

嚴格執(zhí)行過濾機單體操作規(guī)程，加強日常巡檢和維護。日常生產(chǎn)中，加強監(jiān)管和設(shè)備巡檢力度，若發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)準確判斷問題根源，正確分析原因后進一步處理，不得盲目操作，擴大設(shè)備損壞程度。對過濾機的一般情況，應(yīng)在停機期間徹底清潔并檢查主機的各項運動條件，應(yīng)定期檢查接頭及管路的松動情況。

3.4注重培訓，強化管理

針對車間人員波動頻繁，新進人員比重大的實際情況，定期組織過濾機常見問題的專項培訓，并對培訓效果進行現(xiàn)場實操驗收，同時進一步完善車間設(shè)備管理制度，對設(shè)備維護好的班組、個人進行加分獎勵，激發(fā)員工主動精心維護設(shè)備的積極性，及眾人之力，延長設(shè)備運行周期。

4　結(jié)　論

過濾機作為動設(shè)備，在實際生產(chǎn)運行中會出現(xiàn)較多的問題，解決這些問題，是保證GSP氣化裝置穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。經(jīng)過以上一系列措施的實施，很好地緩解了過濾機超負荷、濾布壽命短、設(shè)備故障率高等問題，基本滿足了黑水澄清處理的要求，保證了氣化裝置高負荷、長周期、穩(wěn)定運行。

[1]催意華,袁善錄.GSP加壓氣流床氣化技術(shù)工藝分析[J]. 煤炭轉(zhuǎn)化,2008,31(1):93-96.

[2]北京索斯泰克煤氣化技術(shù)有限公司.GSPTM煤氣化技術(shù)的應(yīng)用[J]. 應(yīng)用化工,2006,35(8): 66-83.

[3]顧承勛. 水平真空帶式過濾機[J]. 有色金屬(冶煉部分)，1984(4).

[4]周文卓,張云飛,楊珊珊. 真空過濾機工作流程分析[J]. 理論研究,2013(4):70-72.

[5]神華寧煤煤炭化學工業(yè)公司烯烴公司.氣化車間氣化裝置工藝技術(shù)規(guī)程[S]. 2012:48-55.

Analysis and Optimization of Operation on the Running ProblemsoftheFilterfortheGSPGasificationUnit

LI Rong, SU De-lin, HUANG Bin, ZHANG An-gui

(Shenghua Ningxia Coal Oil Company, Ningxia Yinchuan 750411, China)

ThegasificationunitofShenninggroup500000t/acoal-to-olefinprojectadoptedvacuumbeltfiltertodealwithhighconcentrationsoftheblackwater.Duetothelargequantityoftheblackwaterandlargesolidcontents,filteroperationloadoverrunandhighfailurerateoccurredinthesystemsincefoursetsofgasifierandhighloadoperation.Aseriesofproblemswereanalyzedandsomesuggestionsandoptimizationmeasureswereproposedfromtheaspectsofdailyoperation,maintenanceandtechnicalinnovation,alltheeffortshelpedtorealizethedeviceatfullcapacityandensuredlongtermoperationoftheplant.

GSPgasificationunit;filter;analysis;optimization

李蓉(1984-)，女，工程師，主要從事煤間接液化項目管理。

TQ545

A

1001-9677(2016)013-0152-03