GSP氣化裝置停車檢修重點及注意事項

院建森,孫微微

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)烯烴一分公司,銀川 750411）

GSP氣化裝置停車檢修重點及注意事項

院建森,孫微微

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)烯烴一分公司,銀川 750411）

神寧集團(tuán)50萬噸/年煤基項目氣化裝置采用德國西門子GSP氣化技術(shù)，做為世界上首套商業(yè)化運行的GSP粉煤加壓氣化技術(shù)，經(jīng)過近四年的運行已經(jīng)實現(xiàn)了滿負(fù)荷、長周期穩(wěn)定運行，本文主要著重從生產(chǎn)過程中的運行維護(hù)及停車檢修過程中需要檢查、檢修的設(shè)備進(jìn)行述明，為GSP長周期、安全、穩(wěn)定運行奠定基礎(chǔ)。

GSP氣化；維護(hù);檢修

0　引言

神寧集團(tuán)50萬噸/年煤基烯烴項目氣化裝置采用西門子加壓氣流床氣化技術(shù)(以下簡稱GSP)，是國內(nèi)首套商業(yè)化運行的干煤粉氣化工藝[1]，具有煤種適應(yīng)性寬、碳轉(zhuǎn)化率高、有效氣產(chǎn)率高和比氧耗低等優(yōu)點。

自2010年11月本裝置投料試車以來，諸多問題制約著裝置長周期運行，通過試車及運行過程中不斷總結(jié)、積累和借鑒國內(nèi)氣化裝置運行經(jīng)驗，歷經(jīng)技術(shù)攻關(guān)和不斷技改，制約裝置長周期運行的問題基本得到解決，目前可實現(xiàn)五臺氣化爐四開一備的良好局面，正所謂打江山容易，守江山難，本文主要從GSP氣化爐生產(chǎn)維護(hù)和檢修過程中需要注意的方面入手，展開分析，修的好，才能開的好，通過運行中出現(xiàn)的問題，利用停車檢修的機(jī)會進(jìn)行處理，分析原因，優(yōu)化材質(zhì)。同時優(yōu)化操作，注意生產(chǎn)過程中參數(shù)的控制，為裝置安穩(wěn)長滿優(yōu)提供保障。

1　GSP氣化裝置工藝流程描述

來自煤粉制備單元的合格煤粉，通過氣力輸送系統(tǒng)進(jìn)入氣化單元的粉煤倉，粉煤倉底部的四個隔室分別對應(yīng)四個粉煤鎖斗，靠本身自重落入鎖斗的煤粉通過高壓二氧化碳加壓后進(jìn)入煤粉給料罐，給料罐為壓力恒定的容器，通過內(nèi)置的三根煤粉管線將煤粉從頂部輸送進(jìn)燒嘴，給煤方式通過管線上的角閥設(shè)定煤粉量，煤粉通過進(jìn)煤管以切向形式旋轉(zhuǎn)進(jìn)入燒嘴的間隙層，然后在燒嘴下方形成霧態(tài)化，同時與氧氣和次高壓蒸汽進(jìn)行混合，最后在反應(yīng)室內(nèi)發(fā)生復(fù)雜的燃燒反應(yīng)，生成以CO和H2為主的原料氣，反應(yīng)壓力大約為4.0MPa，反應(yīng)溫度最高可達(dá)1650℃。氣化爐采用分段式，上部為帶水冷壁盤管的燃燒室，下部采用全激冷形式的激冷室，在燃燒室反應(yīng)的煤粉通過“以渣抗渣”的原理保護(hù)水冷壁盤管[2]，盤管內(nèi)的水吸收熱量后通過自身系統(tǒng)的廢鍋換熱產(chǎn)生低低壓蒸汽。反應(yīng)生成的高溫原料合成氣和液體熔渣離開反應(yīng)室，一起排到下方的激冷室，在激冷室被分布在三個環(huán)上的十六個激冷水噴頭噴射來自激冷水罐的激冷水冷卻、沖洗，沖洗完的水在激冷室底部形成水浴，熔渣在這里降溫，形成粒狀。為了使原料合成氣中含有最大量的水份，必須對激冷水進(jìn)行加熱預(yù)處理。反應(yīng)器從外到內(nèi)分別設(shè)計成承壓外墻和水冷壁結(jié)構(gòu)，通過加壓冷卻水冷卻使承壓外墻（夾套）免受化學(xué)和熱力學(xué)沖擊。

激冷單元下游是合成氣洗滌系統(tǒng)，主要包括鼓泡塔、文丘里洗滌器、部分冷凝器及原料氣分離罐。從氣化爐出來的合成氣在鼓泡塔內(nèi)經(jīng)過水浴后進(jìn)入兩個串聯(lián)的文丘里洗滌器，洗滌器分別連接有分離罐，原料合成氣在文丘里洗滌器中被水洗滌，然后在分離罐內(nèi)分離脫出水份和微小顆粒物。從氣化爐激冷系統(tǒng)來的具有一定的壓力灰水，首先被送至低壓閃蒸罐中閃蒸分離，然后送入真空閃蒸罐中進(jìn)一步閃蒸分離。閃蒸氣送往火炬焚燒，濃縮的液體進(jìn)入澄清槽。從鼓泡塔底部過來的具有一定壓力的灰水，采用先換熱冷卻再閃蒸的方式，黑水進(jìn)入沉降槽，閃蒸氣送入火炬。其工藝流程如圖1所示。

2 　停車檢修重點

2.1 煤粉輸送系統(tǒng)

GSP氣化煤粉輸送系統(tǒng)采用加壓密相輸送的方式，其煤粉的連續(xù)給料主要通過煤粉鎖斗不間斷的循環(huán)實現(xiàn)，停車后需要著重檢修的內(nèi)容如下：（1）煤粉鎖斗的相關(guān)閥門。煤粉鎖斗循環(huán)過程中的升降壓全部依靠程控球閥進(jìn)行隔離，因輸送介質(zhì)為小于200μm的煤粉，尤其是GSP氣化工藝采用4個煤粉鎖斗，閥門多、使用次數(shù)多，閥門不間歇啟閉，對閥球、閥座、流道和閥內(nèi)壁造成強烈沖刷，尤其鎖斗出現(xiàn)下料不暢時，操作人員頻繁開關(guān)閥門，致使煤粉介質(zhì)滲入對閥門密封面造成劃傷，閥門的頻繁開關(guān)會導(dǎo)致球閥閥芯出現(xiàn)磨損，而出現(xiàn)這種情況導(dǎo)致的后果就是在單個鎖斗升降壓時，因其對應(yīng)的閥門出現(xiàn)內(nèi)漏，會被其它泄壓的鎖斗干擾，甚至引起給料容器壓力的波動，這種高低壓互竄帶來的后果就是造成給料器壓力波動，最終致使煤粉負(fù)荷出現(xiàn)波動，不利于氣化爐穩(wěn)定運行，因此停車后要采取鎖斗閥門試漏的措施，利用停車檢修的機(jī)會對出現(xiàn)內(nèi)漏的閥門進(jìn)行更換。根據(jù)GSP目前的運行經(jīng)驗總結(jié)出，上線運行六個月的閥門則需要進(jìn)行更換。（2）煤粉鎖斗疏松元件。GSP氣化煤粉鎖斗目前采用的疏松元件為金屬絲網(wǎng)布?xì)獍宓男问?，其?yōu)點為：與鎖斗內(nèi)壁齊平，能有效避免煤粉流動過程中造成的沖刷，夾板采用焊接形式，強度可靠，能防止疏松元件頭部整體脫落。缺點為：金屬絲網(wǎng)透氣度低，氣體經(jīng)過時阻力大，運行周期內(nèi)出現(xiàn)破損導(dǎo)致煤粉反竄入升壓氣體管線。一個煤粉鎖斗上設(shè)計有8個疏松元件，分上下兩層布置，疏松元件的作用為平均分布鎖斗升壓氣體，對鎖斗內(nèi)的煤粉起疏松、流化作用，防止煤粉在鎖斗內(nèi)壓實、架橋，從而出現(xiàn)下料不暢的后果。停車后要檢查疏松元件有無鼓包、脫落、破損等情況，為開車后不影響氣化爐負(fù)荷，則因?qū)Τ霈F(xiàn)上述情況的疏松元件進(jìn)行更換。（3）給料罐流化盤及內(nèi)部煤粉管線。GSP氣化給料罐采用上出料的方式，煤粉自上而下從鎖斗內(nèi)落入給料罐中，三根輸煤管線自下而上進(jìn)入燒嘴反應(yīng)，煤粉輸送動力來自與給料罐和氣化爐的壓差，給料罐底部設(shè)計有流化盤，其作用為流化煤粉，使煤粉均勻分布，三根煤粉管線入口在流化盤上部40cm左右。試車過程中煤粉系統(tǒng)極度不穩(wěn)定，三根煤粉管線流量偏差較大，頻繁因煤粉流量偏差導(dǎo)致氣化爐跳車，經(jīng)過分析總結(jié)，煤粉采取上出料方式，在進(jìn)料口受壓最為嚴(yán)重，導(dǎo)致煤粉管線在給料器內(nèi)形成不規(guī)則的擺動，進(jìn)而影響煤粉進(jìn)料量。經(jīng)過優(yōu)化措施，用螺紋圓鋼采取焊接方式將三根煤粉管線與給料器內(nèi)部進(jìn)行固定，并需保證其在流化盤上的均勻分布。停車后主要檢查給料罐內(nèi)部煤粉管線有無變形，支撐是否脫落等情況，同時還需檢查流化盤有無破損，避免開車后出現(xiàn)煤粉流化不均勻的現(xiàn)象，直觀體現(xiàn)在密度分布不均，流量出現(xiàn)偏差。（4）給料罐攪拌器。給料罐攪拌器靠電機(jī)帶動，其六根槳葉分布在流化盤上部，與流化盤呈切向方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動速度25r/min。其做為上出料的核心設(shè)備，攪拌器運行的正常與否直接關(guān)系著煤粉輸送系統(tǒng)的穩(wěn)定性，槳葉的旋轉(zhuǎn)使流化盤上的煤粉分布更加均與、流化系統(tǒng)更加穩(wěn)定。就其設(shè)備本身而言較為脆弱，會出現(xiàn)煤粉進(jìn)入攪拌器軸，導(dǎo)致轉(zhuǎn)動卡澀，密封性不佳等狀況。停車需要對攪拌器進(jìn)行拆檢。

2.2 氣化爐系統(tǒng)

氣化爐做為氣化的反應(yīng)器，其作用和意義已經(jīng)不言而喻，有些問題是運行過程中能夠發(fā)現(xiàn)的，有些問題則需要停車檢修后進(jìn)人進(jìn)行檢查。（1）氣化爐燃燒室。寧煤烯烴GSP氣化爐燃燒室直徑為2460mm，高度為4908mm，水冷壁內(nèi)部由水冷壁四根盤管、燒嘴支撐及下渣口組成。水冷壁盤管分別由燃燒室頂部斜段、燃燒室底部斜段及燃燒室直筒段三部分組成，螺旋盤管在反應(yīng)室的表面用雙頭螺栓進(jìn)行固定并且用SiC搗打料覆蓋。停車后主要檢查燃燒室的掛渣厚度，水冷壁盤管有無裂紋，錨固釘有無脫落、磨蝕等情況出現(xiàn)，若出現(xiàn)水冷壁泄漏則需要對泄漏的盤管進(jìn)行更換。（2）氣化爐激冷室裙座。GSP氣化爐激冷室設(shè)計有上、下裙座，其工藝目的為利用不間斷的水流，通過裙座的溢流口，形成自上而下的水流降入激冷室底部水池中，形成的水膜能吸收熱量，防止裙座變形，有效保護(hù)設(shè)備本體，避免超溫。GSP氣化爐裙座設(shè)計存在缺陷，進(jìn)水口為一側(cè)底部進(jìn)水，水充滿圓形筒體后從上部溢流而出。進(jìn)水口壓力高，背水口壓力相對較低，運行過程中常出現(xiàn)部分堵塞的情況，最終出現(xiàn)一股水流從溢流口流下，而堵塞的溢流口以下則不能形成水膜保護(hù)，存在安全隱患。停車后首先要對上下裙座進(jìn)行水幕實驗，觀看溢流口的溢流水是否布滿溢流環(huán)，對于堵塞的部分需要割孔并進(jìn)行高壓清洗，清洗完畢后繼續(xù)進(jìn)行實驗，直至滿足要求為止。（3）激冷水噴頭。GSP氣化激冷室采用全激冷形式，高溫合成氣及熔融態(tài)的渣進(jìn)入激冷室后，通過12個噴頭對合成氣進(jìn)行降溫、洗滌，4個噴頭保護(hù)激冷室拱頂。停車后檢查噴頭有無脫落、磨損，并進(jìn)行噴頭實驗。

3　結(jié)束語

寧煤烯烴氣化作為世界首套成功投用的GSP氣化工藝我們沒有前車之鑒，在技術(shù)及經(jīng)驗上還存在不足，為了裝置能夠安穩(wěn)長滿優(yōu)的運行，就必須對出現(xiàn)過或經(jīng)過論證總結(jié)的問題在停車過程中予以處理，秉承修好才能開好的理念，爭創(chuàng)世界同類型氣化爐運行記錄。

[1]李蓉,陳鵬程等.GSP氣化工藝煤粉鎖斗下料問題分析及優(yōu)化[J]. 煤化工,2014(04):110-112.

[2]閆波,陳鵬程等.GSP氣化爐掛渣影響因素探究[J].化肥工業(yè)，2014,5(41):69-71.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.191

院建森（1986-），男，大專，主要從事煤氣化研究工作。