殼牌粉煤氣化裝置合成氣冷卻器積灰原因及改造措施

李 進(jìn)，楊曉勤，張?jiān)票?強(qiáng)，李元海，馮加新，蔣遠(yuǎn)華

(湖北宜化集團(tuán)有限責(zé)任公司，湖北宜昌 443000)

殼牌粉煤氣化裝置合成氣冷卻器積灰原因及改造措施

李 進(jìn)，楊曉勤，張?jiān)票?，?強(qiáng)，李元海，馮加新，蔣遠(yuǎn)華

(湖北宜化集團(tuán)有限責(zé)任公司，湖北宜昌 443000)

由于激冷氣氣量不足，殼牌粉煤氣化裝置中的合成氣冷卻器積灰嚴(yán)重，運(yùn)行周期僅3個(gè)月左右。經(jīng)分析論證，更換激冷氣壓縮機(jī)以增大激冷氣氣量，有效解決了合成氣冷卻器積灰問題，提高了煤氣化裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性。

殼牌粉煤氣化；激冷氣壓縮機(jī)；積灰

1 工藝流程

湖北宜化集團(tuán)有限責(zé)任公司下屬湖北雙環(huán)科技股份有限公司建有國內(nèi)第1套殼牌粉煤氣化裝置，于2006年5月投產(chǎn)，采用廢鍋激冷流程，設(shè)計(jì)合成氣(CO+H2)產(chǎn)量為55 000 m3/h(標(biāo)態(tài))，其工藝流程如圖1所示。

煤粉和氧氣/蒸汽混合物在氣化爐內(nèi)反應(yīng)后，生成的合成氣與部分液態(tài)渣自下而上進(jìn)入激冷段，與來自激冷系統(tǒng)的激冷氣(約210 ℃)混合，溫度降至900 ℃以下后進(jìn)入輸氣管，渣轉(zhuǎn)變成無黏結(jié)性的飛灰；合成氣與飛灰經(jīng)輸氣管、氣體返回室、合成氣冷卻器換熱降溫至340 ℃以下過濾飛灰，然后分成2路，一路去激冷系統(tǒng)用作熱干氣，剩余部分去濕洗單元；經(jīng)水洗脫除大量飛灰和酸性氣體后的合成氣再分為2股，一股直接去下游裝置作原料氣，一股與熱干氣混合后經(jīng)激冷氣壓縮機(jī)增壓后用作激冷氣。

圖1 殼牌粉煤氣化工藝流程

2 存在的問題及改造措施

在實(shí)際運(yùn)行過程中，殼牌粉煤氣化裝置中的合成氣冷卻器積灰嚴(yán)重，運(yùn)行周期僅為3個(gè)月。經(jīng)分析，其原因在于激冷氣氣量不足。原激冷氣壓縮機(jī)設(shè)計(jì)氣量為80 000 m3/h(標(biāo)態(tài))，氣體密封采用迷宮式密封，進(jìn)、出口氣體壓力分別為3.22 MPa和3.58 MPa，進(jìn)、出口氣體溫度分別為200 ℃和218 ℃，電機(jī)功率630 kW，轉(zhuǎn)速10 500 r/min。

針對(duì)存在的問題，決定更換激冷氣壓縮機(jī)，以改善合成氣冷卻器積灰狀況，延長氣化裝置運(yùn)行周期。更換后的激冷氣壓縮機(jī)設(shè)計(jì)氣量提高至102 000 m3/h(標(biāo)態(tài))，氣體密封采用干氣密封，進(jìn)、出口氣體壓力分別為3.22 MPa和3.67 MPa，進(jìn)、出口氣體溫度分別為200 ℃和218 ℃，電機(jī)功率1 120 kW，轉(zhuǎn)速11 315 r/min。

本次改造總投資約為1 042萬元，其中設(shè)備費(fèi)用780萬元、材料費(fèi)用162萬元、電器儀表費(fèi)用20萬元、土建費(fèi)用20萬元、安裝費(fèi)用30萬元、設(shè)計(jì)費(fèi)30萬元。

3 改造效果

(1)改造前，合成氣冷卻器入口氣體溫度在680～710 ℃，運(yùn)行3個(gè)月后就因十字支撐處積灰而必須停車清灰。改造后，合成氣冷卻器入口氣體溫度基本在610 ℃以內(nèi)，目前已運(yùn)行了160 d，十字支撐處未積灰，無需清堵。

(2)由于激冷氣壓縮機(jī)供氣能力提高，提高了氣化爐環(huán)隙超溫的可調(diào)節(jié)性，確保了環(huán)隙溫度的穩(wěn)定。

(3)改造前，只有在點(diǎn)火成功并升壓至0.6 MPa 后才能啟動(dòng)激冷氣壓縮機(jī)，無法提前了解壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況。改造后，在爐內(nèi)升溫過程中可啟動(dòng)激冷氣壓縮機(jī)進(jìn)行循環(huán)，優(yōu)化爐內(nèi)工況，確保激冷氣壓縮機(jī)運(yùn)行的連續(xù)性、穩(wěn)定性；此外，便于盡早發(fā)現(xiàn)激冷氣壓縮機(jī)出現(xiàn)的異常情況，可及時(shí)采取措施，確保裝置開車的連續(xù)性。

(4)改造后，激冷氣壓縮機(jī)運(yùn)行較平穩(wěn)，加量可通過緩慢調(diào)轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)(過臨界轉(zhuǎn)速后)，幾乎不會(huì)對(duì)機(jī)體相關(guān)部件產(chǎn)生沖擊，有助于延長激冷氣壓縮機(jī)的使用壽命。

(5)氣體密封采用先進(jìn)的干氣密封，確保了裝置長周期安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

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