殼牌粉煤氣化裝置高溫高壓飛灰過濾器的使用與維護(hù)

楊虎

摘 要：殼牌粉煤氣化裝置是工業(yè)生產(chǎn)過程中的重要裝置系統(tǒng)，本文對殼牌粉煤氣化裝置高溫高壓飛灰過濾器的結(jié)構(gòu)以及作用進(jìn)行介紹，并且分析過濾器使用過程中的常見問題，對相應(yīng)的維護(hù)措施進(jìn)行闡述，旨在提高殼牌粉煤氣化裝置運(yùn)行水平。

關(guān)鍵詞：殼牌粉煤氣化裝置 高溫高壓 飛灰過濾器 維護(hù)

中圖分類號：TQ051 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）11-0-02

引言

殼牌粉煤氣化裝置主要采用氣體激冷原理，使合成氣夾帶的煤炭中的礦物質(zhì)固化，形成飛灰。為了使得生產(chǎn)過程中的氣灰能夠充分分離，殼牌粉煤氣化裝置設(shè)置了飛灰脫除單元，其中高溫高壓飛灰過濾器是整個裝置飛灰脫除過程中的核心設(shè)備，在整個系統(tǒng)中，除了氣化爐之外，飛灰過濾器的投入比例最大。隨著殼牌粉煤氣化裝置引入國內(nèi)，在工業(yè)生產(chǎn)中開始應(yīng)用以后，高溫高壓飛灰過濾器出現(xiàn)的問題逐漸增多，對裝置的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。對此，在裝置系統(tǒng)運(yùn)行過程中，必須要積極加強(qiáng)殼牌粉煤氣化裝置飛灰過濾器的使用以及維護(hù)，對飛灰過濾器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理等進(jìn)行了解，定期檢查，減少故障率。

一、高溫高壓飛灰過濾器的結(jié)構(gòu)和作用

1.高溫高壓飛灰過濾器的結(jié)構(gòu)

殼牌粉煤氣化裝置中，根據(jù)生產(chǎn)項目中的煤灰含量差異，殼牌粉煤氣化裝置的過濾器規(guī)格略有不同，但基本結(jié)構(gòu)形式是相同的，主要由承壓容器、內(nèi)件兩個大部分組成，另外，還包括反吹氣體環(huán)形管、閥門、儀表以及控制裝置。圓柱形的過濾器外殼以及錐形飛灰收集罐是承壓容器，設(shè)計的承載壓力一般為4-5MPa，材料為Cr-Mo鋼復(fù)合304L。過濾器的內(nèi)件主要包括模塊式管板、承壓板、文丘里管、氣體分布器、陶瓷濾芯等部件，其中主管板的結(jié)構(gòu)為Cr-Mo鋼加304L不銹鋼復(fù)合而成，焊接在外殼壁上。主管板上有圓孔，主要用于模塊式管板的安裝。濾芯是過濾器的主要部件，以某企業(yè)的殼牌粉煤氣化裝置為例，該裝置中一共有720根濾芯，分為15組，每一組有48根濾芯，按照三角形安裝在模塊式管板上，濾芯的間距控制在10cm左右。濾芯的結(jié)構(gòu)是碳化硅多孔支撐骨架，復(fù)合粘結(jié)1層高鋁紅柱石細(xì)過濾膜。

2.高溫高壓飛灰過濾器的作用

高溫高壓飛灰過濾器是高溫高壓的飛灰過濾設(shè)備，處于工藝中的飛灰收集工序的頂端，過濾器將氣化爐生成的合成氣中的絕大部分粉塵過濾掉，使合成氣達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)入濕洗工序進(jìn)一步洗滌和進(jìn)入壓縮機(jī)用作激冷氣。飛灰過濾器過濾了合成氣中的99%的飛灰。

飛灰過濾器的主要作用是從合成氣中將飛灰去除，從合成冷卻器中出來的合成氣含有大量灰塵，從底部的進(jìn)氣管進(jìn)入過濾器之后，含有灰塵的氣體從濾芯濾膜的外面向里面進(jìn)入，氣體中的粒徑較大的飛灰顆粒就被截留在濾芯的濾膜之外，經(jīng)過過濾之后的純凈氣體再經(jīng)過過濾器經(jīng)過凈氣管口進(jìn)入過濾器的頂部。沉積在濾芯外面的飛灰顆粒會逐漸累積成為飛灰濾餅，通過反吹氣，即與主氣流相反的方向自里向外吹氣，脈沖會穿過濾芯，然后使濾芯表面的濾餅靠重力下落，進(jìn)入飛灰收集錐體內(nèi)，將飛灰濾餅收集起來統(tǒng)一清理。在清除飛灰濾餅的時候，反吹頻率取決于灰塵的負(fù)荷、流經(jīng)過濾器的氣體流量等參數(shù)，經(jīng)過飛灰過濾器之后其他成為清潔的合成氣，其灰塵含量大大減少，大約每立方米中只含有1-2mg灰塵，達(dá)到了過濾的目的。

二、高溫高壓飛灰過濾器的常見問題

在殼牌粉煤氣化裝置中，高溫高壓飛灰過濾器的效果直接影響合成氣的質(zhì)量，在使用過程中過濾器經(jīng)常出現(xiàn)反吹閥故障、反吹氣不合格、飛灰性質(zhì)改變等問題，對過濾效果產(chǎn)生影響。高溫高壓飛灰過濾器常見故障有以下幾個方面：

1.反吹閥故障

反吹閥主要是控制反吹風(fēng)風(fēng)力大小的開關(guān)，反吹風(fēng)對飛灰濾餅的下落情況有直接影響，在反吹閥工作中常見的故障原因有幾個方面：第一，電磁閥接線錯誤，電磁閥接線斷裂或沒有接線。第二，儀表風(fēng)不夠清潔，顆粒物將電磁閥內(nèi)部堵塞，導(dǎo)致反吹閥無法正常工作。第三，反吹閥的內(nèi)部受到反吹氣的長期影響，由于缺少必要的保溫和電伴熱，導(dǎo)致反吹閥的內(nèi)部出現(xiàn)凝露和二氧化硫腐蝕。第四，反吹閥缺少預(yù)防性維護(hù)。反吹閥的故障大多是來自于運(yùn)行過程中的維護(hù)不當(dāng)、使用不當(dāng)，當(dāng)反吹閥出現(xiàn)故障的時候，濾芯無法產(chǎn)生清潔效果，如果灰塵不能及時落下，長時間附著在濾芯上，會形成濾棒間飛灰搭橋，如果飛灰搭橋的時間超過一個小時，則濾芯會因?yàn)橥饬^大而出現(xiàn)斷裂。

2.飛灰性質(zhì)改變

飛灰性質(zhì)是影響過濾器工作效能的主要因素，一般進(jìn)入過濾器的飛灰性質(zhì)都會超出濾芯要求的范圍，主要的原因有幾個方面，第一，煤質(zhì)量不高，導(dǎo)致原料煤的設(shè)計偏離煤種的要求太多，使得飛灰性質(zhì)發(fā)生改變。第二，在過濾的過程中操作不正確，導(dǎo)致氣化爐的內(nèi)部出現(xiàn)損傷，有異常顆粒進(jìn)入過濾器，導(dǎo)致過濾器被刮傷。第三，氣化爐中的反應(yīng)不夠充分，產(chǎn)生了異常灰分，比如殘?zhí)迹瑢^濾器產(chǎn)生影響。第四，蒸發(fā)的濕氣或換熱器泄漏，導(dǎo)致反應(yīng)過程中的蒸汽部分凝結(jié)形成更黏的濾餅。超出過濾要求范圍的飛灰不能從濾芯表面清除，將使濾芯表面和濾芯之間形成搭橋，進(jìn)而可能導(dǎo)致濾芯斷裂。

3.反吹氣不合格

在殼牌粉煤氣化裝置中，大部分企業(yè)會使用壓強(qiáng)為8MPa的氮?dú)?二氧化碳作為反吹氣，有的企業(yè)也會以濕洗塔出口合成氣作為反吹氣，反吹氣不合格也是影響過濾器工作的主要原因，造成反吹氣不合格的主要因素有以下幾個方面：第一，反吹系統(tǒng)被腐蝕，如果以合成氣作為反吹氣，則會導(dǎo)致反吹閥以及管線被腐蝕，對反吹過程產(chǎn)生十分嚴(yán)重的影響。第二，反吹氣壓力不穩(wěn)定。第三，反吹氣質(zhì)量超出使用條件。反吹氣中的各種組分含量不滿足要求，會導(dǎo)致反吹過程受到很大影響。例如往復(fù)壓縮機(jī)中產(chǎn)生的反吹氣含油量過高，導(dǎo)致濾芯內(nèi)部受到油污染，對濾芯的孔道造成堵塞，降低反吹效果，而且會導(dǎo)致濾芯收集到的飛灰不能被有效移除，在濾芯表面上形成搭橋，最終導(dǎo)致濾芯斷裂。

4.操作上的原因

由于操作人員的失誤或者技術(shù)不當(dāng)導(dǎo)致過濾器工作異常，也是工作過程中的常見現(xiàn)象。例如操作的時候管路泄露問題沒有及時維修，導(dǎo)致火災(zāi)現(xiàn)象，損壞了反吹閥，再比如飛灰的排放壓差太大，導(dǎo)致平衡孔附近的濾芯出現(xiàn)損壞。

三、飛灰過濾器濾芯的使用與維護(hù)策略

1.正確安裝各種設(shè)備

在過濾器使用過程中，要對濾芯、內(nèi)件等進(jìn)行正確安裝，確保過濾器可以正常工作。例如小管板、文丘里管、定位板等，都是過濾器中的重要裝置設(shè)備，在安裝的時候要按照說明書逐個安裝，確保濾芯可以正常使用。同時，濾芯是消耗品，在長期使用過程中會受到磨損，對過濾效果產(chǎn)生影響，所以在過濾器使用過程中應(yīng)該要及時對濾芯進(jìn)行更換，一般濾芯在不進(jìn)行外部清洗的情況下其工作壽命大約有1.6萬小時，在使用過程中經(jīng)過外部清潔，可以延長其使用壽命。當(dāng)需要更換濾芯的時候應(yīng)該要對所有濾芯的設(shè)備進(jìn)行更換，使用全新的濾芯對舊濾芯進(jìn)行更換，提高過濾質(zhì)量。

2.正確開停操作

在高溫高壓飛灰過濾器操作過程中應(yīng)該要對操作過程進(jìn)行控制，確保開停操作正常。通常進(jìn)入過濾器中的合成氣溫度不能低于200℃，飛灰過濾器的正常操作溫度在200℃以上，與合成氣直接接觸的所有設(shè)備都必須要保持在200℃以上，避免氯化銨冷凝腐蝕。另外，在設(shè)備操作過程中，僅僅通過氣流加熱是不能保證溫度滿足要求的，所以需要使用伴熱。當(dāng)裝置停止工作的時候，飛灰過濾器的溫度最好可以保持在80℃以上。另外，當(dāng)?shù)谝粋€煤燒嘴運(yùn)行一個小時之后，可以及時排放出第一次飛灰產(chǎn)品，提高合成氣質(zhì)量。

3.保證合適的工藝和操作參數(shù)

在過濾器工作過程中，應(yīng)該要確保過濾器的操作工藝、操作參數(shù)等滿足要求，例如合成氣流量、壓力、溫度等指標(biāo)，都應(yīng)該要滿足要求，在生產(chǎn)過程中使用的煤以及灰分的特性要控制在過濾器參數(shù)要求范圍之內(nèi)。反吹氣應(yīng)該要保持干燥、無油、無雜質(zhì)顆粒，反吹氣壓力不能太小，以防不能起到反吹效果，其壓力至少要大于過濾器內(nèi)部壓力的2倍，最小壓力為過濾器內(nèi)部壓力的1.8倍，而且在1.8倍壓力環(huán)境下不能長時間工作。

4.加強(qiáng)過濾過程的監(jiān)控

在過濾過程中，外部的監(jiān)控是確保過濾正常進(jìn)行的條件，監(jiān)控的內(nèi)容主要包括幾個方面。第一，對過濾工藝進(jìn)行監(jiān)控，在過濾操作過程中，要對過濾器的壓差進(jìn)行監(jiān)控，如果壓差不正常，則說明過濾器的工作不正常，要及時進(jìn)行處理。同時要對反吹風(fēng)的間隔時間進(jìn)行監(jiān)控，反吹風(fēng)的間隔時間由過濾器的壓差決定，殼牌粉煤氣化裝置一般采用PLC控制，PLC會根據(jù)程序更改反吹間隔時間，在運(yùn)行過程中要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定具體的間隔時間，確保濾芯正常工作，減少濾芯搭橋問題。第二，對反吹閥進(jìn)行監(jiān)控。反吹閥的正常工作是確保飛灰過濾器能夠正常工作的前提，在反吹閥運(yùn)行過程中，應(yīng)該要重點(diǎn)觀察反吹閥開關(guān)的狀態(tài)、環(huán)管的壓降情況以及PLC控制器的報警信息，一旦出現(xiàn)報警，要及時停車查找問題，并且對問題進(jìn)行處理，不能強(qiáng)行工作，以防對過濾器性能產(chǎn)生影響。

結(jié)語

綜上所述，高溫高壓飛灰過濾器是殼牌粉煤氣化裝置的重要組成部分，在該裝置運(yùn)行過程中受到各種質(zhì)量問題的影響較大，為了提高過濾器的工作性能，要做好參數(shù)控制、操作控制，減少過濾器故障。

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