淺談Shell煤氣化石灰石系統(tǒng)新利用

史來順，崔文麗

(河南龍宇煤化工有限公司，河南永城 476600)

河南龍宇煤化工有限公司煤氣化采用世界先進(jìn)的Shell氣化爐干煤粉氣化技術(shù)及氣流床加壓氣化、液態(tài)排渣工藝。Shell氣化爐經(jīng)過10年運(yùn)行，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)安穩(wěn)長滿優(yōu)運(yùn)行，最佳運(yùn)行天數(shù)為332 d。經(jīng)過數(shù)次技改后，Shell氣化爐長周期、滿負(fù)荷運(yùn)行記錄不斷被突破。隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，新的影響Shell氣化爐滿負(fù)荷運(yùn)行的問題又暴露出來。

1 存在的問題

磨煤系統(tǒng)是為Shell氣化爐提供合格煤粉的裝置，近幾年來，由于Shell氣化爐長周期、滿負(fù)荷運(yùn)行，磨煤系統(tǒng)要保持高負(fù)荷運(yùn)行，而磨煤機(jī)長時(shí)間運(yùn)行卻得不到及時(shí)的維修和保養(yǎng)，致使磨煤機(jī)的故障率很高[1-2]。當(dāng)一臺(tái)磨煤機(jī)發(fā)生故障時(shí)，另一套磨煤系統(tǒng)無法保障氣化爐滿負(fù)荷運(yùn)行；若長時(shí)間磨煤機(jī)故障處理不好無法啟動(dòng)時(shí)，Shell氣化爐就會(huì)因煤粉不足而停車。近3年來，因磨煤機(jī)故障導(dǎo)致氣化爐停車的事件發(fā)生6起。如何保證在磨煤機(jī)出現(xiàn)故障情況下Shell氣化爐不會(huì)因煤粉不足而停車，這是Shell氣化爐長周期、滿負(fù)荷運(yùn)行所面對(duì)一個(gè)新的問題。

2 技改方案

河南龍宇煤化工有限公司(以下簡稱龍宇煤化工)一期年產(chǎn)500 kt甲醇、200 kt二甲醚裝置，配套磨煤系統(tǒng)將粒徑為13 mm的碎煤與合格粒度的石灰石在一定的比例下，在惰性環(huán)境和微負(fù)壓的條件下碾磨成粒徑為5～90 μm、含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)<2%的煤粉。二期年產(chǎn)400 kt乙酸、200 kt乙二醇裝置配套五環(huán)爐，配套磨煤系統(tǒng)將粒徑為13 mm 的碎煤與合格粒度的石灰石在一定的比例下，在惰性環(huán)境和微負(fù)壓條件下碾磨成粒徑在5～90 μm、含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)<2%的煤粉。一期Shell氣化爐和二期五環(huán)爐均采用了干煤氣化技術(shù)，都有獨(dú)立磨煤系統(tǒng)，而且煤粉指標(biāo)是一樣的。若將二期磨煤機(jī)磨的煤粉輸送到一期使用，就可以在一期氣化爐一套磨煤系統(tǒng)故障處理時(shí)，保證Shell氣化爐滿負(fù)荷運(yùn)行。

2.1 技改前石灰石系統(tǒng)流程

Shell氣化爐有2套獨(dú)立的石灰石系統(tǒng)，主要由石灰石輸送系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、石灰石貯倉系統(tǒng)三部分組成(見圖1)。從石灰石貯倉出來的石灰石減壓后，被壓縮空氣輸送到氣化框架內(nèi)的石灰石倉內(nèi)。2套石灰石貯倉共配置1臺(tái)空氣緩沖罐[3-4]。石灰石貯倉系統(tǒng)共設(shè)置2座550 m3石灰石貯倉，每座石灰石貯倉頂部設(shè)排氣過濾器和壓力真空釋放閥。為便于檢測石灰石貯倉的料位，石灰石貯倉均設(shè)置高、低料位計(jì)。正常情況下，2套石灰石系統(tǒng)中一套運(yùn)行用來輸送石灰石，另一套備用，這樣就可利用一套系統(tǒng)來貯存輸送煤粉。

2.2 技改后石灰石系統(tǒng)流程

石灰石輸送氣體使用壓縮空氣，由于煤粉粒度較細(xì)，在空氣中容易自燃，所以輸送介質(zhì)改為低壓氮?dú)?。在去石灰石倉的石灰石管線上加1個(gè)三通，一路可以去石灰石倉，一路可以去石灰石貯倉，這樣石灰石貯倉內(nèi)的物料既可以是石灰石輸送到石灰石倉內(nèi)，也可以是煤粉輸送到石灰石貯倉內(nèi)。

二期五環(huán)爐磨煤系統(tǒng)用罐車裝煤粉，然后運(yùn)輸?shù)揭黄谟玫獨(dú)廨斔偷绞沂A倉V1107A內(nèi)，煤粉進(jìn)入石灰石鎖斗V1108，然后用氮?dú)廨斔偷?8 m煤粉倉V1101A/B內(nèi)，用來補(bǔ)充煤粉倉減少的煤粉。

V1107A,V1107B.石灰石貯倉 V1108.石灰石鎖斗 V1103.石灰石倉圖1 技改前石灰石系統(tǒng)流程

V1107A,V1107B.石灰石貯倉 V1108.石灰石鎖斗 V1103.石灰石倉 V1101A,V1101B.煤粉倉圖2 技改后石灰石系統(tǒng)流程

3 技術(shù)改造可行性分析

(1) 二期五環(huán)爐設(shè)計(jì)磨煤系統(tǒng)有3臺(tái)磨煤機(jī)，單臺(tái)磨煤機(jī)設(shè)計(jì)負(fù)荷為20～80 t/h，正常運(yùn)行時(shí)磨煤機(jī)負(fù)荷在65 t/h。二期1臺(tái)五環(huán)爐滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)耗煤約1 250 t/d，2臺(tái)磨煤機(jī)完全能保證二期五環(huán)爐用的煤粉。一期Shell氣化爐磨煤系統(tǒng)有2臺(tái)磨煤機(jī)，單臺(tái)磨煤機(jī)設(shè)計(jì)負(fù)荷為25～85 t/h。正常運(yùn)行時(shí)磨煤機(jī)負(fù)荷在75 t/h。一期氣化爐滿負(fù)荷運(yùn)行耗煤2 200 t/d，若一套磨煤系統(tǒng)出現(xiàn)故障長時(shí)間無法處理時(shí)，另一套磨煤機(jī)能生產(chǎn)煤粉1 800 t/d，氣化爐缺少了400 t/d煤粉，所以只需要補(bǔ)入400 t/d煤粉就能保證一期氣化爐滿負(fù)荷運(yùn)行。

(2) 石灰石倉設(shè)計(jì)容積為550 m3，設(shè)計(jì)能力可裝400 t石灰石，石灰石系統(tǒng)在正常情況下輸送石灰石能力為30 t/h，而煤粉粒度比石灰石小的多，煤粉水分比石灰石要少，煤粉流動(dòng)性較強(qiáng)，比石灰石更容易輸送，因此，在貯存能力和輸送能力上都可以滿足要求。

(3) 煤粉粒度較小，容易在大氣中發(fā)生自燃，但輸送煤粉使用氮?dú)廨斔停獨(dú)鈱⒖諝飧綦x，可保證輸送煤粉安全穩(wěn)定。

(4) 輸送石灰石用的壓縮空氣經(jīng)減壓后壓力為0.2 MPa，將石灰石輸送到50 m高度。而輸送煤粉用低壓氮?dú)鈮毫?.5 MPa，將煤粉輸送到68 m高度，低壓力氮?dú)鈮毫ν耆梢詫⒚悍圯斔偷?8 m。

(5) 一期Shell氣化爐用煤中加入石灰石比例為0.02%，需要消耗石灰石40 t/d，1套石灰石系統(tǒng)即可保證Shell氣化爐運(yùn)行所需的石灰石。

4 技改后運(yùn)行情況

2016年4月，石灰石貯倉改為煤粉倉完成，用30 t罐車從二期五環(huán)爐煤粉貯罐中裝入煤粉，送到一期石灰石系統(tǒng)處，用氮?dú)鈱⒚悍鬯腿胧沂A倉V1107內(nèi)，經(jīng)石灰石鎖斗V1108送入煤粉倉V1101A/B內(nèi)。經(jīng)實(shí)際測算，向石灰石貯倉V1107內(nèi)送1車煤粉平均需要40 min，將石灰石貯倉V1107內(nèi)30 t煤粉送到煤粉倉V1101A/B內(nèi)平均需要20 min。經(jīng)計(jì)算，煤粉從罐車內(nèi)送到石灰石貯倉V1107，再送到煤粉倉V1101A/B內(nèi)，平均約為30 t/h。經(jīng)過3 d試運(yùn)行，用2輛罐車輸送的煤粉加上1套磨煤系統(tǒng)運(yùn)行，完全可以滿足氣化爐滿負(fù)荷運(yùn)行。

5 結(jié)語

(1) Shell氣化爐是比較先進(jìn)的氣化爐，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，停車維護(hù)次數(shù)越來越少，磨煤系統(tǒng)得不到及時(shí)的維護(hù)和保養(yǎng)。若長時(shí)間運(yùn)行，磨煤機(jī)磨損較大，設(shè)備容易損壞，而且磨煤機(jī)檢修時(shí)間較長，更換1次磨輥需要10 d左右。此次技改正好填補(bǔ)了單系列磨煤系統(tǒng)檢修時(shí)氣化爐滿負(fù)荷運(yùn)行的缺陷，保證了氣化爐滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行。

(2) 從資源方面考慮，二期設(shè)計(jì)有3臺(tái)磨煤機(jī)，2套磨煤系統(tǒng)運(yùn)行就可以滿足2臺(tái)五環(huán)爐運(yùn)行，第3臺(tái)磨煤機(jī)作為補(bǔ)料使用。在一期1套磨煤系統(tǒng)故障時(shí)，將二期第3套磨煤系統(tǒng)煤粉送到一期使用，這樣充分利用了現(xiàn)有資源，可達(dá)到效益最大化。

(3) 從效益方面考濾，在磨煤系統(tǒng)出現(xiàn)故障需要長時(shí)間檢修時(shí)，此技改在少量材料投入后，完全能保證Shell氣化爐滿負(fù)荷運(yùn)行，避免氣化爐停車，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

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