航天爐粉煤加壓氣化裝置原始開車總結(jié)

張洪剛

(安徽昊源化工集團(tuán)有限公司， 安徽阜陽 236000)

近幾年來，我國(guó)煤化工行業(yè)發(fā)展速度越來越快，傳統(tǒng)的固定床工藝已經(jīng)不能適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展要求，高產(chǎn)能、低能耗、自動(dòng)化程度高的新型煤化工工藝已經(jīng)成為煤化工行業(yè)的主流[1]。安徽昊源化工集團(tuán)有限公司年產(chǎn)50萬t二甲醚項(xiàng)目，采用了擁有國(guó)內(nèi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的航天爐粉煤加壓氣化裝置[2]，配套2臺(tái)氣化爐，該項(xiàng)目于2018年5月全面建成，并一次性投產(chǎn)成功，隨后順利完成裝置性能考核；目前，該裝置運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到同行業(yè)先進(jìn)水平。

1 流程介紹

航天爐粉煤加壓氣化工藝是一種以干煤粉為原料，采用激冷流程生產(chǎn)粗合成氣的工藝。航天爐粉煤加壓氣化工藝采用了盤管式水冷壁氣化爐，頂置式燒嘴，粉煤干法進(jìn)料及濕法除渣，在較高溫度(1 450 ℃)及壓力(4.0 MPa)下，以純氧及少量水蒸氣為氣化劑在氣化爐中對(duì)粉煤進(jìn)行氣化。航天爐粉煤加壓氣化工藝流程共分為4個(gè)單元，即磨煤及干燥單元、煤加壓及進(jìn)煤?jiǎn)卧?、氣化及合成氣洗滌單元、渣及灰水處理單元?/p>

1.1 磨煤及干燥單元

磨煤及干燥單元采用輥式磨煤機(jī)磨煤，惰性氣體發(fā)生器干燥的工藝方案。該單元每條線的處理能力為100%的設(shè)計(jì)能力，采用2開1備的操作方式。原料煤被送入磨煤機(jī)研磨，并用來自惰性氣體發(fā)生器的干燥熱風(fēng)進(jìn)行干燥，經(jīng)干燥后的粉煤進(jìn)氣化爐前的含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至2%以下。

1.2 煤加壓及進(jìn)煤?jiǎn)卧?/h3>

煤加壓及進(jìn)煤?jiǎn)卧捎面i斗方案對(duì)粉煤進(jìn)行輸送，實(shí)現(xiàn)了粉煤從低壓到高壓的連續(xù)輸送。粉煤用高壓二氧化碳進(jìn)行加壓和密相輸送。粉煤在二氧化碳?jí)毫ο?，?jīng)粉煤進(jìn)料的鎖斗系統(tǒng)被輸送到氣化爐燒嘴。氣化爐燒嘴共有3個(gè)粉煤通道，各粉煤通道的進(jìn)煤量可以通過其管線上的流量測(cè)量及控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)單獨(dú)調(diào)節(jié)。

1.3 氣化及合成氣洗滌單元

氣化及合成氣洗滌單元采用氣流床粉煤加壓氣化和激冷流程生產(chǎn)粗合成氣，氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，頂燒式單燒嘴，液態(tài)排渣。氣化爐是一個(gè)在壓力容器殼體內(nèi)裝有水冷壁的膜式壁反應(yīng)器。粉煤在氣化爐內(nèi)與氧氣在高溫高壓下發(fā)生部分氧化反應(yīng)生成合成氣(主要為CO+H2)和液態(tài)渣。氣化爐內(nèi)的反應(yīng)溫度為1 450 ℃，壓力為4.0 MPa。爐內(nèi)盤管水冷壁通過盤管內(nèi)的鍋爐水的強(qiáng)制循環(huán)，不但可以將粉煤部分氧化反應(yīng)產(chǎn)生的部分熱量回收，轉(zhuǎn)化為中壓蒸汽，而且可以有效降低承壓殼體的溫度。

氣化爐水冷壁產(chǎn)出的中壓飽和蒸汽減壓后送入廠內(nèi)蒸汽管網(wǎng)。渣經(jīng)激冷環(huán)及下降管被水激冷后，沿下降管導(dǎo)入激冷室水浴，熔渣迅速固化，合成氣被水飽和。出氣化爐的合成氣再經(jīng)文丘里洗滌器用水進(jìn)一步潤(rùn)濕進(jìn)入旋風(fēng)分離器，大部分的灰被分離，帶有少量細(xì)灰的粗煤氣進(jìn)入合成氣洗滌塔洗滌，除去殘余的飛灰，然后送入變換單元。激冷后固化的渣為琉璃狀的顆粒，絕大部分迅速沉淀，并通過渣鎖斗系統(tǒng)定期排至撈渣機(jī)中。

1.4 渣及灰水處理單元

渣及灰水處理單元的主要作用是對(duì)氣化爐、旋風(fēng)分離器、合成氣洗滌塔及渣池排出的灰水及渣鎖斗排出的固渣進(jìn)行初步處理，實(shí)現(xiàn)熱量的回收和水的循環(huán)使用。鎖斗送出的渣水經(jīng)鏈?zhǔn)綋圃鼨C(jī)脫水后，渣送出氣化裝置界區(qū)，分離出的灰水用渣池泵送至真空閃蒸罐。渣水單元采用三級(jí)閃蒸及汽提的工藝回收灰水的熱量，同時(shí)清除灰水中的不凝氣，采用沉降及板框壓濾機(jī)過濾工藝回收灰水中的固體。經(jīng)初步處理后的水大部分循環(huán)使用，一小部分送至廠內(nèi)污水處理工段進(jìn)行進(jìn)一步的處理，起到平衡灰水中鹽分的作用。

2 裝置優(yōu)化

(1) 在兩套真空閃蒸冷凝器進(jìn)口閃蒸汽管線之間增加串聯(lián)管線，當(dāng)一套真空閃蒸冷凝器結(jié)垢嚴(yán)重需要檢修時(shí)，可以把真空閃蒸罐來的閃蒸汽切換到另一套真空閃蒸冷凝器，通過安裝盲板，對(duì)結(jié)垢的真空閃蒸冷凝器進(jìn)行隔離，實(shí)現(xiàn)對(duì)真空閃蒸冷凝器的在線檢修。真空閃蒸冷凝器結(jié)垢，將會(huì)影響真空閃蒸罐的操作壓力，直接影響沉降槽的水溫，從而導(dǎo)致黑水的絮凝沉降槽效果變差，水質(zhì)惡化，增加水系統(tǒng)結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)。

(2) 低壓灰水泵到低壓閃蒸汽提塔的管線與其他管線分開，以減小低壓灰水管線阻力。進(jìn)入低壓閃蒸汽提塔的補(bǔ)水管線主要有低壓灰水管線、蒸汽冷凝液管線、脫鹽水管線，這些管線最初設(shè)計(jì)時(shí)最終并到一根總管上，然后再進(jìn)入到低壓閃蒸汽提塔，這樣一來會(huì)造成相互之間形成背壓，特別是裝置運(yùn)行一段時(shí)間后，管線存在結(jié)垢情況，將會(huì)進(jìn)一步增加低壓灰水管線阻力，嚴(yán)重時(shí)影響裝置運(yùn)行。

(3) 氣化爐合成氣出口折流擋板開口方向改為向下，可以防止積灰。合成氣離開氣化爐時(shí)不可避免地?cái)y帶一些固體顆粒物，這些固體顆粒物在經(jīng)過分離擋板時(shí)，會(huì)有部分沉積在擋板上面，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，很容易造成擋板處大量積灰，導(dǎo)致氣化爐阻力大，嚴(yán)重時(shí)，氣化爐因壓力高被迫停車檢修。將分離擋板開口方向改為向下后，解決了合成氣夾帶的固體顆粒在分離擋板處的聚集，從而避免了合成氣出口堵塞的問題。

3 儀表控制

氣化裝置開車，儀表的準(zhǔn)確性非常關(guān)鍵，高準(zhǔn)確性的儀表系統(tǒng)，對(duì)裝置順利開車會(huì)帶來很大的便利。設(shè)備、管線安裝結(jié)束后，儀表人員開始進(jìn)行控制系統(tǒng)的組態(tài)工作，同時(shí)各個(gè)設(shè)備廠家來人進(jìn)行調(diào)試，這是一個(gè)非常關(guān)鍵的時(shí)期，從系統(tǒng)開車經(jīng)驗(yàn)來看，往往一個(gè)看視不起眼的測(cè)點(diǎn)就可能使整個(gè)系統(tǒng)不能正常開車。因此，在此階段，要特別安排專人配合儀表人員對(duì)所有儀表測(cè)點(diǎn)進(jìn)行排查，這項(xiàng)工作一直持續(xù)到開車，確保每一個(gè)閥門動(dòng)作正常，每一個(gè)測(cè)點(diǎn)顯示準(zhǔn)確。與此同時(shí)，專門安排經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員對(duì)邏輯程序、控制回路、操作畫面進(jìn)行全面排查，發(fā)現(xiàn)問題立即通知儀表人員處理，如果不能及時(shí)處理，應(yīng)及時(shí)做好記錄，避免遺忘，從而影響開車進(jìn)度。

氣化裝置開車前對(duì)儀表閥門進(jìn)行了多次排查，發(fā)現(xiàn)個(gè)別閥門接線盒存在進(jìn)水問題，主要原因是儀表橋架沒有完全覆蓋，甚至出現(xiàn)個(gè)別參與跳車的閥門氣源管線松動(dòng)的情況，這些閥門任何一個(gè)故障都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)停車，因此，必須做好儀表接線盒防水及氣源管線緊固工作。

航天爐粉煤加壓氣化裝置聯(lián)鎖點(diǎn)較多，且比較復(fù)雜，稍有不慎，就可能會(huì)因?yàn)槿藶樵驅(qū)е職饣癄t停車[2-3]。根據(jù)以往的事故案例，在現(xiàn)場(chǎng)凡是會(huì)直接或間接造成系統(tǒng)停車的測(cè)點(diǎn)、閥門全部掛上警示牌，防止因人為原因造成測(cè)點(diǎn)故障。開車后現(xiàn)場(chǎng)仍有外來施工人員作業(yè)，包括新進(jìn)廠員工對(duì)現(xiàn)場(chǎng)不熟悉，就有可能觸碰表聯(lián)鎖點(diǎn)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)掛上警示牌后，作業(yè)人員會(huì)主動(dòng)遠(yuǎn)離這些位置，有效減少了意外事故發(fā)生的概率。

4 質(zhì)量控制

4.1 吹除質(zhì)量

吹除質(zhì)量直接影響開車質(zhì)量，在試車階段，發(fā)現(xiàn)個(gè)別調(diào)節(jié)閥無法正常動(dòng)作，甚至險(xiǎn)些造成系統(tǒng)停車事故，檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)閥芯內(nèi)部有焊渣等異物；磨煤系統(tǒng)開車期間也出現(xiàn)過液壓站電磁閥卡異物的情況，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，磨煤機(jī)被迫停車。因此，要嚴(yán)格把控管線吹除的質(zhì)量，否則不僅會(huì)造成設(shè)備損壞，甚至影響整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4.2 安裝質(zhì)量

項(xiàng)目開車是檢驗(yàn)安裝質(zhì)量的最有效手段，項(xiàng)目試車階段，暴露出的一系列問題，必須得到處理，否則將嚴(yán)重影響系統(tǒng)開車及正常運(yùn)行。開車前檢查并處理了以下問題:部分螺栓未緊固，個(gè)別高壓系統(tǒng)法蘭缺少螺栓；設(shè)備人孔臨時(shí)墊片沒有更換，如洗滌塔、旋風(fēng)分離器等；高溫高壓設(shè)備管線采用石棉板墊片，石棉板墊片受熱后容易泄漏，特別是使用石棉板墊片后螺栓未緊固到位，一旦泄漏將很難處理，這些都不利于裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行。

系統(tǒng)開車后，伴熱蒸汽管線出現(xiàn)多處泄漏，雖然不會(huì)影響到裝置的正常運(yùn)行，但是如果不能認(rèn)真對(duì)待，開車后處理起來十分棘手。這些管線盤根錯(cuò)節(jié)，往往很難查找，為今后的工作增加了難度，使有限的人力物力不能集中在關(guān)鍵的維保工作上，繼而造成工作的被動(dòng)。因此，在條件允許的情況下，這些問題也應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。

4.3 設(shè)備質(zhì)量

項(xiàng)目開車后，出現(xiàn)多臺(tái)設(shè)備故障的事故。如循環(huán)風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承故障、燒嘴冷卻水泵出口止回閥不能正?；刈?、鍋爐水循環(huán)泵電機(jī)振動(dòng)大等，這些問題與設(shè)備本身質(zhì)量有很大關(guān)系。設(shè)備因質(zhì)量問題發(fā)生故障后，對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)造成了一定影響，同時(shí)維修設(shè)備也浪費(fèi)了大量的人力物力。因此，設(shè)備采購應(yīng)盡量選擇優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商，特別是關(guān)鍵設(shè)備，條件允許的情況下，選用質(zhì)量有保證的設(shè)備廠家。

5 人員培訓(xùn)

項(xiàng)目開車，所有工作的質(zhì)量控制主要由操作人員、維修人員、管理人員負(fù)責(zé)，人員的業(yè)務(wù)水平對(duì)項(xiàng)目的順利開車起到關(guān)鍵作用，業(yè)務(wù)水平薄弱，直接影響項(xiàng)目開車進(jìn)度。所以，要求全體人員在熟悉管道及儀表(PID)流程圖的基礎(chǔ)上，熟練掌握開停車規(guī)程、事故應(yīng)急預(yù)案等，同時(shí)不斷深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，盡快熟悉現(xiàn)場(chǎng)，做到每一個(gè)設(shè)備、每一個(gè)閥門都能清楚地知道所處的位置，為開車做好準(zhǔn)備。

在系統(tǒng)調(diào)試及試車期間，因工作繁忙，也導(dǎo)致人員的疲憊，造成學(xué)習(xí)積極性不足；管理人員也因時(shí)間不足，缺少對(duì)工段成員的培訓(xùn)，特別是新員工的培訓(xùn)，主要交給師傅進(jìn)行培訓(xùn)，培訓(xùn)效果不佳。在設(shè)備調(diào)試期間，對(duì)于出現(xiàn)的問題，如果相關(guān)人員沒有吸取教訓(xùn)，可能在后續(xù)運(yùn)行中再次出現(xiàn)類似問題。開車后，培訓(xùn)工作必須作為重點(diǎn)工作來開展。

6 試車安全

安全工作在試車期間是頭等大事，試車在一定意義上講比正式生產(chǎn)的危險(xiǎn)因素還要多，試車人員因長(zhǎng)時(shí)間脫離生產(chǎn)，大部分人的意識(shí)可能還停留在安裝階段。如機(jī)泵調(diào)試期間，如果設(shè)備發(fā)生故障，可能會(huì)出現(xiàn)電機(jī)電源在沒有斷掉的情況下，就通知維修人員進(jìn)行維修，此時(shí)發(fā)生事故的概率就比較大。由于只是試車，操作人員對(duì)設(shè)備的維護(hù)意識(shí)可能還不夠到位，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常情況時(shí)未必能及時(shí)作出相應(yīng)的應(yīng)急處理，如試車期間機(jī)泵斷密封水，未必能意識(shí)到密封水?dāng)嗔鲗?duì)機(jī)封的損害。新項(xiàng)目建成后，安全防護(hù)設(shè)施可能還不夠齊全，甚至存在缺陷，發(fā)生人員傷害的概率就會(huì)提升。因此，應(yīng)當(dāng)高度重視安全工作，一方面嚴(yán)格按照規(guī)章制度進(jìn)行作業(yè)，另一方面加強(qiáng)安全管理，提高安全意識(shí)。

7 結(jié)語

航天爐粉煤加壓氣化裝置的投料試車，涉及到的專業(yè)較多，任何一方面控制不當(dāng)，都可能導(dǎo)致裝置試車的失敗，處理不當(dāng)甚至可能會(huì)出現(xiàn)安全事故，在當(dāng)今安全高于一切的背景下，航天爐粉煤加壓氣化裝置的安全運(yùn)行更是不容出現(xiàn)任何閃失。所以，不斷對(duì)裝置進(jìn)行優(yōu)化，提高裝置運(yùn)行周期[4]，減少裝置停車次數(shù)，避免或減少事故的發(fā)生，成為化工行業(yè)不斷的追求。