航天爐裝置破渣機(jī)優(yōu)化運(yùn)行總結(jié)

于振海，童維風(fēng)，劉 才，耿恒輝

(安徽晉煤中能化工股份有限公司，安徽臨泉 236400)

安徽晉煤中能化工股份有限公司(簡(jiǎn)稱中能公司)原料路線改造工程采用了具有國內(nèi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的HT-L航天粉煤加壓氣化技術(shù)。HT-L航天粉煤加壓氣化工藝以干煤粉為原料，以純氧及少量水蒸氣為氣化劑在較高溫度(1 550 ℃)及4.0 MPa壓力下對(duì)粉煤進(jìn)行燃燒，采用激冷流程生產(chǎn)粗合成氣，激冷后的粗合成氣溫度降至200 ℃左右送至后工序。

隨著航天爐粉煤加壓氣化裝置(簡(jiǎn)稱航天爐裝置)工藝設(shè)備的不斷優(yōu)化完善，目前裝置已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行400 d以上。航天爐裝置運(yùn)行周期的不斷延長(zhǎng)，又帶來一些新的問題，而破渣機(jī)填料泄漏成為較為突出的問題之一。破渣機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行易造成填料磨損，導(dǎo)致黑水泄漏，漏量擴(kuò)大無控制時(shí)，只能停車檢修處理。裝置開停車費(fèi)用高，非計(jì)劃的開停車影響裝置的安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，破渣機(jī)填料的泄漏成為制約航天爐裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素之一。

1 裝置概況

航天爐裝置采用復(fù)合式單燒嘴頂噴、干法進(jìn)料、濕法排渣的設(shè)計(jì)理念。粉煤和氧氣在氣化爐爐膛內(nèi)燃燒后液態(tài)爐渣和細(xì)固體顆粒經(jīng)激冷環(huán)后流過下降管進(jìn)入激冷室水浴，渣在水中固化并沉到氣化爐激冷室的底部；在氣化爐激冷室底部收集的粗渣經(jīng)破渣機(jī)破碎進(jìn)入渣鎖斗中，然后通過渣鎖斗系統(tǒng)排至撈渣機(jī)，粗渣通過撈渣機(jī)排出送出氣化界區(qū)。為了確保順利排渣，在氣化爐激冷室和渣鎖斗之間設(shè)有渣鎖斗循環(huán)泵，使渣、水在渣鎖斗和氣化爐激冷室之間進(jìn)行循環(huán)，減少破渣機(jī)上部堵渣的概率，從而確保氣化燃燒后灰渣連續(xù)穩(wěn)定排出。

2 破渣機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀

破渣機(jī)在航天爐裝置的實(shí)際運(yùn)行中起著至關(guān)重要的作用。初期引進(jìn)的德士古煤氣化裝置中沒有設(shè)計(jì)破渣機(jī)，因大渣塊或脫落的耐火材料等無法破碎造成排渣系統(tǒng)堵塞，導(dǎo)致氣化裝置被迫停車多次；安裝破渣機(jī)后，消除了因大渣塊或脫落的耐火材料等堵塞排渣系統(tǒng)導(dǎo)致裝置停車的隱患。

航天爐裝置破渣機(jī)位于氣化爐激冷室下部與激冷室相通，由法蘭連接，內(nèi)部激冷水溫度高、壓力大、渣灰含量高。破渣機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為填料及密封水密封，長(zhǎng)期運(yùn)行易造成填料磨損泄漏，進(jìn)而影響航天爐裝置穩(wěn)定長(zhǎng)周期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。破渣機(jī)填料泄漏幾乎每年都會(huì)影響到航天爐裝置的連續(xù)運(yùn)行，所以解決破渣機(jī)填料泄漏問題是確保航天爐裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)運(yùn)行的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

3 技改優(yōu)化措施

3.1 優(yōu)化破渣機(jī)密封水水源

破渣機(jī)密封水原始設(shè)計(jì)為由密封沖洗水泵提供的脫鹽水，密封水泵出口設(shè)計(jì)壓力為5.0 MPa。由于系統(tǒng)管線長(zhǎng)、阻力大，密封水到達(dá)氣化爐四樓的破渣機(jī)軸承時(shí)，壓力只能達(dá)到3.9 MPa；密封水管線的管徑小，進(jìn)破渣機(jī)軸承的密封水量受到限制，經(jīng)常出現(xiàn)破渣機(jī)軸封漏黑水現(xiàn)象，影響航天爐裝置的安全穩(wěn)定生產(chǎn)。

對(duì)破渣機(jī)密封水源線進(jìn)行改造：將破渣機(jī)軸承密封使用的脫鹽水改為鍋爐水，鍋爐水壓力為5.4 MPa，且供應(yīng)量穩(wěn)定，可以確保破渣機(jī)軸承的密封效果，實(shí)現(xiàn)破渣機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 增加換熱器

破渣機(jī)填料密封水采用壓力為5.4 MPa、溫度為120 ℃的鍋爐水，而破渣機(jī)填料內(nèi)部的系統(tǒng)水溫正常在70 ℃左右，為了消除因密封水溫度高導(dǎo)致破渣機(jī)填料內(nèi)外溫差大的影響因素，通過技改增設(shè)了換熱器，消除溫差過大帶來的不利影響。

增加換熱器后破渣機(jī)填料密封水溫度由120 ℃降到60 ℃，溫差由50 K降至10 K，破渣機(jī)填料的運(yùn)行效果得到了很大的改善(見表1)。

表1 破渣機(jī)密封水增加換熱器前后的溫度

3.3 優(yōu)化破渣機(jī)運(yùn)行方式

在優(yōu)化破渣機(jī)水源、增加換熱器后破渣機(jī)的運(yùn)行周期明顯提高，由最初的連續(xù)運(yùn)行6個(gè)月就會(huì)出現(xiàn)填料泄漏延長(zhǎng)至10個(gè)月才會(huì)出現(xiàn)輕微泄漏；雖然破渣機(jī)填料的運(yùn)行周期有很大提高，但距連續(xù)運(yùn)行12個(gè)月以上仍有一定差距，由此可見填料長(zhǎng)周期運(yùn)行磨損的問題仍沒有得到徹底解決。

為避免泄漏進(jìn)一步發(fā)展，通過停運(yùn)破渣機(jī)的方式，延長(zhǎng)填料使用壽命。

在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過程中，當(dāng)破渣機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)輕微泄漏時(shí)將破渣機(jī)停運(yùn)，一旦氣化爐內(nèi)有大渣塊脫落堵塞排渣通道時(shí)，再啟動(dòng)破渣機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間，大渣破除后再停止運(yùn)行，如此破渣機(jī)填料泄漏量基本能保持穩(wěn)定,且可以有效延長(zhǎng)填料使用壽命，從而實(shí)現(xiàn)航天爐裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定、環(huán)保運(yùn)行。

中能公司1#航天爐破渣機(jī)額定電流為36 A，功率為18.5 kW;2#航天爐破渣機(jī)額定電流為57 A，功率為30 kW。2臺(tái)破渣機(jī)在調(diào)整前后的運(yùn)行參數(shù)見表2。

表2 調(diào)整前后2臺(tái)破渣機(jī)的運(yùn)行參數(shù)

通過停運(yùn)破渣機(jī)，延長(zhǎng)了填料使用壽命，一般可延長(zhǎng)至14個(gè)月以上，通過判斷排渣通道是否堵塞，及時(shí)啟停破渣機(jī)，因此不會(huì)影響氣化爐系統(tǒng)的正常排渣，從而實(shí)現(xiàn)航天爐裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)降低了系統(tǒng)電耗。

3.4 持續(xù)優(yōu)化

通過技改優(yōu)化，破渣機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性得到了大幅提高。根據(jù)破渣機(jī)填料安裝方式及結(jié)構(gòu)，在原填料密封組基礎(chǔ)上增設(shè)1組新填料，當(dāng)原填料泄漏量有增大趨勢(shì)時(shí)，使用備用新填料，從而可以進(jìn)一步延長(zhǎng)破渣機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行周期。通過新填料的增加，避免了因破渣機(jī)泄漏而造成環(huán)保影響或被迫停車檢修的事件發(fā)生，進(jìn)一步提高了航天爐裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

4 結(jié)語

航天爐裝置破渣機(jī)軸承填料使用有一定的壽命，隨著裝置運(yùn)行周期的不斷延長(zhǎng)，破渣機(jī)的填料能否實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)受著較大的考驗(yàn)。目前在運(yùn)的航天爐裝置一般連續(xù)運(yùn)行都在6個(gè)月以上，破渣機(jī)填料泄漏時(shí)有發(fā)生，因泄漏量較大無法控制被迫停車的不在少數(shù)。通過對(duì)中能公司航天爐裝置破渣機(jī)的不斷技改優(yōu)化，破渣機(jī)填料的使用壽命可以延長(zhǎng)至1 a以上，為裝置的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

通過優(yōu)化技改可以有效延長(zhǎng)填料使用壽命，同時(shí)降低電耗，實(shí)現(xiàn)航天爐裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定、環(huán)保運(yùn)行；技改后每年可節(jié)約電費(fèi)及減少開停車費(fèi)用約60萬元，裝置的運(yùn)行穩(wěn)定也避免了非計(jì)劃停車，提高了裝置的運(yùn)行效益。