碎煤加壓氣化爐運(yùn)行問題的解決及優(yōu)化建議

李永亭，王希奮，張 杰

(伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司，新疆 伊寧 835000)

0 引 言

伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱新天煤化)20×108m3/a 煤制天然氣項(xiàng)目主要包括氣化、凈化、甲烷化系統(tǒng)及空分、熱電、污水處理等附屬配套設(shè)施，是目前國(guó)內(nèi)最大的煤制天然氣項(xiàng)目。其中，氣化裝置采用賽鼎工程有限公司自主研發(fā)的碎煤加壓氣化工藝，配套氣化爐22臺(tái)，分為3個(gè)框架——A框架7臺(tái)氣化爐、B框架8臺(tái)氣化爐、C框架7臺(tái)氣化爐；22臺(tái)氣化爐對(duì)應(yīng)的化工系統(tǒng)分為A、B兩個(gè)系列，化工A系列對(duì)應(yīng)A框架7臺(tái)氣化爐和B框架前4臺(tái)氣化爐，化工B系列對(duì)應(yīng)B框架后4臺(tái)氣化爐和C框架7臺(tái)氣化爐。新天煤化化工系統(tǒng)于2017年3月開車順利產(chǎn)出合格天然氣，2020年天然氣產(chǎn)量為19.03×108m3、2021年天然氣產(chǎn)量為19.10×108m3。自2017年3月原始開車以來，氣化裝置出現(xiàn)了氣化爐夾套腐蝕泄漏、系統(tǒng)部分設(shè)備及管線堵塞、洗滌冷卻循環(huán)水泵機(jī)封故障頻繁、氣化爐出口粗煤氣溫度失真、煤鎖氣放空、氣化爐檢修后氣密性試驗(yàn)費(fèi)用高等一系列問題，經(jīng)過新天煤化氣化技術(shù)團(tuán)隊(duì)的不懈努力，并借鑒同類裝置的經(jīng)驗(yàn)，通過不斷地優(yōu)化改進(jìn)，氣化爐逐漸實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷、穩(wěn)定運(yùn)行，目前氣化裝置的運(yùn)行狀況完全可滿足年產(chǎn)20×108m3天然氣的需求。以下對(duì)有關(guān)情況作一簡(jiǎn)介。

1 氣化爐運(yùn)行問題及解決

1.1 氣化爐夾套腐蝕泄漏問題及解決

新天煤化氣化裝置于2017年3月原始開車，運(yùn)行至2017年7月，C4爐(“C4爐”中的字母“C”指氣化框架系列、“4”為框架內(nèi)氣化爐的編號(hào)，下同)灰鎖溫度持續(xù)降低——灰鎖溫度僅為238 ℃(正常溫度范圍300～400 ℃)，夾套耗水量由之前的6～9 m3/h增至11～15 m3/h，懷疑夾套漏水，停車入爐檢查，發(fā)現(xiàn)C4爐內(nèi)筒體下段夾套已穿孔；隨后運(yùn)行中B7爐相繼出現(xiàn)夾套漏水現(xiàn)象，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)22臺(tái)氣化爐夾套內(nèi)壁均有不同程度的減薄。

1.1.1 腐蝕原因分析

查閱相關(guān)資料，對(duì)魯奇氣化爐夾套腐蝕給出了兩種腐蝕機(jī)理：一個(gè)是鹵族元素(F、Cl、Br)腐蝕；另一個(gè)是堿金屬腐蝕。

有資料提到，“氣化高鹵素含量的煤，氣化爐內(nèi)筒材料的選用主要考慮煤的含氯量，當(dāng)氯含量<0.2% 時(shí)，可采用碳鋼；含氯量在0.2%～0.4%時(shí)，可采用Cr含量>26%的鋼材”。 從新天煤化氣化裝置最新的原料煤煤質(zhì)分析報(bào)告來看，所用伊犁4#礦煤中鹵族元素含量非常低，基本上可以排除鹵族元素腐蝕的可能。

有資料提出，當(dāng)所用原料煤富含堿金屬硫酸鹽且在SO3分壓相對(duì)較高的情況下，在金屬表面易形成熔鹽層，使正常的保護(hù)性氧化物發(fā)生酸助熔。2017年3月新天煤化氣化裝置原始開車后，在當(dāng)年的4月和5月對(duì)運(yùn)行超過1個(gè)月和2個(gè)月的B4、A4爐進(jìn)行停爐全面檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯的腐蝕現(xiàn)象，然而當(dāng)年7月5日，運(yùn)行36 d的C4爐停車檢查發(fā)現(xiàn)其夾套底部耐磨筋條上400 mm處已經(jīng)腐蝕出孔洞；從當(dāng)時(shí)的煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)來看，新天煤化氣化裝置所用原料煤煤灰中的SO3含量較高，尤其是2017年6月10日投產(chǎn)的伊犁4#礦2102工作面，其煤灰中的SO3含量高達(dá)16.29%，顯然這會(huì)直接加快氣化爐夾套的腐蝕。簡(jiǎn)言之，新天煤化氣化爐夾套底部減薄的主要原因是煤中堿金屬硫酸鹽熔鹽層使夾套氧化膜發(fā)生了酸助熔，進(jìn)而導(dǎo)致氣化爐夾套腐蝕泄漏。

1.1.2 解決措施及效果

(1)A2、A4爐試車期間爐內(nèi)壁基本完整，未進(jìn)行堆焊處理，而是在其爐箅705上焊接了折流板，以減輕氣化劑/灰渣對(duì)夾套的沖蝕和腐蝕。

(2)A1、A3、A5、A6、A7、B1、B2、B3、B4、B6、B8共計(jì)11臺(tái)氣化爐進(jìn)行堆焊處理——?dú)饣癄t內(nèi)筒體0～3.0 m采用Inconel625進(jìn)行三層防腐熔敷，熔敷厚度5 mm以上；氣化爐內(nèi)筒體3.0～6.4 m進(jìn)行兩層防腐熔敷，熔敷厚度3 mm以上。

(3)B5、B7以及C1～C7共計(jì)9臺(tái)氣化爐內(nèi)夾套更換鋼板——其中7臺(tái)氣化爐的內(nèi)夾套更換為以Q245R為基材，再用Inconel625焊條堆焊4 mm，夾套堆焊工作由供貨商出廠前完成；另2臺(tái)氣化爐的內(nèi)夾套更換為以S1008R8為基材，不再堆焊。

新天煤化22臺(tái)氣化爐經(jīng)過上述處理后，之后整體運(yùn)行狀況穩(wěn)定，未再出現(xiàn)氣化爐夾套大面積腐蝕的情況，不過近3 a個(gè)別氣化爐夾套還是有局部腐蝕，停爐檢修期間進(jìn)行堆焊處理后，未對(duì)化工系統(tǒng)生產(chǎn)負(fù)荷造成影響。

1.2 系統(tǒng)部分設(shè)備及管線堵塞問題及解決

氣化裝置運(yùn)行期間，出現(xiàn)過低壓廢鍋集水槽出口管線和煤氣水余熱回收器堵塞的問題：低壓廢鍋集水槽底部的含塵煤氣水，其中200 m3/h由循環(huán)洗滌水泵送至洗滌冷卻器，其余的排至煤氣水分離系統(tǒng)，運(yùn)行期間出現(xiàn)循環(huán)洗滌水泵入口堵不打量致氣化爐出口氣溫度高的問題，經(jīng)分析，判斷為低壓廢鍋集水槽出口管線堵塞；另外，氣化裝置來的含塵煤氣水(溫度180～210 ℃，壓力2.0～3.2 MPa)進(jìn)入余熱回收器管程，與殼程的低壓鍋爐給水換熱，煤氣水溫度降至160～175 ℃，殼程副產(chǎn)0.50 MPa、158 ℃的飽和蒸汽送低壓蒸汽管網(wǎng)，運(yùn)行期間出現(xiàn)氣化外送含塵煤氣水困難的情況，以及煤氣水余熱回收器副產(chǎn)0.50 MPa、158 ℃飽和蒸汽外送困難、壓力提不起來的現(xiàn)象，經(jīng)分析，判斷為煤氣水余熱回收器堵塞。

1.2.1 堵塞原因分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，伊犁4#礦原料煤塊煤率約75%，塊煤進(jìn)入筒倉，經(jīng)皮帶輸送入氣化爐時(shí)塊煤率為62%，使得粒徑<6 mm的入爐原料煤占比高達(dá)38%，與同質(zhì)量的大塊煤相比，粉煤表面積增加較多，其吸附、擴(kuò)散、傳熱速度較快，氣化反應(yīng)速率加快，原料煤升溫速率和氣化反應(yīng)速率加快造成粗煤氣中帶出物增多；另外，新天煤化氣化爐波茨曼套筒與氣化爐內(nèi)壁間隙較小，為186 mm，據(jù)了解，內(nèi)蒙古大唐國(guó)際克什克騰煤制天然氣有限責(zé)任公司、新疆廣匯新能源有限責(zé)任公司、新疆慶華能源集團(tuán)有限公司的氣化爐波茨曼套筒與氣化爐內(nèi)壁間隙均為386 mm，分析認(rèn)為，氣化爐波茨曼套筒與氣化爐內(nèi)壁間隙越小，同等流量情況下粗煤氣流速越快，氣化爐出口粗煤氣中帶出物越多。上述兩方面原因?qū)е碌拇置簹庵袔С鑫镌龆?，最終造成氣化系統(tǒng)部分設(shè)備及管線發(fā)生了堵塞。

1.2.2 解決措施及效果

(1)備煤車間將弛張篩的篩網(wǎng)由原8 mm更換為10 mm，氣化裝置高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)力爭(zhēng)4臺(tái)弛張篩投運(yùn)，以保證氣化入爐煤的粒度；同時(shí)，生產(chǎn)中加強(qiáng)弛張篩篩網(wǎng)的檢查，發(fā)現(xiàn)有破損就及時(shí)更換。

(2)氣化爐3個(gè)框架每個(gè)框架入爐前新增2臺(tái)爐前篩分設(shè)備(一開一備)，篩分設(shè)備篩網(wǎng)規(guī)格為10 mm，對(duì)氣化入爐煤再次進(jìn)行篩分，以保證入爐煤的粒度。

(3)將氣化爐波茨曼套筒與氣化爐內(nèi)壁間隙由186 mm調(diào)整至400 mm，且波茨曼套筒向下加長(zhǎng)200 mm，以減少波茨曼套筒與氣化爐內(nèi)壁間隙結(jié)焦和粗煤氣中帶出物。

(4)控制氣化爐單爐氧負(fù)荷在5 740 m3/h左右，同時(shí)控制氣化爐加負(fù)荷速率，單爐并網(wǎng)后氧負(fù)荷增幅不超過1 500 m3/h，單爐氧負(fù)荷加至3 000 m3/h后氧負(fù)荷增幅不超過1 000 m3/h。

(5)將變換系統(tǒng)粗煤氣洗滌器洗滌介質(zhì)由煤氣水改為經(jīng)酚氨回收系統(tǒng)處理合格的稀酚水，同時(shí)脫氨塔洗滌水用量由30 m3/h增至45 m3/h，以防煤塵帶入后系統(tǒng)。

經(jīng)上述工藝調(diào)整和部分設(shè)備技術(shù)改造后，新天煤化氣化裝置運(yùn)行過程中很少出現(xiàn)設(shè)備及管線堵塞現(xiàn)象了，系統(tǒng)部分設(shè)備及管線堵塞的問題得到了很好地解決。

1.3 洗滌冷卻循環(huán)水泵機(jī)封頻繁故障問題及解決

新天煤化氣化裝置開車以來，洗滌冷卻循環(huán)水泵機(jī)封頻繁出現(xiàn)故障——一般單臺(tái)氣化爐在5 740 m3/h的正常氧負(fù)荷工況下運(yùn)行5～7 d，洗滌冷卻循環(huán)水泵就會(huì)因機(jī)封故障而不得不更換機(jī)封，由于每臺(tái)氣化爐設(shè)計(jì)上對(duì)應(yīng)1臺(tái)洗滌冷卻循環(huán)水泵(無備泵)，一旦洗滌冷卻循環(huán)水泵機(jī)封出現(xiàn)故障，對(duì)應(yīng)的那臺(tái)氣化爐氧負(fù)荷就不得不從5 740 m3/h降至1 000 m3/h，造成化工系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)大，不僅影響天然氣產(chǎn)量，而且造成氣化裝置中控(人員)和現(xiàn)場(chǎng)操作人員工作量大增。

1.3.1 機(jī)封頻繁故障的原因分析

洗滌冷卻循環(huán)水泵機(jī)封的冷卻介質(zhì)為溫度154 ℃、壓力4.5 MPa的高壓噴射煤氣水，而高壓噴射煤氣水來自煤氣水處理系統(tǒng)，因煤氣水分離系統(tǒng)負(fù)荷高，分離效果不佳，煤氣水中煤塵和重芳烴等雜質(zhì)含量高，由此導(dǎo)致高壓噴射煤氣水水質(zhì)差，造成洗滌冷卻循環(huán)水泵機(jī)封磨損而出現(xiàn)故障。

1.3.2 解決措施及效果

對(duì)水系統(tǒng)水質(zhì)進(jìn)行排查后，從各路水的溫度、壓力、流量等方面綜合考慮，決定將溫度156 ℃、壓力5.4 MPa的中壓鍋爐水用作洗滌冷卻循環(huán)水泵的機(jī)封冷卻水。于是，先對(duì)B框架4臺(tái)氣化爐對(duì)應(yīng)的4臺(tái)洗滌冷卻循環(huán)水泵機(jī)封冷卻介質(zhì)改用中壓鍋爐水，改造后洗滌冷卻循環(huán)水泵運(yùn)行周期明顯延長(zhǎng)，由之前的(單臺(tái)氣化爐5 740 m3/h的正常氧負(fù)荷工況下)5～7 d更換1次機(jī)封延長(zhǎng)至60 d左右更換1次；之后，剩余的18臺(tái)洗滌冷卻循環(huán)水泵機(jī)封冷卻介質(zhì)全部改用中壓鍋爐水。改造后，在單臺(tái)氣化爐5 740 m3/h的正常氧負(fù)荷工況下，氣化爐一般運(yùn)行60～70 d才更換洗滌冷卻循環(huán)水泵機(jī)封，保證了氣化爐的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

1.4 氣化爐出口粗煤氣溫度失真問題及解決

新天煤化煤制天然氣裝置自2017年3月投產(chǎn)以來，氣化爐運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定，初期基本上能保證化工系統(tǒng)50%的負(fù)荷運(yùn)行，但運(yùn)行期間出現(xiàn)氣化爐出口粗煤氣溫度失真的問題，嚴(yán)重影響氣化爐的操作。

1.4.1 出口粗煤氣溫度失真的原因分析

分析認(rèn)為，由于新天煤化氣化爐波茨曼套筒與氣化爐內(nèi)壁間隙較小，導(dǎo)致氣化爐出口側(cè)夾套環(huán)隙易結(jié)焦堵塞，環(huán)隙結(jié)焦堵塞后，氣化爐出口粗煤氣溫度測(cè)點(diǎn)處結(jié)焦，導(dǎo)致氣化爐出口粗煤氣溫度失真。

1.4.2 解決措施及效果

2020年年初新天煤化成立了由多部門聯(lián)合組成的技術(shù)攻關(guān)小組，從氣化爐構(gòu)造、氣化爐前期運(yùn)行數(shù)據(jù)、工藝運(yùn)行情況等多方面入手進(jìn)行分析，最后得出需將氣化爐波茨曼套筒與氣化爐內(nèi)壁間隙由186 mm調(diào)整至386 mm的改造方案。改造方案確定后，前期主要對(duì)結(jié)焦嚴(yán)重的3臺(tái)爐進(jìn)行了改造，改造后這3臺(tái)氣化爐運(yùn)行狀況明顯改善，氣化爐運(yùn)行周期延長(zhǎng)、清焦頻率明顯下降；隨后新天煤化歷時(shí)近120 d對(duì)其余19臺(tái)氣化爐進(jìn)行了本項(xiàng)改造。改造后，22臺(tái)氣化爐運(yùn)行狀況明顯改善——?dú)饣癄t出口粗煤氣中帶出物減少，波茨曼套筒與氣化爐內(nèi)壁間隙及洗滌冷卻器出口結(jié)焦情況得到很大改善，清焦頻率明顯降低；但首次改造后運(yùn)行近1 a來，波茨曼套筒與氣化爐內(nèi)壁間隙及洗滌冷卻器出口仍有少量結(jié)焦，為實(shí)現(xiàn)氣化爐的高效、優(yōu)質(zhì)、長(zhǎng)周期運(yùn)行，新天煤化又對(duì)22臺(tái)氣化爐進(jìn)行了第2次改造——將波茨曼套筒與氣化爐內(nèi)壁間隙由386 mm調(diào)整至400 mm，并將波茨曼套筒向下加長(zhǎng)了200 mm。

新天煤化22臺(tái)氣化爐波茨曼套筒經(jīng)過2次技改后，氣化爐運(yùn)行狀況良好，波茨曼套筒與氣化爐內(nèi)壁間隙及洗滌冷卻器出口結(jié)焦明顯減輕，氣化爐運(yùn)行周期有效延長(zhǎng)，絕大多數(shù)時(shí)候氣化爐出口粗煤氣溫度真實(shí)可靠。

1.5 煤鎖氣放空問題及解決

新天煤化氣化爐加煤時(shí)煤鎖需兩次充壓(一次充壓采用變換系統(tǒng)冷變氣、二次充壓采用爐內(nèi)自產(chǎn)煤氣)、一次泄壓，煤鎖一次泄壓的煤鎖氣經(jīng)洗滌后進(jìn)入煤鎖氣柜，再經(jīng)煤鎖氣壓縮機(jī)增壓后送至變換系統(tǒng)。

1.5.1 煤鎖氣放空的原因分析

新天煤化化工系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，需要19臺(tái)氣化爐滿負(fù)荷運(yùn)行，總氧負(fù)荷109.6 km3/h，單臺(tái)氣化爐在氧負(fù)荷5 740 m3/h工況下加煤時(shí)煤鎖的泄壓操作為2.5次/h，單臺(tái)氣化爐每次泄壓的煤鎖氣量為675 m3(即1 688 m3/h)，則19臺(tái)氣化爐運(yùn)行時(shí)泄壓煤鎖氣量共計(jì)約32 100 m3/h。而新天煤化氣化爐煤鎖泄壓配套2臺(tái)設(shè)計(jì)容積為3 000 m3的煤鎖氣柜，煤鎖氣柜設(shè)計(jì)容量較??；同時(shí)，設(shè)計(jì)配套有3臺(tái)煤鎖氣壓縮機(jī)(往復(fù)式壓縮機(jī)，因故障率較高，正常運(yùn)行時(shí)兩開一備)，單臺(tái)煤鎖氣壓縮機(jī)打氣量設(shè)計(jì)值為12 500 m3/h，即2臺(tái)煤鎖氣壓縮機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的打氣量為25 000 m3/h，顯然19臺(tái)氣化爐高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)2臺(tái)煤鎖氣壓縮機(jī)的打氣量不足，過剩的7 100 m3/h泄壓煤鎖氣只能放空至火炬燃燒處理，造成粗煤氣損失。

1.5.2 解決措施及效果

針對(duì)煤鎖氣放空造成粗煤氣損失的問題，新天煤化積極召開專題技術(shù)會(huì)研討，并與賽鼎工程有限公司充分溝通，最終決定通過新增煤鎖氣充泄壓緩沖設(shè)施予以解決——在氣化A、B、C框架管廊各增設(shè)1條DN800緩沖管，緩沖管總?cè)莘e約120 m3，各緩沖管間用DN180管線連通，以供所有氣化爐煤鎖充泄壓時(shí)共同使用。

煤鎖氣充泄壓緩沖設(shè)施歷經(jīng)3個(gè)月完成技改并投用，改造后，氣化爐煤鎖氣一次泄壓至緩沖管、二次泄壓至煤鎖氣柜，一次充壓氣源由變換系統(tǒng)冷變氣改為緩沖管內(nèi)煤鎖氣，以最大化利用煤鎖氣的壓力能，二次充壓氣源由氣化爐自產(chǎn)煤氣改為煤鎖氣壓縮機(jī)出口氣，如此一來，約11 200 m3/h的泄壓煤鎖氣用于氣化爐煤鎖充壓而得到直接利用，剩余的泄壓煤鎖氣氣量為32100-11200=20 900 m3/h，運(yùn)行2臺(tái)煤鎖氣壓縮機(jī)即可滿足19臺(tái)氣化爐滿負(fù)荷運(yùn)行所需，徹底解決了氣化爐高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)泄壓煤鎖氣放空至火炬造成長(zhǎng)期有明火燃燒的問題。

1.6 氣化爐檢修后氣密性試驗(yàn)費(fèi)用高問題及解決

新天煤化氣化裝置采用碎煤加壓氣化爐，單臺(tái)氣化爐在5 740 m3/h的正常氧負(fù)荷工況下加煤2.5～3次/h，氣化爐采用間歇式排灰，因氣化爐加煤操作頻繁，造成氣化爐煤鎖、灰鎖檢修次數(shù)多，每次檢修后都要進(jìn)行4.0 MPa氣密性試驗(yàn)合格后才能開車，而每次進(jìn)行4.0 MPa氣密性試驗(yàn)只能雇外單位的撬裝車配合，費(fèi)用較高——每臺(tái)爐做1次氣密性試驗(yàn)需用液氮約11 t、氮?dú)鈨r(jià)格500元/t，每次撬裝車出車費(fèi)用3 000元，即氣化爐進(jìn)行1次氣密性試驗(yàn)的費(fèi)用為8 500元，而新天煤化氣化裝置22臺(tái)氣化爐每年大檢修平均3次，每年氣化爐的氣密性試驗(yàn)共計(jì)66臺(tái)次，全年費(fèi)用達(dá)56.1萬元。

1.6.1 氣密性試驗(yàn)費(fèi)用高的原因分析

新天煤化氣化爐煤鎖、灰鎖檢修次后氣密性試驗(yàn)使用的介質(zhì)為氮?dú)猓绿烀夯墓媒橘|(zhì)中壓氮?dú)夤芫W(wǎng)設(shè)計(jì)壓力為2.5 MPa，只能做2.5 MPa壓力等級(jí)的氣密性試驗(yàn)，每次進(jìn)行4.0 MPa氣密性試驗(yàn)只能雇傭外單位的撬裝車配合，導(dǎo)致費(fèi)用較高。

1.6.2 解決措施及效果

結(jié)合新天煤化公用介質(zhì)管網(wǎng)的實(shí)際情況，決定對(duì)公用介質(zhì)管網(wǎng)的配套進(jìn)行完善——新增2臺(tái)氮?dú)鈮嚎s機(jī)用于氣化爐4.0 MPa氣密性試驗(yàn)，新增的氮?dú)鈮嚎s機(jī)進(jìn)氣壓力2.0 MPa、排氣壓力4.5 MPa、單臺(tái)容積流量70.88 m3/h、配套電機(jī)功率51 kW。新增的 2臺(tái)氮?dú)鈮嚎s機(jī)于2020年大檢修后投入使用，徹底解決了氣化爐檢修后4.0 MPa氣密性試驗(yàn)費(fèi)用高的問題，每年可節(jié)約約56.1萬元的運(yùn)行費(fèi)用。

2 氣化爐系統(tǒng)優(yōu)化建議

2.1 氣化洗滌冷卻器內(nèi)新增刮刀

新天煤化的氣化爐經(jīng)過2次技術(shù)改造取得了明顯的效果——?dú)饣癄t內(nèi)壁環(huán)隙及洗滌冷卻器出口結(jié)焦明顯減輕，但仍存在少量結(jié)焦，且偶爾仍會(huì)造成氣化爐出口溫度失真，目前是通過在氣化洗滌冷卻器盲法蘭中間增加高壓噴射煤氣水的方式減少結(jié)焦和氣化爐出口溫度失真現(xiàn)象。因此，建議在氣化洗滌冷卻器內(nèi)新增刮刀，可以清除氣化爐內(nèi)壁環(huán)隙及洗滌冷卻器出口的結(jié)焦。

2.2 氣化爐出口安裝在線氧分析儀

目前新天煤化的C3爐安裝有在線氧分析儀(運(yùn)行周期保障條件：洗滌水10 d更換1次，干燥劑15 d更換1次，2 d自動(dòng)標(biāo)定1次、15 d人工標(biāo)定1次)，使用效果良好——分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，有效地保障了氣化爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。建議新天煤化氣化裝置其余21臺(tái)氣化爐均新增在線氧分析儀，以減少人工分析工作量，保證氣化爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 提高氣化爐氧負(fù)荷

新天煤化于2021年8月開展B2爐提高氧負(fù)荷運(yùn)行試驗(yàn)，B2爐平均氧負(fù)荷在6 890 m3/h穩(wěn)定運(yùn)行30 d，其間有3 d氧負(fù)荷最高達(dá)到7 500 m3/h，高負(fù)荷試驗(yàn)期間無任何異?，F(xiàn)象，氣化爐出口溫度、灰鎖溫度、夾套壓差、爐箅電流、粗煤氣組分等均在指標(biāo)控制范圍內(nèi)，表明氣化爐具備加負(fù)荷的條件。因此，建議氣化爐系統(tǒng)單爐氧負(fù)荷控制在5 800～6 890 m3/h，單爐正常氧負(fù)荷維持在6 300 m3/h左右，單爐短時(shí)間可提高氧負(fù)荷至6 890 m3/h。提高單爐氧負(fù)荷的益處有三：一是當(dāng)單臺(tái)氣化爐出現(xiàn)故障停爐時(shí)，氧負(fù)荷低的氣化爐增加負(fù)荷至設(shè)計(jì)值的120%～130%，可提高氣化爐的氣化效率，增加粗煤氣產(chǎn)量，維持氣化爐系統(tǒng)總負(fù)荷不變，從而滿足化工系統(tǒng)滿負(fù)荷生產(chǎn)的需求；二是可減少運(yùn)行爐數(shù)量，降低運(yùn)行能耗 ——停運(yùn)1臺(tái)氣化爐可節(jié)約高壓噴射煤氣水5.45 t/h、循環(huán)洗滌水泵機(jī)封水0.7 t/h、洗滌水泵用電19.78 kW·h/h；三是可增加氣化爐備用臺(tái)數(shù)，從而可降低檢修頻率、節(jié)約檢修費(fèi)用。

2.4 降低汽氧比

正常生產(chǎn)過程中新天煤化氣化裝置平均日耗煤量約23 000 t，而與之配套的伊犁4#礦平均每天只能為新天煤化提供17 000 t左右的原料煤，需外購約5 000 t的原料煤，故新天煤化氣化爐一直采用摻燒的運(yùn)行模式，由于不同煤種灰熔點(diǎn)不同以及摻燒不均勻等原因，經(jīng)常造成氣化爐結(jié)渣，為適應(yīng)不同的煤種，新天煤化氣化爐汽氧比比同行業(yè)要控制得高一些，一般控制在7.5～8.0 kg/m3，氣化爐排出的灰渣較細(xì)、無渣塊。而氣化爐汽氧比控制得高，會(huì)使?fàn)t內(nèi)氣化反應(yīng)溫度低、CO2含量高，導(dǎo)致氣化爐反應(yīng)效率、蒸汽分解率降低，進(jìn)而造成氣化裝置蒸汽耗量大、煤氣水產(chǎn)量大、煤氣水分離和酚氨回收負(fù)荷高、外送稀酚水量大等一系列問題出現(xiàn)。故建議在保證排渣過程中灰不熔融成渣的前提下將氣化溫度控制在接近入爐煤的灰熔點(diǎn)，即1 100～1 200 ℃，以將氣化爐汽氧比降至7.5 kg/m3以下，保證氣化爐的穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行，使氣化效率最大化。

3 結(jié)束語

新天煤化氣化裝置2017年3月開車以來，經(jīng)過技術(shù)團(tuán)隊(duì)近5 a的攻堅(jiān)克難，解決了氣化爐夾套腐蝕泄漏、系統(tǒng)部分設(shè)備及管線堵塞、洗滌冷卻循環(huán)水泵機(jī)封故障頻繁、氣化爐出口粗煤氣溫度失真、煤鎖氣放空、氣化爐檢修后氣密性試驗(yàn)費(fèi)用高等一系列問題，2019年化工系統(tǒng)由滿負(fù)荷運(yùn)行需19臺(tái)爐供氣降至18臺(tái)爐供氣。另外，對(duì)于碎煤加壓氣化工藝而言，通常業(yè)內(nèi)氣化爐的汽氧比控制在7.5 kg/m3，而新天煤化氣化爐的汽氧比現(xiàn)已優(yōu)化至7.4 kg/m3；業(yè)內(nèi)通常生產(chǎn)1 000 m3粗煤氣的耗煤在800 kg左右，而新天煤化現(xiàn)已優(yōu)化至700 kg左右；通常業(yè)內(nèi)氣化爐灰渣殘?zhí)吭?%左右，而新天煤化現(xiàn)氣化爐灰渣殘?zhí)靠煽刂圃?.5%～2.0%。綜合來看，經(jīng)過持續(xù)的優(yōu)化改進(jìn)，新天煤化碎煤加壓氣化爐的運(yùn)行狀況及主要消耗數(shù)據(jù)已處于行業(yè)領(lǐng)先水平，不過，運(yùn)行中還有一些需要優(yōu)化的問題，這些將是今后新天煤化技術(shù)團(tuán)隊(duì)繼續(xù)攻堅(jiān)的內(nèi)容，以進(jìn)一步提升碎煤加壓氣化爐的運(yùn)行水平。