殼牌氣化爐煤線波動(dòng)原因分析

張曉永 , 張鴻儒

(河南龍宇煤化工有限公司 , 河南 永城 476600)

1 煤線流程

殼牌氣化爐共通過(guò)4個(gè)煤線把對(duì)應(yīng)的兩個(gè)高壓煤倉(cāng)里的干煤粉輸送至氣化爐,干煤粉為固體顆粒,通過(guò)氣體輸送的方式達(dá)到干煤粉運(yùn)送的目的。同時(shí)輸送煤粉量的波動(dòng)直接影響煤線氧煤比的控制,影響氣化爐溫度的高低。由于干煤粉的特殊性質(zhì),生產(chǎn)中無(wú)法直接測(cè)量出煤粉的質(zhì)量流量。為了能夠做到精準(zhǔn)控制干煤粉的流量,每條煤線上安裝兩臺(tái)速度計(jì),兩臺(tái)密度計(jì),兩臺(tái)壓力表,一個(gè)溫度計(jì),通過(guò)速度、密度、溫度、壓力補(bǔ)償?shù)玫礁擅悍鄣馁|(zhì)量流量。在氣化爐氧負(fù)荷一定時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié)干煤粉流量來(lái)調(diào)整氧煤比進(jìn)而控制氣化爐溫度。煤線流程如圖1所示(以1號(hào)煤線為例)。

圖1 煤線流程圖

2 煤線波動(dòng)的原因及防控措施

2.1 給料罐與氣化爐之間的壓差波動(dòng)

高壓給料倉(cāng)通過(guò)煤線輸送至氣化爐,其推動(dòng)力為給料倉(cāng)與氣化爐的壓差。壓差高給煤能力強(qiáng),輸送煤粉多;壓差低給煤能力弱,輸送煤粉少。為保證輸送煤粉的穩(wěn)定,控制給料倉(cāng)與氣化爐壓力差在0.6～0.9 MPa;但在操作中,由于高壓給料倉(cāng)收料時(shí)排堵或者煤線跳以及后系統(tǒng)壓力波動(dòng),均會(huì)引起此壓差過(guò)高或者過(guò)低。為保證此壓力差,通過(guò)調(diào)節(jié)高壓給料倉(cāng)充壓與泄壓控制器12PDIC0128控制12PV0128A/B,實(shí)現(xiàn)高壓給料倉(cāng)在收料或者煤線故障跳車時(shí)壓力的相對(duì)穩(wěn)定。

2.2 輸送氣的影響

2.2.1輸送氣氮?dú)夂投趸记袚Q

裝置在剛開車階段,二氧化碳供應(yīng)量不足,煤線輸送采用氮?dú)夤r;但隨著后系統(tǒng)變換裝置逐漸穩(wěn)定,二氧化碳充足之后,為節(jié)約成本,煤線輸送由氮?dú)夤r改為二氧化碳工況。由于二氧化碳和氮?dú)獾拿芏炔煌?在輸送煤粉時(shí)會(huì)影響密度計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確性,造成煤粉的實(shí)際輸送量與計(jì)算量存在偏差。煤線在兩種輸送氣切換的過(guò)程中引起的煤線波動(dòng)是無(wú)法避免的,只有在切換過(guò)程中加強(qiáng)氣化爐參數(shù)變化的監(jiān)控,做出及時(shí)調(diào)整和穩(wěn)定。

2.2.2輸送氣品質(zhì)影響

生產(chǎn)運(yùn)行中,煤線輸送氣大多時(shí)間由二氧化碳往復(fù)式壓縮機(jī)提供,但往復(fù)式壓縮機(jī)會(huì)使二氧化碳帶油(≤10×10-6),致使 S-1203、S-1204內(nèi)油富集,長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)造成充氣錐堵塞、損壞,因此要求工藝班組每班對(duì)S-1203、S-1204底部排油一次。CO2壓縮機(jī)帶油現(xiàn)象較為明顯,裝置正常運(yùn)行期間往復(fù)式CO2壓縮機(jī)五級(jí)出口氣中含油量分析數(shù)據(jù)顯示,平均氣中油含量為9.7×10-6,最高時(shí)達(dá)到24×10-6。在生產(chǎn)運(yùn)行中,由于設(shè)備故障,出現(xiàn)過(guò)反吹氣中含油量最高達(dá)到200×10-6左右,粉煤輸送氣中含油量超標(biāo)嚴(yán)重,導(dǎo)致管道充氣器和笛管粘油污染,致使輸送氣流量波動(dòng)、煤線波動(dòng)。

中控監(jiān)控時(shí)要求關(guān)注高壓給料倉(cāng)底錐流化氣的流量和壓差,正常運(yùn)行時(shí)流化氣流量穩(wěn)定在500～600 Nm3/h。當(dāng)壓差出現(xiàn)上漲至0.4 MPa時(shí),判斷高壓給料倉(cāng)底部充氣錐出現(xiàn)堵塞,如果持續(xù)上漲就有損壞充氣錐的風(fēng)險(xiǎn),這時(shí)由流量控制改為壓差控制,壓差控制作用后流量肯定下降,煤線速度變化明顯,煤流量波動(dòng)大。若此壓差持續(xù)上漲須做好停車準(zhǔn)備。同時(shí)利用離心式CO2壓縮機(jī)代替往復(fù)式CO2壓縮機(jī)提供流化輸送氣,有效解決輸送氣帶油問(wèn)題。

2.3 煤粉品質(zhì)的影響

煤線是通過(guò)氣體帶動(dòng)干煤粉細(xì)小顆粒實(shí)現(xiàn)輸送,輸送過(guò)程中干煤粉的質(zhì)量直接影響煤線的穩(wěn)定性。若煤粉顆粒大小不一或者煤粉中摻雜其他雜物時(shí),造成煤線參數(shù)波動(dòng)大,嚴(yán)重時(shí)煤角閥13FV0101全開位置依然不能有效調(diào)整,甚至造成整條煤線堵塞,出現(xiàn)跳煤線現(xiàn)象,造成氣化爐工況波動(dòng),給氣化爐水冷壁及燒嘴罩等設(shè)備造成損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

原煤在碾磨過(guò)程中會(huì)摻雜有木屑、鐵絲、編織袋、飲料瓶蓋等,這些雜物會(huì)通過(guò)磨煤系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)、螺旋等從給料機(jī)進(jìn)入儲(chǔ)煤倉(cāng)。為避免這些雜物在后輸送中堵塞或引起煤線波動(dòng),在入儲(chǔ)煤倉(cāng)之前的每個(gè)進(jìn)料口處裝設(shè)一個(gè)纖維分離器,磨煤機(jī)在一周一次的倒磨操作中對(duì)其進(jìn)行隔離清理,清理過(guò)程中必須保證其規(guī)范操作,周圍縫隙中存在的煤塊需緩慢清出,嚴(yán)禁將濾網(wǎng)拆出后再落入其他雜物。

檢修作業(yè)過(guò)程中質(zhì)量把控要到位,確保檢修質(zhì)量和檢修過(guò)程不出現(xiàn)遺留雜物。每次磨煤系統(tǒng)袋式過(guò)濾器防爆板、旋轉(zhuǎn)給料機(jī)、螺旋給料機(jī)等設(shè)備更換檢修,安排專人負(fù)責(zé),對(duì)檢修過(guò)程全過(guò)程掌控。設(shè)備廢料、結(jié)塊煤粉必須逐一核對(duì)并清理干凈,嚴(yán)禁出現(xiàn)檢修廢料未清理徹底就回裝設(shè)備的現(xiàn)象,避免出現(xiàn)設(shè)備啟動(dòng)后運(yùn)行中煤角閥出現(xiàn)堵塞卡異物而引起煤線波動(dòng)。

同時(shí),干煤粉輸送管線達(dá)到50 m,整體煤粉溫度及輸送氣溫度在100 ℃左右,輸送過(guò)程中,溫度損失較大。由于煤線計(jì)算涉及到溫度壓力補(bǔ)償,所以盡可能保證煤線穩(wěn)定是保證煤線穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件。煤線投用之前將煤線伴熱蒸汽管線暖管投用并確保及時(shí)排出冷凝液,保證煤線溫度穩(wěn)定在100 ℃左右。煤線保溫做到定期檢查,若有保溫材料破損或出現(xiàn)伴熱漏點(diǎn)后能及時(shí)處理恢復(fù)完全。

2.4 儀表準(zhǔn)確性對(duì)煤線控制的影響

煤粉的流量是由速度計(jì)、密度計(jì)、壓力溫度等綜合參數(shù)計(jì)算而來(lái),其中任何一個(gè)參數(shù)變化均會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響,所以必須保證每個(gè)參數(shù)的準(zhǔn)確性。這就要求對(duì)這些儀表做好維護(hù)保養(yǎng),定期檢查,做好參數(shù)的收集;一旦出現(xiàn)問(wèn)題,利用氣化爐短停的檢修機(jī)會(huì)及時(shí)處理,并做好檢修后的儀表校驗(yàn),確保正常使用狀態(tài)下數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。另外,煤線投用之前的準(zhǔn)備工作也必須執(zhí)行到位,特別是煤循環(huán)數(shù)據(jù)的收集階段,避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)采集時(shí)原參數(shù)修正值未清空復(fù)位、煤粉料位不足等常見(jiàn)問(wèn)題。數(shù)據(jù)采集后根據(jù)數(shù)據(jù)的線性判斷煤線煤循環(huán)的可行性,確定修正參數(shù)的大小值真實(shí)貼合實(shí)際煤線運(yùn)行狀況,這對(duì)煤線以后的運(yùn)行控制至關(guān)重要。

速度密度計(jì)作為測(cè)量?jī)x表,受干擾因素較多,為保證其測(cè)量的真實(shí)性,應(yīng)做好日常維護(hù)保養(yǎng)。除了儀表工正常巡檢檢查項(xiàng)目之外,還需對(duì)煤線的重要儀表做定期排查,比如煤線支座的有效性,煤線法蘭跨接線的完好性,儀表連接方式及連接線的規(guī)范性。同時(shí),現(xiàn)場(chǎng)檢修作業(yè)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離速度計(jì)、密度計(jì),避免出現(xiàn)物體打擊造成的振動(dòng)或電磁干擾等不良因素。

2.5 閥門的日常保養(yǎng)

煤線遠(yuǎn)程控制是通過(guò)自動(dòng)開關(guān)、調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)密相輸送的,但因輸送干煤粉的特殊性質(zhì)以及壓力要求,煤線上的自動(dòng)閥門故障率較高,經(jīng)常出現(xiàn)閥門開關(guān)不到位現(xiàn)象。為保證煤線的正常使用,要求對(duì)煤線做好日常保養(yǎng)檢查,特別是閥門填料及法蘭墊片的檢查,做到定期更換。注意開關(guān)閥門的反饋及儀表連線在開關(guān)閥門時(shí)由于前后壓差較大造成管線振動(dòng),引起導(dǎo)線接觸不良,氣源管線漏氣使閥門開關(guān)動(dòng)力不足的現(xiàn)象。做到勤檢查,對(duì)檢查出來(lái)的問(wèn)題做到及時(shí)處理。

2.6 操作習(xí)慣的影響

在日常操作中,操作習(xí)慣對(duì)煤線運(yùn)行影響也較為重要。煤線操作手動(dòng)控制時(shí)為保證其穩(wěn)定性,要求操作工輸入給定值時(shí)用鍵盤輸入,利用0.1%的幅度緩慢加減,嚴(yán)禁直接數(shù)字輸入。一方面盡可能減小輸入值與實(shí)際值的偏差;另一方面避免出現(xiàn)誤操作輸入值成倍的偏差造成煤線的較大波動(dòng)。在煤線投用初期可以通過(guò)高壓給料倉(cāng)底部流化氣以及煤角閥吹掃氣的大小來(lái)調(diào)整,使煤線各個(gè)參數(shù)值趨于穩(wěn)定,而后將煤線控制轉(zhuǎn)入串級(jí)控制,串級(jí)控制對(duì)煤線運(yùn)行中的擾動(dòng)有很強(qiáng)的克服作用,所以在煤線運(yùn)行穩(wěn)定前提下,煤線盡可能保持串級(jí)控制。

3 結(jié)語(yǔ)

煤線控制是氣化爐操作的重點(diǎn)和難點(diǎn),煤線的穩(wěn)定與否直接關(guān)系到氣化爐的運(yùn)行周期及負(fù)荷的高低。但影響煤線波動(dòng)的因素較多,包括檢維修質(zhì)量、煤粉質(zhì)量、儀表數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、日常操作習(xí)慣等,因此,為確保氣化爐長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行,要求充分思考潛在影響煤線波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)因素,采取積極有效的防范措施,保證煤線的穩(wěn)定運(yùn)行。