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气化炉C带水原因分析及处理

[日期:2016-04-11] 来源:《氮肥信息》2016年第3期  作者: [字体: ]

新能凤凰(滕州)能源有限公司甲醇项目2006720日开工建设,200912月一期30t/a甲醇装置投产,20119月底二期30t/a甲醇投产,气化装置采用多喷嘴对置式水煤浆加压气化工艺。一期建设2套多喷嘴气化装置(气化炉AB),二期建设了1套多喷嘴气化装置(气化炉C),单炉日投煤量1500 t,气化炉设计运行压力6.5 MPa2013328-31日对双系统气化装置进行了满负荷性能考核,标志着气化炉进入高负荷运行阶段。2013613日开始加负荷到1020 r/min627日加到1030 r/min629日加到1050 r/min,加负荷以后日产精甲醇最高达2285 t,目前运行稳定。虽然气化炉的负荷越高,利润空间越大,每增加1 t甲醇的利润空间非常丰厚,但随着负荷的提高,有些问题也开始暴露出来,特别是气化炉C的带水问题,特别严重。

1.带水现象

气化炉C运行以来,变换工段反映气化装置带水严重,第一水分离液位调节阀的开度逐渐增大,由原来的35%逐渐增大至了48%,同时返回气化装置水洗塔的高温冷凝液量也较以往增多,105%负荷时双系统以至满量程125 m3/h,实际推算返回气化装置水洗塔的高温冷凝液量在140 m3/h,较A/B双系统运行时单系统各117 m3/h多出23 m3/h,若气化装置继续带水,将对变换工段催化剂的安全运行产生严重影响。

2.带水原因分析

1 激冷水流量计指示不准确

    激冷水流量计FT1308C显示不准确(偏低),当其显示380 m3/h时,根据高温冷凝液和高温热水泵出口流量等水循环量估算,其实激冷水流量已经在430 m3/h以上,致使在操作上为了达到激冷水流量工艺指标要求,水洗塔塔盘高温冷凝液补水量过大,水汽来不及分离就被带走。

2)操作上仍存在不足

    有的班组在使用LV1202C2时,排水不注意,当FT1308C显示390 m3/h时,正常排水量应大于240 m3/h,但实际排水量只有180 m3/h,由于V1315设计存在缺陷,这部分水只有一部分在其内冷凝,大部分会被带到水洗塔内,当这60 m3/h的水进入水洗塔时,一部分被冷凝下来,大部分被带走,导致返回系统的高温冷凝液量较多;而当气化炉排水量加大以后,混合器压差下降,渣口压差下降,带水量就会减少。当气化炉带水时,大量的细灰被带到后系统,一部分细灰集聚在水洗塔内,一部分随激冷水进入气化炉内,进入气化炉内细灰一方面会加剧管道的磨蚀,另一方面沉积在环管内影响激冷水的流量,情况严重时会造成布水不均烧坏下降管;还有一部分细灰被激冷水夹带到激冷室中,由于气化炉处于带水的状态,这部分细灰会被带到水洗塔内,水洗塔又带到气化炉内,从而形成一个恶性循环,导致气化炉和水洗塔水质恶化,水质恶化后会更加剧气化炉的带水。自气化系统运行以来,为了追求激冷水流量而忽略了水洗塔排水,水洗塔底部不排水或者排水量过少,细灰会越积越多,并会随激冷水再次进入气化炉内。

查看48 h的历史趋势,各班为了追求控制气化炉液位的稳定,气化炉液位始终处于一条直线,不仅C炉这样,A/B炉运行时同样存在这样的问题,只不过C炉在操作上的不合理使带水现象表现得更为突出罢了。当气化炉排水量减少到一定程度后,气化炉的液位便不再继续上升,造成气化炉带水。

另外,气化炉排水量较少还有另一个弊端就是3个液位计反应滞后且易堵塞,有时每班都要冲洗气化炉液位计。这是因为,当气化炉排水量减少以后,气化炉内的细小颗粒较排水量多时处于一个相对较稳定的状态,比较容易附着在激冷室内件上,此时的细小灰颗粒相当于“源”的作用,系统更容易结垢。

某日中班,将气化炉排水量增大30 m3后,混合器压差下降,气化炉带入旋风分离器的冷凝液量也开始减少,旋风分离器排水阀位较当日白班、夜班低很多,控制14%就能维持住旋风分离器的液位;接班时C系统高温冷凝液流量125 m3/h满量程,交班时减少到123 m3/h。上述实际生产操作证明,气化炉排水量增多,其带水就会明显减轻,且由于气化炉带水到后系统再循环回气化炉需要一个过程,若持续48 h这样操作,效果会更为明显。

3)水洗塔操作控制不当

设计院原设计进入水洗塔的两股水分流一部分直接进入塔釜,而实际生产中,水洗塔补水与设计院原设计不符。德士古水煤浆气化炉的操作经验表明,1 m3煤浆对应1 m3高温冷凝液,虽然这只是经验数据,但从生产实际运行数据来看,系统的高温冷凝液确实比较多,特别是105%负荷运行以来,气量加大更是加剧了带水。据了解,宁波万华在操作上采用的是设计院的模式,但该厂开车时为防止水洗塔带水,水洗塔塔盘是不加水的(不过该方法不适合长时间放空,放空时间过长会造成套筒阀结垢)。水洗塔塔盘加水量减少后,水洗塔液位更容易控制,出口温度升高,水汽比升高,变换副产蒸汽增多,同时对变换反应也是有利的。比较A系统和C系统高温热水泵的流量,明显可知,C系统的较多,通过低压灰水的补入量和气化炉的排水量均能发现C系统高温热水泵的出口流量较大,且负荷越高越容易带水,塔盘补水量越大越容易带水。

4)气化炉操作温度控制过高

气化炉温度过高也是其带水的原因之一,这在有时系统开车或是更换煤种时特别明显。经验表明,炉温每降低20 ℃,气化炉排水量会增多35 m3,而排水越多越利于水质置换,亦即炉温越高越容易带水。某日中班,气化炉渣口压差上涨至0.043 MPa,粗煤气中甲烷含量控制在400×10-6,气化炉排水量为230 m3/h,判断当时炉温在1300 ℃以上,而此时的渣口压差上涨并不是实际意义上的升高,而是由于炉温控制得过高而气化炉排水量过少造成的液位偏高,导致渣口压差指示偏高且波动大,以及气化炉带水加剧;次日夜班将气化炉排水量增大至250 m3/h,交班前渣口压差降至0.0340.037 MPa。以前烧用单一榆阳煤种时,煤气中甲烷含量控制在(700800)×10-6时,对应的炉温在1285 ℃,而现在粗煤气中甲烷含量控制在700×10-6时,对应的炉温在1270 ℃。

3.对策措施

1)督促仪表调校FT1308A/B/C一致,即使在技术上无法实现,也要根据系统水循环量综合考虑来确定激冷水的流量。

2)水洗塔排水须满足工艺要求,由于排水流量计指示不准确,且仪表无法处理,因此须控制排水流量阀位大于20%,旋风分离器加水亦是如此,其余流量作为激冷水流量。

3)保持气化炉液位有变化,有涨有降,气化炉液位始终处于可控范围之内。

4)水洗塔进水分流一部分直接进入塔釜;开车时塔盘、塔釜各加一部分。

5)针对当前煤种,在控制粗煤气中甲烷含量的同时还应参考CO2含量数据,将粗煤气中CO2含量控制在16.5%,对应甲烷含量为(800900)×10-6,炉温在1240 ℃。

4.小结

    通过上述方法的调整,气化炉C带水现象明显减轻,返回系统的高温冷凝液量逐渐恢复到120 m3/h。证明以上针对气化炉C带水现象的分析是正确的,处理方法也是恰当的,希望为同类型装置今后遇见类似问题提供一定的参考借鉴。

                                                   (新能凤凰  李红生;宁波中金石化  杨路)

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