仇芦坤
(河南能源化工集团鹤壁煤电股份有限公司化工分公司,河南 鹤壁458000)
[摘 要] 河南能源化工集团鹤壁煤电股份有限公司化工分公司600 kt/a甲醇项目气化装置采用壳牌粉煤气化工艺,投运后暴露出一些问题:多次发生因十字吊架积灰而Shell气化炉被迫停车的事故;循环气压缩机(K1301)无法满足气化炉高负荷、长周期运行的需要;气化炉温度及蒸汽产量波动大。为此,实施了气化炉十字吊架改造、设备更新(更新循环气压缩机)、优化气化炉操作参数等优化改造措施。优化改造后的实际运行情况表明,气化炉运行周期大幅延长,气化炉性能得到明显提升,气化炉实现了满负荷甚至超负荷运行,为气化装置的安、稳、长、满、优运行奠定了坚实的基础。
[关键词]Shell气化炉;十字吊架积灰;循环气压缩机;改造;操作参数优化;性能提升
[中图分类号]TQ546[文献标志码] B[文章编号] 1004-9932(2019)03-0017-03
0 引 言
河南能源化工集团鹤壁煤电股份有限公司化工分公司600 kt/a甲醇项目气化装置采用壳牌粉煤气化工艺(SCGP),配置有1台Shell气化炉(单炉无备),设计日消耗原料煤2 850 t,配套制氧量65 000 m3/h的空分装置。气化装置是整个甲醇项目的重要装置,其主要工艺流程为:原料煤经过磨煤加压输送,与氧气混合进入Shell气化炉进行气化反应,产出粗煤气;粗煤气经高温高压过滤器除灰、湿洗单元洗涤其中的杂质后送往变换系统;产生的渣及飞灰经由除渣、干固体脱除后排出系统;产生的废水经初步水处理单元预处理后,部分回收利用,部分送出界区。
2013年3月25日河南能源化工集团鹤壁煤电股份有限公司化工分公司Shell气化装置一次投料成功后,运行平稳,整个工艺系统环保、高效、节能、自动化程度高,但实现高负荷、长周期运行一直是亟待解决的难题,成为抑制公司生产运行和经济效益的一个瓶颈。之后通过不断的技术改造、设备更新和操作优化,Shell气化炉性能得以提升,如今气化装置已实现高负荷、长周期运行。以下对Shell气化炉性能提升技改进行总结。
1 气化炉十字吊架改造
1.1 十字吊架结构
气化炉十字吊架积灰一直是影响气化炉长周期、高负荷、稳定运行的主要因素。十字吊架位于粗合成气进合成气冷却器入口,起支撑、冷却的作用。十字吊架内部通入循环水进行冷却;十字吊架上部设计有吹灰器进行飞灰吹扫;十字架下方的合成气冷却器中压蒸汽过热器(E1306)用于将饱和蒸汽加热成过热蒸汽,下部的1个盖板通过改变气流方向增强E1306的换热效率。
1.2 十字吊架积灰给装置运行带来的影响
十字吊架吹灰器对延缓十字吊架积灰起着重要的作用,此前Shell气化炉所用吹灰器为壳牌公司设计的吹灰器,但使用效果不理想,多家企业Shell气化炉使用后也都反映其效果不是很好。
我公司Shell气化炉在使用壳牌公司吹灰器期间,多次发生因十字吊架积灰而气化装置被迫停车的事故,停车后主要检修任务就是清理十字吊架积灰,每次检修大概需要1周的时间,清灰后气化装置重启,但当运行到30 d左右时又会出现十字吊架上下压差(13PDI0077;反映十字吊架的积灰程度,压差越高,表明积灰越严重)由正常值10 kPa左右升高到报警值的情况,13PDI0077升高导致粗合成气通过十字吊架的通道变窄,气体流速加快,易造成设备损坏,为降低高流速气体对设备的损伤,只能被迫降低气化炉负荷。同时,十字吊架积灰会导致E1306换热能力下降,经过E1306产生的过热蒸汽温度由390 ℃降到330 ℃,过热蒸汽品质下降,达不到工艺指标要求,继而造成动力系统负荷增加,运行成本增加。另外,十字吊架积灰会造成气化炉合成气冷却器(SGC)整体换热能力下降,导致出气化炉粗合成气温度升高,给变换系统带来压力,需部分放空粗合成气以降低其温度,浪费了大量的粗合成气,影响甲醇的产量。
十字吊架积灰初期,可以通过降低气化炉负荷来减小对设备及工艺系统的影响,但是当13PDI0077急剧上升时,为保护气化炉内件,必须停车检修、清理积灰,由此造成生产周期短、资源浪费、检修频率增加、检修费用和难度增大。为此,我公司决定对气化炉吹灰器进行优化,即将原吹灰器拆除,重新设计安装新吹灰器,主要解决由于吹灰孔方向不合适造成的吹灰孔堵塞,以及盖板优先积灰造成的积灰速度加快。
1.3 技改措施
更多内容详见《中氮肥》2019年第3期