董志龙
（中海石油华鹤煤化有限公司，黑龙江 鹤岗154100）
［摘 要］中海石油华鹤煤化有限公司GE水煤浆气化装置配套3台气化炉（两开一备），于2015年7月1日正式投产。由于系统设计等方面存在缺陷，经过4 a多的摸索总结，针对入变换系统粗煤气水气比低、原料煤灰熔点高、ESD配置不合理、洗涤塔放空压力控制方式不合理、盲板管理存在漏洞、锁斗安全阀和气化炉黑水紧急切断阀联锁关闭值不合理等问题，分析症结所在并采取了一系列优化改进措施后，保证了系统的安、稳、长、满、优运行。目前，气化炉负荷可达117%，双炉已创下214 d以上的连续运行纪录，气化装置各项技术经济指标良好。
［关键词］GE水煤浆气化装置；问题描述；原因分析；应对措施；改造效果；技术经济指标
［中图分类号］TQ546 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2020）04-0009-03
中海石油华鹤煤化有限公司（简称华鹤煤化）化肥项目设计生产能力为300 kt/a合成氨、520 kt/a尿素，其气化装置采用德士古（GE）水煤浆加压气化工艺。水煤浆加压气化工艺对原料煤煤种的适应范围较宽，单台气化炉生产能力较大，气化温度高，碳转化率最高可达99%，粗煤气中甲烷含量低、惰性气含量也低，有效气（CO+H2）含量高达83%左右，粗煤气质量好，属于生产合成氨的理想原料气。
1 GE水煤浆气化装置简况
1.1 工艺概述
华鹤煤化GE水煤浆气化装置包括制浆单元、气化单元、渣水处理单元。气化装置气化单元配置3台气化炉（两开一备），采用激冷流程，气化压力为6.5 MPa，气化温度为1 350 ℃；渣水处理单元包括3套闪蒸系统、1台澄清槽和1台灰水槽。
GE水煤浆加压气化反应为气流床非均相并流反应，因高速氧气雾化效果好，借助其雾化作用，水煤浆从喷嘴喷出进入气化炉内，（雾状）水煤浆与氧气在高温气化炉中充分混合，经预热、蒸发、干馏、裂解、燃烧、气化等系列反应生成粗煤气，粗煤气进入激冷室经降温、洗涤、增湿、除尘，再经洗涤塔洗涤后送至变换系统；水煤浆燃烧后剩余的灰渣经冷却后变成固态，最终由锁斗排入渣池。
气化炉中水煤浆气化主要分为3个反应区域：裂解挥发区——水煤浆内的水蒸发，煤裂解，挥发分释放，煤焦形成；燃烧气化区——煤焦燃烧；气化区——煤焦、CO2、水蒸气发生氧化还原反应，主要产物为CO、H2、CO2及少量H2O、CH4、H2S、N2等气体。
1.2 技术经济指标
华鹤煤化水煤浆浓度可达67%，吨煤耗（煤浆）添加剂小于3.75 kg，系统能稳定运行；吨合成氨煤耗1.23 t，吨煤产有效气＞1 630 m3，有效气（CO+H2）含量＞83.5%；工艺烧嘴运行达到84 d；气化炉渣口、锥底耐火砖使用寿命达8 000 h，远超业内平均使用寿命4 000 h的水平；渣水系统长周期运行达到180 d，突破了国内120 d的运行纪录。总之，气化装置的实际运行情况能充分体现出水煤浆加压气化技术碳转化率高、系统运行稳定、煤种适应性相对较宽、能耗低等特点。
2 运行中存在问题的原因分析与应对措施
华鹤煤化气化装置于2015年7月1日正式投产，针对系统设计等方面存在的问题，经过4 a多的摸索总结，进行了一系列改造，保证了系统的安、稳、长、满、优运行，目前气化炉负荷可达117%，双炉已创下214 d以上的连续运行纪录。以下对有关情况作一简介。
2.1 粗煤气水气比低
2.1.1 问题描述
洗涤塔出口粗煤气温度只有229 ℃（对应系统压力6.10 MPa下洗涤塔出口粗煤气温度应在236～238 ℃），使得入变换系统粗煤气水气比较低，导致变换系统变换炉温升大——床层温度在470 ℃左右，接近高限运行，严重影响变换催化剂的活性及其使用寿命。经过一段时间的运行，随着系统负荷的增加，变换催化剂活性下降明显，较低的水气比越来越不能满足生产所需。
2.1.2 原因分析
气化装置闪蒸系统灰水加热器为U形管式换热器，因高压灰水含灰量较高，经常堵塞U形管，灰水加热器结垢严重，致使大部分高压灰水不再通过管程而走短路，不能被壳程的高压闪蒸气充分加热，且气化炉和洗涤塔排出的高温、高压黑水经闪蒸后大量的热量不能回收，使得用于洗涤塔补水的高压灰水温度较低，致使洗涤塔出口粗煤气水气比较低。
2.1.3 应对措施
（1）改造灰水加热器，对其封头处挡板进行机械加固，防止高压灰水因U形管部分堵塞而走短路，增加灰水加热器的有效换热面积。
（2）在高压灰水入灰水加热器前增设阻垢器，降低高压灰水在灰水加热器内的结垢速率。
（3）在现有基础上减少气化排水量，气化炉排黑水量由100 t/h减至80 t/h，使热量在气化炉与洗涤塔之间进行小循环；增加文丘里洗涤器的洗涤水量，以保证系统灰水水质在指标范围内。
（4）灰水分散剂加入量由100×10-6增至120×10-6，以减小灰水结垢速率。
2.2 原料煤灰熔点高
2.2.1 问题描述
更多内容详见《中氮肥》2020年第4期