高 亭
（河南能源化工集团鹤壁煤化工有限公司，河南 鹤壁458000）
［摘 要］河南能源化工集团鹤壁煤化工有限公司600 kt/a甲醇项目Shell气化装置于2020年12月10完成大修，一次性点火成功并打通甲醇生产全流程，随即提至满负荷运行，其后出现了一系列工况异常现象，最为明显的是气化外排废水的氨氮含量偏高，给污水处理系统造成较大的环保压力。分析工况异常现象，推断为气化炉内水汽系统泄漏所致，之后通过及时对工艺进行微调细调维持气化装置的安全稳定运行。2021年3月10日按计划停车对气化炉水汽系统进行消缺，发现4#烧嘴之烧嘴罩与烧嘴头存在漏点，对4#烧嘴头和烧嘴罩一并进行了更换等。2021年3月18日气化装置顺利重启，各运行参数和分析数据表明，气化炉运行非常正常，气化外排废水各项指标也逐步恢复至正常水平且很稳定。
［关键词］Shell气化炉；异常现象；水汽系统泄漏；原因分析；检修消缺；运行情况
［中图分类号］TQ546 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）06-0010-03
0 引 言
河南能源化工集团鹤壁煤化工有限公司（简称鹤壁煤化）600 kt/a甲醇项目气化装置采用荷兰壳牌（Shell）干煤粉加压气化工艺（SCGP），属气流床气化技术，具有鲜明的技术特色，是当今世界上先进的第二代干煤粉气化工艺。鹤壁煤化Shell气化装置由荷兰壳牌公司提供基础工艺包，中国五环工程有限公司进行详细设计，中国化学工程第十一建设有限公司施工建设，设计投煤量2 850 t/d，为目前国内单台投煤量最大的Shell气化炉，规模经济效益比较明显。气化装置于2013年投产，2016年实现CO2工况（即煤粉输送载气为CO2，可减少惰性气放空夹带，相较于N2工况能耗更低）下的满负荷运行，2018年实现了达标达产甚至超产，2017年、2018年、2019年每年累计运行时间均超过300 d，获得Shell公司评选的效能最佳运行奖。
气化炉为煤化工装置中的核心设备。Shell气化炉反应温度较高，不挑煤种，煤利用率较高，环保性能较优，但由于其气化反应剧烈，因而对设备参数要求苛刻；而且，由于固体物料输送和反应的特殊性，气化炉内由于物料磨损和高温老化易出现膜式壁及相关换热设备的泄漏，一旦泄漏，炉内反应条件会发生变化，对工艺上造成较大的影响。近期鹤壁煤化Shell气化装置出现了一系列工况异常现象，最为明显的是气化外排废水的氨氮含量偏高，给污水处理系统造成较大的环保压力。分析工况异常现象，推断为气化炉内水汽系统泄漏所致，之后通过及时对工艺进行微调细调实现了气化装置的安全稳定运行及按计划停车检修消缺，以下就有关情况作一简介。
1 Shell气化炉工况异常现象及原因分析
随着鹤壁煤化气化装置的长周期运行，Shell气化炉内静设备不可避免地出现了各种问题，大部分为内件泄漏问题，主要集中在水汽系统，且每次泄漏发生的位置都不一样。就近期来说，气化装置于2020年12月10完成大修，一次性点火成功并打通甲醇生产全流程，随即提升至满负荷运行，但由于气化炉水汽系统泄漏（经评估，少量水漏至合成气系统为可控工况，在保障安全的前提下气化炉可低负荷观察运行），气化炉出现了一系列工况异常现象，使得本次气化炉运行周期较短，2021年3月10日计划停车检修。从Shell气化装置本轮生产期的运行情况来看，初期各项工艺参数都比较正常，但随着运行时间的延长，出现了如下几方面的异常。
1.1 气化炉炉膛蒸汽小室产汽量逐渐降低
Shell气化炉炉膛蒸汽小室产汽量逐渐降低，由开车初期的5.2 kg/s逐渐降至1.4 kg/s，其变化过程如下：2020年12月10—25日，产汽量在5.2 kg/s左右波动；2020年12月25日—2021年1月18日，产汽量由5.2 kg/s降至4.0 kg/s；2021年1月18—29日，产汽量由4.0 kg/s降至1.4 kg/s；2021年1月29日—3月10日，产汽量维持在1.4 kg/s。
Shell气化炉运行管理技术人员都清楚，蒸汽小室的产汽量是气化炉运行的重要参数，其能直接反映气化炉运行工况的好坏，产汽所需热量由气化炉激冷口以前换热设备换热所得，包括由烧嘴罩、渣裙及挡渣坪等换热设备移出的热量。此路蒸汽产量降低，可能的原因有两个：一是气化炉入炉煤灰熔点较高，而石灰石（助熔剂）调节未与煤进行匹配，造成煤的流动温度过高，炉内渣流动性不好造成渣层较厚，影响换热，且渣层过厚还存在垮渣的风险，有安全隐患，不利于气化炉的长周期运行；二是蒸汽小室换热设备局部出现泄漏，造成锅炉水泄
更多内容详见《中氮肥》2021年第6期