影响shell煤气化煤烧嘴稳定运行的原因及处理

*李准 李坡 董秀青 高清

(河南开祥精细化工 河南 472300)

影响shell煤气化煤烧嘴稳定运行的原因及处理

*李准 李坡 董秀青 高清

(河南开祥精细化工 河南 472300)

煤烧嘴是shell煤气化装置中的关键运行设备,主要的作用是为shell气化炉不断提供煤粉和氧气燃烧,保证shell煤气化装置的稳定运行.本文简要介绍了影响shell煤气化煤烧嘴稳定运行的一些主要原因以及出现问题后的处理办法.

shell煤气化;煤烧嘴;原因;处理

1.背景概括

河南开祥精细化工有限公司是位于河南省义马市年产20万吨甲醇的煤化工企业,投产于2008年.气化装置采用了国际上先进的shell煤气化技术,是我国众多壳牌煤气化用户当中的优秀企业之一.

2.shell煤气化流程

在众多的煤气化领域种类中,shell煤气化采用的是气流床气化技术.从煤厂送来的原煤,经过磨煤干燥系统将粒度为5μm-90μm大于等于65%、水分小于3%的合格煤粉送至煤粉加压进料系统,经过加压进料送至气化炉与空分送过来的纯氧在极为短暂的时间里进行一系列的化学反应和物理反应,生成的渣以液态形式由重力作用向下进入除渣系统,生成的飞灰与粗煤气到除灰系统除去飞灰,粗煤气再到湿洗系统湿洗冷却除去杂质,最后送往甲醇装置.

3.shell煤气化煤烧嘴介绍

煤烧嘴在整个shell煤气化当中是最为关键的设备之一,在气化炉膛内对称平均分布,1#与2#、3#与4#对应交叉,其中中心线与气化炉夹角形成偏4°,根据不同的气化炉设计负荷要求采用4-8个煤烧嘴,具有工艺操作灵活、运行稳定、周期长等优点.河南开祥精细化工shell煤气化装置采用为4个煤烧嘴,中心进煤、环隙进氧,初始开车进料输送煤粉采用氮气气体,正常生产采用二氧化碳气体为载送气体.

4.粉煤进料的原理

粉煤加压进料系统是两套相同的粉煤进料系统组成,将煤粉从低压粉煤储仓到煤粉锁斗再到煤粉进料罐,通过隔离、充压、连通、下粉、隔离、泄压,再依次重复完成加压给料,出煤进料罐的煤粉每套系统各对应2个煤烧嘴供粉煤进料,并在煤管线上配合设计有两套循环回路,回路上设置有减压管,经过减压回流至低压粉煤储仓.煤粉的载送气体为氮气或二氧化碳,在煤循环/给料程序13KS-0011/0012/0013/0014的控制下通过煤管线上的一系列密度、速度、温度、压力、煤量的计算控制进入煤烧嘴.

5.煤烧嘴常见的波动现象

根据实际的运行总结发现煤烧嘴常见的波动现象主要有:①煤量下降;②氧压的波动;③煤烧嘴冷却水流量的波动;④仪表波动与阀门故障问题;⑤煤量偏移与煤管线泄漏等.

6.煤烧嘴波动现象的原因

结合煤烧嘴的波动现象分析煤烧嘴波动的原因主要有:

煤量起不来是由于充气锥的故障、煤管线的卡塞或者由于煤粉的粒度及水分不合适、煤管线伴热问题等;

氧压的波动主要是由于空分氧泵故障问题;

煤烧嘴冷却水流量的波动是由于来自于调和水系统波动、仪表的波动;

仪表波动主要是由于来自速度计、密度计、温度计仪表的波动,阀门故障问题是由于各阀门在实际使用运行过程中出现的卡塞、仪控问题.

7.煤烧嘴波动后的处理

(1)煤量下降后的处理

煤烧嘴在煤量稳定的情况下尽量打串级控制,检查判断充气锥是否故障、做好粒度及伴热等控制,若煤量下降,在稳定系统的前提下开大角阀,调节煤进料罐锥部流化氮,保证氧碳比的稳定,若氧碳比偏高,氧量单烧嘴控制,氧碳比一直保持串级控制.若调节后煤量变化依旧不明显,将煤烧嘴停运,进行正反吹,再次投入,整个过程要严格监控气化炉温度、氮气压力等系统的各项参数变化.

(2)氧压波动后的处理

氧压波动是最为关键紧急的,在氧压波动后,根据氧压下降波动实际情况进行4#、3#、2#煤烧嘴的手动停运,视情况泄压,注意飞灰过滤器S-1501的压差、湿洗塔C-1601的液位、洁净氮气的压力、气化炉温度等参数监控,注意氮气吹扫阀门全开,防止回火.始终做好投入煤烧嘴的准备,检查煤烧嘴程序及阀门状态,待氧压恢复,及时恢复系统.

(3)煤烧嘴冷却水流量波动后的处理

煤烧嘴冷却水流量是shell煤气化装置系统安全停车(ESD)联锁中的一项,联锁为13FI-0105/0205/0305/0405低于1.74kg/s二选二延时2s,在煤烧嘴冷却水流量波动后应立即派人中控与现场检查确认波动的原因,一般原因为调和水系统调和水泵P-1304的波动,应通知电仪机械人员仔细检查泵现场整体运行情况,或由于仪表由于长期运行和受外部环境原因造成的问题,确认问题后,将联锁解除,经领导主要管理人员审批,立即处理,防止由于意外波动引起系统停车造成损失.

(4)仪表波动与阀门故障后的处理

仪表频繁的波动主要表现在密度计、速度计、温度计、压力显示、流量表等波动、断点、超量程故障,出现此类问题,及时与有关管理人员沟通,确认具体问题,具体实时处理,与DCS控制人员配合沟通,汇报领导审批,将联锁解除后,通知相关人员到现场及时检查处理.

阀门故障问题主要表现在角阀仪控故障、角阀动作卡涩迟滞,影响这类问题的原因应根据实际的煤烧嘴运行情况判断解决,若不影响系统稳定长周期运行,可加大对此角阀监控;若已经严重影响到煤烧嘴的稳定运行,应及时安排拿出方案,工艺人员与电仪设备检修人员沟通在线更换角阀,使系统排除故障,避免被动.

(5)煤量偏移与煤管线泄漏后的处理

出现煤量偏移与煤管线的泄漏主要问题在煤管线的磨蚀,由于在长时间的运行使用过程中,不同程度出现冲刷磨蚀现象,弯头处表现最为明显,针对此情况利用停车检修测量检查关键部位壁厚,结合情况及时更换冲刷磨蚀严重的弯头与管线,若在系统开车运行当中出现煤管线泄漏,造成煤烧嘴的波动,应立即制定执行安全方案,及时降负荷稳定煤烧嘴的调节,现场按照要求进行补焊处理,保证煤烧嘴的稳定运行.

8.结语

Shell煤气化工艺有着诸多的优点,在近些年的不断发展与努力下,各shell煤气化装置都创造了非常不错的连运成绩,积累了许许多多的宝贵经验.结合以上探讨,制定相应的影响shell煤气化煤烧嘴稳定运行的原因的处理办法,有效的避免了系统波动造成停车发生的几率,为shell煤气化的安全稳定运行提供了有力保障.

[1]吴国祥.壳牌粉煤气化装置长周期连续运行影响因素分析[J].化肥设计,2016,(06):31-35+41.

[2]李坡,张欢欢,刘贵宾.基于煤种特性对壳牌煤气化装置设计和操作的影响[J].化工管理,2017(10).

[3]马长生.影响shell气化炉长周期稳定运行的原因分析[J].内蒙古石油化工,2015(10).

李准(1984-),男,河南开祥精细化工;研究方向:煤化工.

李坡(1992-),男,河南开祥精细化工;研究方向:煤化工.

董秀青(1985-),男,河南开祥精细化工;研究方向:煤化工.

高清(1973-),男,河南开祥精细化工;研究方向:有机化工发展.

Causes and Treatment of Stable Operation of Shell Coal Gasification Coal Burners

Li Zhun, Li Po, Dong Xiuqing, Gao Qing
(Henan Kaixiang Fine Chemical Industry, Henan, 472300)

The coal burner is the key operating equipment in the shell coal gasification plant, the main role is to provide continuous coal powder and oxygen combustion for the shell gasifier, to ensure the stable operation of the shell coal gasification plant. This paper briefly introduces some main reasons affecting the stable operation of the shell coal burner and the treatment methods after the problems appear.

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