壳牌粉煤气化装置合成气冷却器积灰原因及改造措施

李 进，杨晓勤，张云兵，鲁 强，李元海，冯加新，蒋远华

(湖北宜化集团有限责任公司，湖北宜昌 443000)

壳牌粉煤气化装置合成气冷却器积灰原因及改造措施

李 进，杨晓勤，张云兵，鲁 强，李元海，冯加新，蒋远华

(湖北宜化集团有限责任公司，湖北宜昌 443000)

由于激冷气气量不足，壳牌粉煤气化装置中的合成气冷却器积灰严重，运行周期仅3个月左右。经分析论证，更换激冷气压缩机以增大激冷气气量，有效解决了合成气冷却器积灰问题，提高了煤气化装置运行的稳定性。

壳牌粉煤气化；激冷气压缩机；积灰

1 工艺流程

湖北宜化集团有限责任公司下属湖北双环科技股份有限公司建有国内第1套壳牌粉煤气化装置，于2006年5月投产，采用废锅激冷流程，设计合成气(CO+H2)产量为55 000 m3/h(标态)，其工艺流程如图1所示。

煤粉和氧气/蒸汽混合物在气化炉内反应后，生成的合成气与部分液态渣自下而上进入激冷段，与来自激冷系统的激冷气(约210 ℃)混合，温度降至900 ℃以下后进入输气管，渣转变成无黏结性的飞灰；合成气与飞灰经输气管、气体返回室、合成气冷却器换热降温至340 ℃以下过滤飞灰，然后分成2路，一路去激冷系统用作热干气，剩余部分去湿洗单元；经水洗脱除大量飞灰和酸性气体后的合成气再分为2股，一股直接去下游装置作原料气，一股与热干气混合后经激冷气压缩机增压后用作激冷气。

图1 壳牌粉煤气化工艺流程

2 存在的问题及改造措施

在实际运行过程中，壳牌粉煤气化装置中的合成气冷却器积灰严重，运行周期仅为3个月。经分析，其原因在于激冷气气量不足。原激冷气压缩机设计气量为80 000 m3/h(标态)，气体密封采用迷宫式密封，进、出口气体压力分别为3.22 MPa和3.58 MPa，进、出口气体温度分别为200 ℃和218 ℃，电机功率630 kW，转速10 500 r/min。

针对存在的问题，决定更换激冷气压缩机，以改善合成气冷却器积灰状况，延长气化装置运行周期。更换后的激冷气压缩机设计气量提高至102 000 m3/h(标态)，气体密封采用干气密封，进、出口气体压力分别为3.22 MPa和3.67 MPa，进、出口气体温度分别为200 ℃和218 ℃，电机功率1 120 kW，转速11 315 r/min。

本次改造总投资约为1 042万元，其中设备费用780万元、材料费用162万元、电器仪表费用20万元、土建费用20万元、安装费用30万元、设计费30万元。

3 改造效果

(1)改造前，合成气冷却器入口气体温度在680～710 ℃，运行3个月后就因十字支撑处积灰而必须停车清灰。改造后，合成气冷却器入口气体温度基本在610 ℃以内，目前已运行了160 d，十字支撑处未积灰，无需清堵。

(2)由于激冷气压缩机供气能力提高，提高了气化炉环隙超温的可调节性，确保了环隙温度的稳定。

(3)改造前，只有在点火成功并升压至0.6 MPa 后才能启动激冷气压缩机，无法提前了解压缩机的运转工况。改造后，在炉内升温过程中可启动激冷气压缩机进行循环，优化炉内工况，确保激冷气压缩机运行的连续性、稳定性；此外，便于尽早发现激冷气压缩机出现的异常情况，可及时采取措施，确保装置开车的连续性。

(4)改造后，激冷气压缩机运行较平稳，加量可通过缓慢调转速来实现(过临界转速后)，几乎不会对机体相关部件产生冲击，有助于延长激冷气压缩机的使用寿命。

(5)气体密封采用先进的干气密封，确保了装置长周期安全、稳定运行。

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