煤气化激冷气压缩机入口压差高优化操作改善措施

王顺党

摘 要：该文对目前制约煤气化分厂气化炉长周期运行因素之一的激冷气压缩机入口压差高情况进行现状调查、原因分析、提出预防措施及整改建议，进而达到优化激冷气压缩机操作条件，实现气化炉长周期稳定运行。

关键词：压缩机 压差 温度 结晶 腐蚀

中图分类号：TH45 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（c）-0096-02

多伦煤化工煤气化装置中，沿用壳牌干煤粉气化技术的特殊要求，采用了一台离心式压缩机（K-1301）将回流的气体打回到气化炉中段，作为气化炉的激冷气。在壳牌的设计中，此压缩机被命名为循环气压缩机，但为了区别于聚丙烯装置中的循环气压缩机，我们习惯把它称为激冷气压缩机。

此压缩机前后压差不大、压比较小，同时功率也较小（3 700 kW）。因此，选择了6 000 V高压电机带动液力耦合器，通过调节液耦勺管开度提升压缩机转速。

1 工艺过程描述

激冷气体一部分是来自U1500除灰单元的陶瓷过滤器出口干热合成气体；另一部分来自U1600湿洗单元湿洗塔的出口湿合成气。

激冷气压缩机K-1301主要是将这两路合成气混合调配成200 ℃左右的稍微过热的激冷气，经激冷气压缩机K-1301提压后注入到反应器顶部，把回流的合成气送回到气化炉，用于激冷气化炉产生的热气，将1 500 ℃～1700 ℃的热合成气体冷却到900 ℃以下，使气体中夹带的灰渣液滴固化并且冷却，从而形成非黏性的飞灰，避免气化炉膜式壁以及合成气冷却器结垢。

激冷气量首先取决于气化炉所产生的合成气产量，操作人员可以通过调整激冷比来调节气化炉温度，实现不同的气化炉工况温度需求。

在开工烧嘴启动后，系统一旦建立最低压力就应启动激冷气压缩机，当压缩机转速达到4 800RPM时，气化炉就可以进行下一步投烧嘴工作。

其振动、轴位置的偏移、轴承温度等工艺参数发生异常，都将导致压缩机停车，而压缩机一旦停车，将引发气化炉乃至整个煤气化装置的停车，同时有可能导致气化炉超温，其结果是灾难性的。由此可见，激冷气压缩机K-1301对于工艺的重要性是不言而喻的。

2 现状调查

气化分厂2012年3套气化炉开车过程中，因为激冷气压缩机入口压差高被迫停车已是严重制约气化长周期运行的因素之一。

按照设计要求，激冷气压缩机入口温度要达到200 ℃，出口温度要达到215 ℃。来自U1500单元的热合成气温度设计值为389 ℃，U1600單元出口冷合成气设计温度为172 ℃。通过调节热合成气13TV0020阀及湿洗塔C1601出口冷合成气16PV0076阀门来调配循环气压缩机入口合成气温度到设计要求的200 ℃。

多伦煤化工目前现状为来自U1500单元的热合成气温度实际值为269 ℃，U1600单元出口实际温度为162 ℃。通过调节热合成气13TV0020阀及C1601出口冷合成气16PV0076阀门来调配循环气压缩机入口合成气温度只能达到185 ℃。

激冷气一部分来自U1500干洗单元，含有微量飞灰；一部分来自U1600湿洗单元，是饱和状态的粗合成气，飞灰内表面积较大，吸收微量水分，所以激冷气中形成了潮性飞灰，造成入口过滤器压差高，激冷气流量较正常时偏低，激冷气压缩机振值高报。

激冷气压缩机入口过滤器设计为50μm，设计压差0.01 MPa，0.04 MPa时高报，而一旦高于0.1 MPa时将引起压缩机入口流量递减，气化将被迫降负荷，压差再高时甚至停车处理。严重制约装置长周期运行，制约公司年度生产计划的完成。

3 原因分析

总的原因是激冷气压缩机入口合成气温度低，造成管线内NH4Cl结晶，冷凝液腐蚀管线生成铁锈等物质堵塞过滤器。而制约压缩机入口温度低及过滤器堵塞的原因则包括以下几种情况。

（1）主要因为受煤种限制，炉温控制较低。煤质要求在700 ℃以下飞灰不易结垢。因此为保证飞灰不会在SGC入口十字反吹处结垢堵塞，工艺严格控制气化炉合成气冷却器（SGC）入口13TI0019点温度在670 ℃。而最终SGC出口温度只有260 ℃，进而影响U1500单元出口的干热合成气温度。

（2）在气化炉停车后，经常因为氮气紧缺而没有执行必要的大吹扫程序，只是简单地手动吹扫，更有甚者只是采用恒定的氮气量置换系统，无升、降压过程，致使管线内部不干燥，且吹扫不彻底。

（3）U1500单元高温高压陶瓷过滤器S1501在运行过程中出现陶瓷滤芯断裂情况，致使压缩机入口热合成气中夹带飞灰，飞灰遇冷合成气吸收冷合成气中微量水分，形成潮性飞灰并结块，堵塞过滤器。

（4）激冷气压缩机进出口管线伴热能力不够；激冷气管线死角很多，在整个装置停车后，存在于死角中的稍微过热的激冷气变凉，随着温度的降低，激冷气变饱和，其中的水冷凝下来；加之检修期间若打开气化炉人孔，又有空气进入合成气管线，碳钢管线上冷凝下来的水与空气中的氧气发生反应，致使管壁上生成铁锈。

（5）另外煤里面含有多种元素，其中氯在发生气化反应过程中，伴有多种副反应，其中一个就是温度低结晶生成NH4Cl晶体，在气化开车过程中，激冷气温度长时间保持在185 ℃左右，而NH4Cl在低于200 ℃时就可能冷凝下来，电离成NH4+、Cl-，从而产生露点腐蚀，腐蚀管线。

（6）激冷气压缩机入口管道是碳钢材质，合成气中H2S对碳钢的腐蚀严重，特别开停车时经过压缩机入口管道的气体温度较低，加剧了腐蚀的程度，产生了一定量的锈皮，随着激冷气压缩机升速，冷气量增加，锈皮被吹掉，然后被带到压缩机入口过滤器处，致使从管道脱落的锈皮将过滤器滤孔堵塞，造成压差升高。随着压缩机入口过滤器压差增高，激冷气量越来越小，气化炉被迫降负荷运行，最终造成气化装置停车。

4 预防措施及整改建议

4.1 预防措施

（1）开车过程中，应先提高激冷气温度，再提高激冷气量。

（2）停车时，要完成气化炉大吹扫，保证整个系统置换完全，不留死角，并且最大限度地保持伴热，保证管线内部干燥。

（3）由于气化煤质原因，要求气化炉合成气冷却器（SGC）入口13TI0019点温度在670 ℃左右才可以保证飞灰不会在SGC入口十字反吹处结垢堵塞。因此只能通过降低调整SGC处振打器振打频率，尽可能提高合成气冷却器出口温度。另外，目前气化分厂已经将来自U1500单元的热合成气阀门13TV0020阀门处于全开状态，只能用关小13PV0076阀门建立较高压差的方式提高压缩机的入口温度。

（4）对于在开车过程中，一旦出现高温高压陶瓷过滤器S1501出口粉尘含量高，且湿洗塔C1601水质变黑变混浊时，就要考虑判断是否S1501滤芯断裂，有必要直接停车，避免断裂滤芯污染其他滤芯，且大量飞灰进入压缩机入口造成过滤器堵塞。

4.2 整改建议

（1）增加压缩机入口管线的蒸汽伴热管线管径，尽量通过外部加热来提高管线内合成气的温度，减少冷凝、减少NH4Cl晶体析出，降低腐蚀程度。

（2）将来自U1500单元的热合成气阀门13TV0020加装旁路，运行期间保持一定开度，用于增加热合成气配比量。

（3）将激冷气压缩机入口前的碳钢管道全部更换为耐腐蚀耐磨材质的管线。

5 结语

该文结合激冷气压缩机在运行过程中经常出现的入口过滤器压差高情况进行全面的原因分析，并提出整改措施。通过优化工艺操作条件，把压缩机入口温度尽可能提到最高；通过技改，进一步解决这一制约气化长周期运行的瓶颈。

参考文献

[1] 马宝璟.国外几种日用电器产品的生产发展概况[J].日用电器，1980（2）：58-67.

[2] 李松连.以壳牌煤气化为原料气源的CO变换装置的工艺设计与管线选材[J].化肥设计，2011，49（4）：30-32.