壳牌煤气化装置磨煤干燥系统常见问题及解决措施

刘 阳

(同煤广发化学工业有限公司，山西 大同 037000)

引 言

近年来煤炭气化作为煤炭高效清洁利用的重要途径而被广泛研究与发展。目前已工业化的煤气化技术主要有固定床、流化床和气流床，其中又以荷兰壳牌公司的壳牌煤气化技术(SCGP)为代表的气流床气化更为广泛应用。然而，据统计和研究显示，SCGP也存在煤气化磨煤干燥、洗涤、除渣系统等设备故障。而磨煤干燥装置正常运行是Shell煤气化装置长周期运行的前提，其出现故障会造成经济效益的下降甚至安全事故，因此必须引起注意。

1 壳牌煤气化及其磨煤干燥系统工艺流程

1.1 壳牌煤气化技术工艺流程

壳牌煤气化技术(SCGP)是一种当今世界上较为先进的气化技术，具有煤种适应性广，能源利用率高，煤气中不含重烃，配套的空分装置投资少以及环境效益好等优点[1]。具体来讲，SCGP工艺采用废锅流程，可以在极短的时间内完成升温、裂解等一系列物理化学过程，属于气流床气化的第二代煤气化技术。壳牌煤气化工艺流程如图1所示。

由图1可知，壳牌煤气化工艺采用废锅流程，主要包括磨煤干燥、粉煤加压、除渣、干法除尘、湿法洗涤以及初步水处理等几大系统。其中，煤经过磨煤干燥系统变成干粉煤，干煤粉由高压氮气或二氧化碳送入气化炉喷嘴，并在炉内约1 400 ℃高温下，与在一定压力作用下混合导入喷嘴的氧气和蒸汽在极为短暂的时间内完成挥发分脱除、裂解及转化等反应，得到高温混合煤气，高温煤气经废热锅炉回收热量后降温，降温后的混合煤气进入干式除尘和湿式洗涤系统等，最终得到以H2和CO为主的粗合成气。同时，反应产生的高温熔渣，靠自流进入气化炉下部的激冷室排出。此外，由图1还可知，磨煤干燥装置正常运行是Shell煤气化装置长周期运行的前提。

图1 壳牌煤气化工艺流程

1.2 磨煤干燥系统工艺流程

在磨煤干燥系统中，原煤经称重给煤机液压加载系统产生碾磨力作用于磨辊，促使原煤碾磨成煤粉。碾磨后的煤粉被抛至风环处，与循环风机加压送回热风炉的高温惰性循环气体混合，将经过碾磨从磨环上切向甩出的煤粉烘干，同时进行粗煤粉返回重磨，合格细煤粉(粒度要求小于5 μm<10%，大于90 μm<10%)进入煤粉收集器。由干燥理论可知，热惰性循环气体中水分含量越低、温度越高，粉煤越易干燥，因此将煤粉收集器操作温度控制在150 ℃以内。Shell煤气化装置磨煤干燥系统工艺流程如117页图2所示[2]。

图2 Shell煤气化装置磨煤干燥系统工艺流程

2 壳牌煤气化磨煤干燥系统设备故障分析

近年来干粉煤气化因其多种优而势获得了较为广泛的应用。但在其整个技术发展及工艺流程中，磨煤干燥装置的正常运行是所有干粉煤气化技术面临的共同课题。磨煤干燥装置常见的故障设备、故障现象、造成后果、工作原理及其故障原因分析,如表1所示。

表1 Shell煤气化装置磨煤干燥系统装置故障分析

3 壳牌煤气化磨煤干燥系统设备故障处理措施

通过以上分析，结合磨煤干燥系统各故障设备的工作原理，为解决壳牌煤气化磨煤干燥系统设备故障问题，提出以下针对性的解决措施。

3.1 磨煤机拉杆漏粉

拉杆在碾磨力传递过程中发挥着重要作用，当拉杆磨损或者密封不良时，拉杆会处发生煤粉泄露。漏粉处理及技改措施为：1) 择机对密封风机入口过滤网进行清理，确保风机正常运行；2) 在拉杆处单独布置氮气管线，增加氮气密封防止漏粉；3) 拉杆密封进行技术改造，在原拉杆密封上增加一套密封，确保拉杆安全运行；4) 增加氮气密封流程，当密封压差低于2.5 kPa时及时投用氮气密封作为压力补偿，密封风机检修时亦是如此。

3.2 助燃空气风机故障

助燃空气风机正常运行，对热风炉的稳定运行至关重要。助燃空气风机故障处理及技改措施为：1) 磨煤干燥系统停车，调节阀下线维修，助燃风机设备维修；2) 在助燃风机和稀释风机出口增加旁路，使助燃风机为1开1备，保障系统稳定运行；3) 电机故障排查；4) 仪表调校，消除引压管接口松动等问题，确保仪表指示准确；5) 在实际运行过程中，正常运行中系统水分含量未饱和，稀释风投运较少。

3.3 称重给煤机故障

当称重给煤机发生故障时，将影响整个磨煤干燥系统正常运行。称重给煤机故障处理及技改措施为：1) 碎煤块洗选时控制粒径在30 mm以下，避免大煤块卡塞链条；2) 给煤机零负荷或低负荷启动，运行中给煤机不能超过其设计值；3) 仪表调校，消除仪表线断、接口松动等问题，确保指示准确；4) 碎煤仓内壁由聚四氟乙烯衬板更换为不锈钢衬板，防止损坏皮带或卡塞链条。

3.4 煤粉收集器布袋烧坏

煤粉收集器是一种高效的袋式除尘器，采用外滤方式。一旦滤袋烧坏，煤粉将从放空口进入大气并污染环境。煤粉收集器布袋烧坏故障处理及技改措施为：1) 严密监控煤粉收集器入口温度、氧含量，使之在工艺指标范围内；2) 增加备用氮气流程，经压力调节阀减压后作为反吹气源，确保足够的反吹压力；3) 煤粉收集器锥部增加插板阀，便于隔离检修；4) 增加伴热密度和保温厚度，防止煤粉板结；5) 对使用寿命到期的布袋及时更换；6) 增加1个与原缓冲罐串联的氮气缓冲罐，保证反吹压力和气量；7) 在煤粉收集器内增加折流板，促使煤粉沉降，降低布袋过滤负荷；8) 增大煤粉旋转给料器和下料管直径，加快煤粉输送速度；9) 将收集器方形锥部改为圆形，防止煤粉沉积附着。

3.5 循环风机液力偶合器故障

循环风机是磨煤干燥系统最为关键的设备机组之一，属于Shell粉煤气化的特护机组。循环风机液力偶合器故障处理措施为：1) 更换合适的执行器和勺管壳体；2) 更换润滑油或执行机构并在管路上加过滤网；3) 检查松动部位进行加固；4) 检查泵轮与涡轮断面和配合尺寸进行调整或维修等。

3.6 磨煤机振动

磨煤机是磨煤干燥系统中的核心设备，其稳定运行非常重要。磨煤机振动振动故障处理为：1) 根据磨煤机磨盘煤层厚度，调整给煤机给煤量；2) 停磨煤机和液压油站，充气检查蓄能器；3) 停机，消除异物，检查磨内部件是否脱落；4) 更换碾磨件、导向块或调整间隙。

3.7 碎煤仓自燃隐患

碎煤仓自燃严重的情况下会导致爆炸，进而造成重大事故，因此应予以重视。碎煤仓自燃的预防及处理措施为：1) 增加1个CO在线分析仪，有助于对煤粉自然现象发生的判断；2) 系统停车时间较短时可充氮气保护，较长时应耗完煤保持空仓；3) 加强碎煤仓温度变化的监控；4) 碎煤仓袋滤器反吹气源由空气改为氮气，使仓内的气氛惰性化。

4 结语

通过对壳牌煤气化磨煤干燥系统设备故障分析及研究可知，采用针对性措施如对拉杆密封开展技术改造；在拉杆位置做好氮气管线的单独设置；在碎煤的洗选时做好粒径的控制等，可以确保磨煤干燥工段的顺利运行。