Shell煤气化煤粉锁斗泄压方式创新型优化

2022-03-09张家秋

氮肥与合成气 2022年3期

张家秋

(河南能源化工集团鹤壁煤化工公司，河南鹤壁 458000)

河南能源化工集团鹤壁煤化工公司(简称鹤壁煤化工)采用Shell煤气化装置。自2013年3月装置投入运行以来，粉煤锁斗长期在恶劣工况下运行。泄压过程中，放空气体中夹带大量煤粉，且锁斗阀动作频繁，对泄压阀运行寿命影响较大[1]，最终导致高压煤粉给料仓断料、煤烧嘴跳车，影响装置高负荷稳定运行。

1 粉煤锁斗的作用

Shell气化炉属于干法进料气流床气化，采用高压粉煤进料气化工艺。自煤粉制备单元的煤粉先进入常压粉煤储仓(V1201)保存，当工艺需要时，在重力的作用下，进入变压储仓粉煤锁斗(V1204)，加压至4.7 MPa后送入高压煤粉给料仓(V1205)，通过加压的煤粉和氧气并流进入气化炉时瞬间爆燃，发生一系列气化反应，所有反应在数秒内完成，温度高达1 600 ℃。

当V1204内煤粉全部进入V1205后，通过阀门与之断开，开始泄压。泄压时，排放气携带大量残留煤粉经粉煤袋滤器(S1201)，气相过滤后排放至大气，固相进入V1201，泄压过程分为三步。第一步是通过一次泄压阀(12XV0X22)、限流孔板(12RO0X02)(孔径为74.68 mm)，泄压至2.55 MPa；第二步是通过二次泄压阀(12XV0X18)、限流孔板(12RO0X01)(孔径为94.7 mm)，泄压至0.15 MPa；打开平衡管线上串联的两道平衡阀阀门(12XV0X21和12XV0X20)进入第三步泄压，锁斗压力降至常压时泄压步骤完成，与V1201连通，进行下一轮煤粉输送(见图1)。

装置连续运行期间，V1204需要不断进行充泄压操作，与V1201和V1205连通，实现粉煤由低压至高压的输送，为气化炉提供足够的煤粉，维持装置的正常运行，为装置效益最大化夯实基础。

2 主要问题

本装置运行多年，锁斗放空系统出现多次问题。

2.1 锁斗泄压阀不能正常打开

煤粉锁斗泄压阀运行期间受恶劣工况的影响，随着在线运行时间的增加，阀门出现不能正常打开的情况，影响V1205料位，最终因断料煤烧嘴被迫停运。本装置中12XV0X22多次不能正常打开，只能通过平衡均压管线缓慢泄压，极大延长了泄压时间。为了装置顺利运行，只能手动停运煤烧嘴，在线更换12XV0X22。更换需要6～8 h才能完成，其间，气化炉只能以较低负荷运行。

2.2 锁斗泄压阀内漏

V1204泄压期间，载气携带大量煤粉，不断冲刷阀体，影响阀门密封性，易出现内漏、关不到位的现象，导致V1204充压时间延长或充不上压，最终V1205因煤粉供应不及时，煤烧嘴跳车。如12XV0X18内漏，在工具齐全的情况下，选择好时机，主动停运对应系列的煤烧嘴，为内漏阀门增加盲板。增加盲板约需2～3 h，之后维持下料程序继续进行；如12XV0X22内漏，由于其材质及阀后限流孔板的原因，不能替代一次泄压，同样需要更换泄压阀门，导致系统波动严重[2]。

3 解决方案

针对此类问题，鹤壁煤化工经与Shell公司、设备制造厂家以及兄弟单位交流、分析、探讨后，对煤粉锁斗放空系统做出相应改造(见图2)。

3.1 锁斗泄压阀不能正常打开的解决方案

当V1204通过正常程序泄压时，一次泄压与二次泄压共计需要10 min，而只使用一次泄压管线进行泄压至0.15 MPa时，需要12 min。整个过程相差2 min，对于整个运行周期的影响在可承受范围内，不影响气化炉的煤粉供应。

经过分析讨论，将12RO0X01更换成12RO0X02一致的孔径，并升级12XV0X18材质，选用与12XV0X22相同阀门。改变三步泄压，使前两步泄压合为一步，通过任意选择12XV0X18和12XV0X22，使压力直接泄至0.15 MPa，让12XV0X18和12XV0X22互为备用[3]。

修改逻辑顺控，当正常运行时，只使用其中一路泄压；当阀门出现故障不能正常打开时，切换为备用阀门，故障的一路可以利用装置短停时进行处理[4]。如此，避免了泄压阀门损坏后必须下线，导致气化炉降负荷、停车；延长泄压时间，减缓了泄压时对S1201、V1201的压力影响，起到了低压区防爆板的作用；增加锁斗阀吹扫阀门，定期吹扫锁斗阀阀体及阀腔，延长其使用寿命，降低故障频率。