提高德士古气化炉单炉运行周期分析

2022-12-06王文权刘小龙

云南化工 2022年8期

王文权,刘小龙

(陕西渭河煤化工集团有限责任公司,陕西渭南 714000)

1 概况

陕西渭河煤化工集团有限责任公司(以下简称渭化)三期德士古水煤浆气化装置于2011年3月投料运行，经过多次技术改进，现已经能够达到长周期稳定运行，即从最初的气化炉单炉运行周期 50 d 左右，现在可以达到 90 d 左右，最长单炉运行周期 152 d。本文结合我公司三期气化装置实际运行情况及笔者的操作经验，仅就如何提高德士古气化炉单炉运行周期谈一下看法。

2 提高气化炉运行周期具体措施

2.1 加强原料煤的质量管理

为了进一步提高气化炉的生产能力，实现气化炉长周期、安全稳定运行，并达到高产、优质、低耗之目的，首先要加强煤的质量管理。煤质的好坏直接影响着气化炉能否长周期稳定运行。煤的固定碳、化学活性、机械强度、热稳定性、灰熔点等指标进厂前要严格把关，力求提高，并尽量降低硫份、灰分等杂质的含量。把灰分的含量作为重点来抓，灰分应尽可能低。

2.2 提高煤浆浓度

做好煤浆的制备工作，稳定煤浆浓度，并尽可能地提高煤浆浓度。三期气化刚投产时煤浆浓度基本维持在60.5%左右。近几年来，我们一直通过各种手段来提高煤浆浓度。到目前为止，煤浆浓度已很稳定在62.5%～63%之间，工艺气有效气成份也显著提高。

为了提高煤浆浓度,我们先后在班组间开展煤浆浓度提升竞赛活动。首先，按照岗位确定每个轮班煤浆浓度提升专业小组，并根据煤浆浓度提升过程中可能遇到的问题逐条制定解决方案，由轮班小组重点盯防，专门负责提高煤浆浓度。其次，通过煤浆溢流制浆试验，将棒磨机制浆过程中溢流的煤浆重新输送至棒磨机中再次制浆，增加了煤浆停留时间，改变了煤浆基配，可以避免环境污染，同时也提高了煤浆浓度。另外，通过管理手段已经无法明显提升煤浆浓度时，可通过提高添加剂品质来进一步提高煤浆浓度。我厂选用的添加剂主要成分是木质素磺酸钠，煤浆中加入这种添加剂可降低煤浆黏度，改善煤浆的输送性能。它的作用是确保煤浆达到较高浓度的前提下，使之具有良好的流动性和稳定性。作为表面活性剂，它的用量是煤浆成本的重要指标。目前，改善添加剂的品质可以提高煤浆的亲水性，提高煤浆浓度。另外，在煤浆制备过程中，尽可能减少磨机的开停频率，减少磨机跑浆，稳定煤水配备。

2.3 优化工艺操作

通过对气化炉氧煤比、水气比、工艺气成份、气化炉炉温、黑水排放量等重点参数的控制，严格控制各工艺参数在正常范围内。对现场重要部位、动静设备做到全巡检、全覆盖，对运行中发现的问题隐患要做到即发现即处理，才能保证装置高质量连续运行。

气化炉的运行在突破了氧煤比控制、排渣等传统难点后，最终要调整好水的循环利用，闪蒸系统、沉降系统的优化，外排废水的指标和排放量控制等。通过加大对灰水系统的管理力度，深度清理设备管线，同时细化管理水质指标和灰水加药，进一步优化系统水质，减缓管道阀门结构堵塞，保障气化炉稳定运行。

对气化炉氧煤比的控制，发现投料初期氧煤比均能维持较低的水平，但是随着运行时间增加，氧煤比会逐步提高到一定水平，因此通过定量分析应尽快找到氧煤比在排渣、有效气成分和锥底砖使用寿命三者中的平衡点。

2.4 抓好备炉工作

备炉工作的质量是影响气化炉能否长周期运行中的一项重要因素，公司经过长期备炉检修工作，积累了大量的经验，并不断探索和完善，制定了《气化炉常规备炉检查·检修确认表》，形成相对成熟的检修制度，进一步提高了备炉质量。

根据前期气化炉运行实践的探索，将气化炉备炉工作清单化、标准化管理，能有效控制检修和清洗质量。目前，因清理不彻底，黑水排放管线堵塞，激冷水量不足已经成为直接拉低气化炉平均运行周期和制约气化炉最长连续运行时间的重要因素。同时，管线冲刷、腐蚀减薄导致泄露也是最重要的影响因素。实行气化炉备炉清单化和标准化管理可以有效控制因清洗不到位和测厚检测不到位引起的气化炉未达到运行周期停车的现象。根据近几年的运行情况来看，我公司将坚持这一好的做法，并不断动态完善备炉清单，根据装置运行存在的问题及发现的隐患，及时补充清单。

2.5 提升烧嘴使用寿命

气化炉烧嘴是气化炉的核心之一，其主要功能有二：一是让煤浆充分雾化；二是与炉体匹配，形成合适的流场。气化炉能否长周期运行，气化炉烧嘴也是一项重要指标。三期气化烧嘴在运行初期，由于受到气化炉烧嘴寿命影响，烧嘴使用寿命仅能维持 50 d 左右，主要在两个方面：一个是烧嘴内喷头的磨损，另外一个是烧嘴外头和冷却盘管的烧蚀、龟裂、角焊缝的应力开裂等。为了减少热辐射对烧嘴的影响，我们使用筑炉用耐火材料对烧嘴头部进行保护，通过多次对烧嘴升级改造，使烧嘴寿命达到了 100 d 以上，解决了烧嘴制约气化炉运行周期的问题。

2.6 保障大煤浆泵安全运行

气化装置中的大煤浆泵是气化炉的“供血系统”，煤浆泵一旦出现问题，直接导致气化炉停车。最近几年，三期大煤浆泵因煤浆泵因卡缸、隔膜破裂、推进液系统加注排放频繁、油流量LL等联锁跳车问题突出。针对此问题，我们通过设备方面加强煤浆泵备件管理，制定了更换阀芯阀座等组件标准。也制定了煤浆泵膈膜运行 8000 h 更换周期、推进液及动力端润滑油系统油滤网定期更换、加注排放阀每个周期进行拆检检查、煤浆泵油品每月分析一次等制度，使问题早发现早处理。工艺方面，从源头上控制原料煤异物的清理督促，通过原料煤皮带运输过程中吸磁器，减少煤中铁销异物；加强磨煤机粗粒子下降管巡检检查力度，要求每班班前会必须有一名巡检人员在会上通报粗粒子下降管冲洗情况等措施，杜绝煤浆泵因异物造成卡缸停车现象。电仪方面对煤浆泵的仪表元器件，在气化炉停车检修期间，检查加注/排放电磁阀及气路、对加注/排放电磁阀、煤浆泵探头、PLC柜内卡件及继电器、压力开关等拆检校验，定期进行更换，确保煤浆泵稳定。

2.7 不断的进行气化炉技术改造

在气化炉运行的十年时间中，针对影响气化炉长周期运行的关键部位，利用备炉的空隙时间进行了技术升级改造(包括气化炉烧嘴、气化炉小锥底砖、激冷环内圈、托砖环等关键部位)。首先，对气化炉烧嘴进行了多次改造优化。气化炉烧嘴改造对气化炉长周期运行、稳定性、经济性等有至关重要的影响。为满足气化炉 90 d 运行或更长，烧嘴寿命不能成为影响气化炉运行周期的桎梏，改造后气化炉烧嘴使用寿命在 100 d 以上。其次，气化炉长周期运行小锥底寿命要与气化炉运行周期相匹配。我们又对气化炉小锥底砖进行了改造，改造后至少使用两个运行周期(180 d)以上，为探索气化炉更长运行周期提供了条件。然后，对气化炉激冷环进行改造。三期气化炉激冷环内圈为半圆形，半圆形热应力集中易龟裂使用寿命只有 150 d，严重时龟裂造成激冷水泄漏发生安全事故。气化炉托砖环与激冷环切合间隙与串气回火，托砖环过火受热变形收缩严重，严重影响锥体砖和激冷环寿命。改造后气化炉激冷环寿命增加1倍以上，激冷环内圈寿命延长2倍以上。

2.8 创新气化炉备炉模式

我们不断尝试创新气化炉备炉模式，延长气化炉运行寿命，降低检维修费用。气化炉完成一个周期后，根据气化炉运行工况以及气化炉关键设备、阀门、部位的运行寿命，进行综合评估后实施了气化炉停车后不进入检修仅更换工艺烧嘴后连续运行。检修时间从原来的 7 d 降至 1 d，不仅降低了检修费用和检修安全风险，而且提高气化炉运行时间。