煤气化试车总结.pdf

2 0 O 7 年 1 2月 第 3 O 卷第 6期 ， D e c ． 2 0 o 7 V0 1 ． 3 O NO． 6 S c a l e Ni t mu e n o u s Fe r t i l i z e r 煤气化试车总结 * 汪泽强陈兆元朱宁许荣发朱勇 中石化南化公 司合成氨部 ， 江苏南京 ， 2 1 0 0 3 5 摘要中石化南化公司煤气化装置首次采用水煤浆 8 ． 5 M P a 高压气化及 1 开 1 备的气化运行模式， 于 2 0 0 6年 1 月 1 1日投料成功， 并在 8 ． 2 M P a 、 8 3 ％负荷下运行正常。该文对试车、 生产情况做了分析和总结。 关键词煤气化试车总结 1 概况 中石化南化公 司大化肥合成氨气化装置采用 德士古 8 ． 5 M P a 部分氧化工艺 、 湿法水煤浆 、 激冷 流程 、 黑水处理开路 4级闪蒸 ， 气化炉单炉最大干 基产气量 1 1 5 0 0 0 m 3 ／ h 。设 计 以烟煤或石 油焦为 原料制取合成氨原料气 C OH 7 。其工艺流程 从空分供氧 煤浆槽 大气P I C l 粗合成气去变换 氧气消音器 粗 I 煤 浆 泵 I I 咀 }赢 『 I成 I『 涤 器 管 12 I l I 璺 r r1 l l塔 见 图 1 。烟煤制成 5 9 ％ ～6 2 ％水煤浆 与氧气在 8 ． 5 M P a 、 1 3 5 0 ℃的 G E气化 炉中发生反应制原料 气， 将富含有效气约 7 5 ％ ～8 0 ％粗原料气经初步 洗涤后送到净化单元。气化炉和碳洗塔排出碳黑 水分别在 3 ． 5 ， 0 ． 9 1 ， 0 ． 1 5 ， 一0 ． 0 8 M P a 闪蒸降温、 回收冷凝液 、 浓缩碳黑浆后送到碳黑过滤装置。 灰水加热器 沉降槽 沉降槽进料 一萎 闪蒸I 槽l n ] 粉尘过滤器 - l 灰水 槽 1 沉 降 京 泵 i 图 l 气化装置流程 工 程 总 投 资 约 4 ． 5亿 元， 2台 8 ． 5 MP a 、 3 2 0 0 r a m高压气化炉 ， 日产氨 1 0 0 0 t 或小时产粗 有效气 C OH 2 8 7 5 0 0 m 3 ， 1 开 1 备运行模式。A 炉于 2 0 0 5年底工 程竣工 ， 2 0 0 6年 1月 1 1日正式 投料 ， B炉 2 0 0 6年 9 月建成投料成功。净化 系统 未作大的技改 ， 目前在约 8 3 ％负荷下稳定运行 。 气化炉共运行 了 6 7 2 0 h ， 因为 A ／ B炉不 同时安装 和试车 ， 影响了生产的连续性 ； 同时考虑到公司内 的产品平衡 部分新建项 目尚未投产或未试 车完 成 和油改煤项 目中未对 甲醇洗和变换做彻底改 动 ， 影响了生产负荷 。气化炉运行情况见表 1 。 收稿 13 期 2 0 0 7 ． 0 6 - 2 1 ； 收到修改稿 13期 2 O O 7 1 2 - 0 1 。 作者简介 汪泽强 ， 男 ， 1 9 7 2年 出生 ， 1 9 9 4年成都科技 大学毕 2 试车情况 业 ，高级工程师， 现任中石化南化公司合成氨部煤气化装置主管。 2 ． 1 运行情况和开工率 联系电 话 0 2 5 5 7 7 6 5 8 8 6 。 从 2 0 0 6年 1 月 l 1日至 2 0 0 7年 2月 8日， 2台 * 中石 化集团 公司项目。 攀 一 叠 ， 圄 ．三 急 冷气 化 炉 维普资讯 第 6期 汪泽强等 ． 煤气化试车总结4 3 1 注 A炉运行累计 2 4 6 d ， B 炉运行累计 3 4 d ； 计划修理时间累计 9 5 d ， 事故停车时间 1 9 d ； 气化炉开工率 除去 A ／ B 炉碰头、 空分修理等 计划停 车时间 9 5 ％。 2 ． 2 试车数据与计算分析 化装置分析的依据， 见表 2 ， 主要原料消耗数据见 随机抽取 2 0 0 7年 4月 2 6日生产数据作为气 表 3 。 表 2 气化装置主要运行参数 注 表中C O、 、 C 0 2 、 C OH 2 含量及灰渣碳含量均为体积干基含量。 由表 2可知 ， 气化炉工况稳定 ， 工艺气组 分含 量正常， 有效气 C OH 2 均在 7 8 ％以上 ， 灰渣 中 维普资讯 4 3 2 镅 2 0 0 7 年 第3 0 卷 残碳平均约 7 ． 8 ％， 初步估 计气化反应碳转 化率 不低于 9 6 ％。 表 3 主要原料消耗记录 1 碳转化率 吨氨折 2 1 0 0 m 3 c OH 2 有效气 ， 根据表 2计 算的 日平均 组分含 量 C O 4 3 ． 3 6 ％， H 2 3 6 ． 9 9 ％ ， C 0 2 1 9 ． 0 7 ％， 查得当 日干煤总碳含 量 质量干基 7 2． 5 9％ 。 日干 煤 总 碳 9 6 8 ． 37 2 ． 5 9 ％ 7 0 2 ． 9 t ； 折 7 0 2． 9l 0 o O ／l 25 8 5 7 5 k mo l 。 当日气化炉产有效气 C O H 2 7 1 5 ． 7 6 0 21 0 0 1 6 2 8 9 7 0m3 。 当日气化炉产 C O总量 1 6 2 8 970 4 3 ． 3 6 ％／ 4 3 ． 3 6 ％ 3 6 ． 9 9 ％ 8 7 9 0 5 5 ． 9 m 3 。 当 日已转化 碳 C Oc o 总量 8 7 9 0 5 5 ． 9 4 3 ． 3 6 ％ l 9 ． 0 7 ％ ／ 4 3 ． 3 6 ％ 1 2 6 5 6 7 0 ． 2 l n 3 。 当 日已转化 的碳总量 折 1 2 6 5 6 7 0 ． 2 ／ 2 2 ． 4 5 6 5 0 3． 1 3k mo l 。 碳转化率 5 6 5 0 3 ． 1 3 ／ 5 8 5 7 59 6 ． 5 ％。 2 消耗及工艺气组分 当 日产有效气 C OH 2 7 1 5 ． 7 6 0 2 1 0 0 1 6 2 8 97 0m3 。 干煤消耗 9 6 8 ． 3 1 0 0 0 ／1 6 2 8 9 7 00 ． 6 0 k g 煤／ m 3 C O 。 原煤 消耗 1 2 7 21 0 0 0 ／ 1 6 2 8 9 7 00 ． 7 8 k g 原煤／ m 3 C OH ’ 。 氧耗 6 7 8 ． 41 0 0 0 ／ 1 6 2 8 9 7 00 ． 4 2 m 3 0 2 ／ m 3 C OH 2 。 消耗比较见表 4 ， 工艺气 成分 比较见表 5 ， 其 他原料消耗见表 6 。 表 4表明实际原料消耗和设计的原料消耗基 本吻合 ， 原煤消耗高主要是原料煤中的水含量 平 均在 1 4 ％ ～1 8 ％ 高于设计值 8 ％ ～1 1 ％ 所致。 表4 设计和实际消耗对比 表5 工艺气组分对比 体积分数 ， ％ 注 实际操作工艺气组分为 2 0 0 7年 4月 2 6日的各组 分的算 术平均值 ， 其中 C O含量 比设计 值偏高 l 1 ． 2 ％， Us含 量 远低于设计值 。 表 6 其他实际消耗和设计消耗比较 3 试车中遇到的问题及处理措施 3 ． 1 高压煤浆泵故障 高压煤浆泵多次发生电流超高、 堵转等现象， 使煤浆流量产生约 1 ． 2 5 m 3 ／ h的大幅波动 ， 初步判 断煤浆稳定性较差 ， 大煤浆槽有明显煤浆沉积。 处理方法 对棒磨机所有钢棒逐一检查 ， 用新 棒置换出磨损严重的棒和断棒 ； 适 当增加煤浆的 黏度到 0 ． 8 ～1 ． 2 P a s ； 将煤浆泵进 口管线由 1 5 2 ． 4 m m改为 2 5 4 m m； 增加煤浆添加剂流 量计和吸铁 器 ； 对高压煤浆泵设备本体和地基进行检查 ； 加强 煤浆粒度的监控 ； 投料前 ， 高压煤浆泵提前强制打 循环。另外 ， 还准备将棒磨 机进 口筛网 由 3 0 m m 改为 2 0 m m 以下 ； 大 煤 浆 槽 搅 拌 浆 计 划 下 移 0 ． 5 m； 计划对棒磨机出口滤网改造 ， 防止跑浆。 3 ． 2 高压灰水泵故障 高压灰水泵 多级离心泵 多次发生轴瓦和机 封损坏 ， 最小 回流减压阀阀芯多次磨损和断裂。 原因分 析 每 次开泵前 准备工作 不充分 ， 盘 泵 、 排气方法不正确， 切换过滤器时忽略排气 ， 最 小回流减压阀长时间高压差操作。 维普资讯 第 6 期 汪泽强等 ． 煤气化试车总结 4 3 3 处理方法 提前 2 h运行辅助油泵 ； 辅助油泵 运行后盘泵 ； 排气 主要在水连续注入 泵体时在 出 口高点排 ； 过滤器投用前一定排净内部气体 ， 排气 时先关闭过滤器出口阀， 排气完毕后再打开 ； 增加 过滤器排污口； 对泵出口压力和流量加强监控 ， 防 止长时间超过额定功率 ； 在最小 回流减压阀后增 加限流孔板 ； 在最小回流减压 阀旁增加带弹簧 自 减压阀复线 ， 防止启动时超压 ； 泵启动并且运行正 常后尽 量全部关 闭最小 回流减压 阀， 减小磨损。 操作优化后 ， 泵检修周期连续运行 6个月以上。 3 ． 3 耙料机故障 槽耙料机发生 2 次严重轴变形和耙损坏。 原因分析 碳黑过滤机 白天运行 ， 晚上停 ， 大 量碳黑在沉降槽内积累， 导致耙料机超负荷运行。 处理方法 碳黑过滤机 2 4 h连续运行 ； 同时对 碳黑过滤机 、 真空泵和渣浆泵等进行改造 ， 保证碳 黑过滤连续运行 ； 将耙料机 的监控 电流由现场引 到操作室 2 4 h 监控。处理后已连续运行 7个月基 本正常。另外 ， 还准备增加耙杆 自提升装置。 3 ． 4 闪蒸罐挡板损坏 高压 、 中压闪蒸罐 内部挡板经常严重损坏 ， 导 致设备振动和罐壁明显减薄。 原因分析 气化炉排 水量过大 ， 压差大 ， 排水 闪蒸气量大 、 流速大， 导致挡板容易损坏。 处理方法 对气化炉操作进行优化， 逐步减少 气化炉和碳洗塔的碳黑水排放量 ， 降低减压水流 速 ； 投用 2组并联减压 阀， 降低减压水流速。操作 优化后 ， 挡板修理周期 由 1 个 月延长到 2～3个 月 ， 到 目前连续运行 5个月 ， 基本正常。另外 ， 准 备对高压一 中压的减压阀采用竖式简体减压阀模 式 ， 减少直接对挡板和罐壁的冲击 ； 准备增加第 2 套闪蒸系统 ， 还准备考虑采用减压 阀后增加分 布 管和孔板使减压水动量逐级衰减的方式 。 3 ． 5 其他 高压煤浆泵润滑油温度低曾造成润滑油流量 低使煤浆泵跳车 ， 后增加润滑油伴热 ； 发生过气化 炉烘炉多次回火， 原因是锅炉水内漏 ， 闪蒸产生蒸 汽 ， 使系统正压力 ； 氧切断阀的电磁阀进水导致氧 阀误动作 ； 高压煤浆泵变频器冷却风扇坏后变频 器故障引起气化炉跳车； 空分 仪表气源压力低曾 导致激冷水阀发生误动作等。 4总结 1 煤气化装置在 2 0 0 7年 3月将煤气化负荷 提到约 1 0 0 ％， 气化炉稳定运行约 4 h 。因为净化 系统在原料改造过程中未作大 的动改 ， 目前气化 炉维持在约 8 3 ％的负荷下运行 ， 但此负荷下 ， 甲 醇洗等后续工序 的 C O 2 处理量已达到原始设计中 以渣油／ 沥青为气化原料的满负荷 C O 2 处理量。 2 估算 以烟煤为气化原料 ， 8 3 ％的负荷下碳 转化率为 9 6 ． 5 ％， 有效气 C OH 2 平均 8 0 ． 3 6 ％， 满足设计要 求。同时 根据 3个月 的粗 渣分析统 计， 碳 含量 1 0 ％的样本率在 7 0 ％以上 ， 估计碳 转化率应不低于 9 6 ％。 3 现在煤气化炉约在 7 ． 5～8 ． 2 M P a压力下 操作 ， 相对于同样煤种 的 4 ． 0 M P a 气化炉 如上海 焦化厂 ， N H 3 0 ． 0 2 5 ％ 和 E f t 4 0 ． 1 ％ ～0 ． 1 5 ％ 的 生成明显增加， 碳黑水 p H值低 出真空闪蒸罐 p H 值约 5 ． 5 。目前气化炉高压运行时 ， 工艺气中碳 黑夹带明显减少 ， 并且装置的热损失少 ， 但泄漏率 和闪蒸系统检修 的频次较大。 4 初 步估算 装置 的煤耗 、 氧耗 和设计 值 吻 合 ， 装置的清江水消耗和分散剂消耗高于设计值 ， 由于备用气化炉采用热备 ， 燃料气消耗较大。 5 装置采用 1 开 1备运行方式 ， 系统可靠性 和稳定性较差 ， 同时气化压力高， 设备和仪表选型 困难 ， 建议兄弟厂慎用 1 开 1 备高压运行模式。 S I 僵 A RY oN COI SS I I[ ] I N G oF CoAL GAS I CATI oN PI NT W a n g Z e q i a n g，Che rt Zh a o y u a n，Zh u Ni ng，Xu Ro ng f a a n d Zh u Yo n g A m m o n i a D e p a r t m e n t o fN a n h u a B r a n c h C o ． ，S I N O P E C，N a n j i n g， 2 1 0 0 3 5 Ab s t r a c t 1 ] h e c o a l g a s i fi c a t i o n p l a n t o f Na n h u a Br a n c h Co． ． S I NOPE C u s e s wa t e r - c o a l s l u r r y t o b e g a s i fi e d u n d e r 8． 5 MP a f o r t h e fi r s t t i me ，and t h e o p e r a t i n g mo d e of “ On e o p e r a t i n g，t h e o t h e r s t an d i n g b y ”i s a d o p t e d ． e c o m mi s s i o n i n g s u c c e e d e d o n J a n ． 1 1 ，2 0 0 6，o pe r a t i n g n o r ma l l y u n d e r 8． 2MP a an d a t 8 3％l o a d． i s p a p e r p r e s e n t s ．an aly z e s and s u z e s the c o mmi s s i o n i n g and p r o d u c t i o n． Ke y wo r d s c o a l g a s i fic a t i o n，c o mmi s s i o n i n g，s u mma r y 维普资讯