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气化装置运行总结
本篇文章由王军龙提供评选
煤气化气化装置从2014年6月28日投料试车至今,已运行了9个月。生产运行情况基本稳定,能够达到设计的产气量。现将装置的运行情况做以下总结:
一、703气化系统工艺运行情况
1、气化炉压力PI004
气化炉压力设计为6.5MPa,在实际运行过程中我们由甲醇合成装置系统控制,气化炉压力略有波动,一般在5.7-6.0MPa。
2、气化炉炉温TI003/004/005/006
气化炉炉温设计为1320℃,气化炉设计最高温度1450℃,在实际运行中我们参考原料煤的灰熔点以及合成气出口的CH4、CO、CO2含量进行调节,控制炉温高于煤灰熔点50-100℃,甲烷含量控制在2500-3500ppm。根据我们目前用的原料煤灰熔点炉温一般控制在1240℃左右。
3、气化炉压差PDT006
气化炉压差设计为0.08MPa,目前实际运行气化炉压差在0.03-0.05MPa。
4、煤浆流量FQIA001/006/002
煤浆流量满负荷设计为79.1m3/h,但是当气化压力升起来后流量计跟实际流量有点偏差,根据前期高压煤浆泵流量标定及试车期间观察进行确定,高压煤浆泵每增加15转转速煤浆流量增加1m3煤浆,满负荷运行时煤浆泵转速约1187转,但我们目前实际操作是超负荷运行,实际煤浆泵转速为1260转,实际煤浆流量为84 m3。
5、氧气流量FICA007
氧气流量满负荷设计为38328Nm3/h,在实际运行过程中因超负荷运行,实际氧气流量约39181Nm3/h。
6、氧煤比FFC007
氧煤比设计为484,在实际运行中煤质稳定,发热值高等原因氧煤比一般控制在470-480,并随煤浆流量波动而波动。
7、气化炉出口粗煤气温度TIA009
气化炉出口粗煤气温度设计值为252℃,高报值260℃,停车值270℃。由于系统运行压力低,激冷水温度偏低等原因,出口煤气温度在240-245℃。
8、烧嘴压差PDIA005
烧嘴压差设计值为0.5-1.29MPa,目前我们气化运行,满负荷情况下烧嘴压差0.35MPa,碳转化率低、粗渣中的残炭含量高(约29%),洗涤塔出口有效气成分正常(80%以上),运行初期经鑫立公司改造过二次烧嘴,改造后对粗渣中的残炭无明显变化,针对粗渣残炭高的原因分析,是因煤质较好,灰分含量低显的残炭高的说法,我不认为是这样,我一致认为还是烧嘴有问题,我们将进一步和别的厂家、专利商、沟通学习进行下一步的改造。
9、激冷室液位LIA003/04/05
气化炉激冷室液位设计为50%,低于28.2/43.2/28.2%三取二联锁停车。在实际运行过程中,激冷室液位50/60/48%,优于设计值。
10、气化炉出口黑水流量FICA012
气化炉出口黑水流量FICA012设计值为140m3/h,在生产中我们根据考虑到气化排黑管线堵,激冷室液位高,气化炉因液位高而带水,所以我们将气化炉排黑量加到其他公司经验加大激冷室排黑流量可以加快气化炉激冷室内的水循环会提高激冷室液位,将排黑量加到170-190m3/h。
11、激冷水流量FICA010
激冷水流量设计值333m3/h,在实际运行中,激冷水量加至420方基本灰水循环泵满量程。
12、烧嘴冷却水系统
烧嘴冷却水流量设计值28m3/h,停车联锁14m3/h; 烧嘴冷却水出口温度设计值49℃,停车联锁65℃;烧嘴冷却水流量差0m3,停车联锁8m3/h;烧嘴冷却水分离器出口一氧化碳含量0ppm,实际运行中,由于CO含量10-30ppm。
13、洗涤塔出口气体组成
工艺包中设计洗涤塔出口有效气组分(CO+H2)含量78%-82%,甲烷1000ppm,二氧化碳19.85%,氮气和氩气共0.39%;在实际生产中我们的气体分析结果有效气含量在79%-83%,二氧化碳15-19%,甲烷在0.3%左右,气化系统有其难以控制的特性,受各种因素影响洗涤塔出口气体组成也有着非规律性的波动。
二、存在问题:
2014年9月11日,A炉运行时间为31天,B炉运行时间为15天。9月14日和15日气化装置技术人员分别入炉对A/B炉的内部情况进行了检查,发现两套气化炉的渣口砖均有严重的冲蚀现象,其中,A炉由于运行时间较长,渣口被冲蚀的最厉害。渣口直径从原始的787mm扩展至870mm,直径增大了83mm。燃烧室内径没有明显的增大,仍然为2134mm。此外还发现在燃烧室下部的向火面耐火砖上有一些冲刷磨蚀出来的凹坑,整个向火面砖上面有薄薄一层煤灰的熔渣,渣口出仅有少量的挂渣;B炉运行时间较短,但渣口被冲蚀的也比较严重。渣口直径从原始的787mm扩展至800mm,直径增大了13mm。燃烧室内径也没有明显的增大,仍然为2134mm。燃烧室内壁上几乎没有挂渣,渣口出有很少量的挂渣。
针对此问题,我们组织工艺专利商、工艺烧嘴厂家、炉砖厂家来我公司进行探讨研究,找出上述问题的根源,提高渣口砖的使用寿命最终认为,造成上述情况的原因可能有以下几点:
工艺烧嘴压差较低,烧嘴雾化效果不好,导致煤浆入炉后直冲渣口,对渣口的冲刷磨蚀比较严重,同时有部分煤粉颗粒还未来得及反应便被吹出燃烧室,从而造成炉渣内残炭含量高。
气化炉所用煤种灰分低、灰熔点低,产气量也较高,成浆性也较好,理论上是一种很理想的水煤浆气化用煤。但是该煤种反应性偏低,造成了在较低气化温度下的碳转化率低、CH4含量高的问题,为了解决这两个问题而采取的提高氧煤比、提高炉温的手段,又因为该煤种灰熔点较低的原因带来了炉壁不挂渣(无法用挂渣保护耐火砖),进而导致渣口砖受到严重的冲刷磨蚀。
还有一种原因可能是炉砖质量存在问题。
气化炉炉温前期控制太高,冲刷严重。
综合表述建议气化炉保持在较低温度下运行,高于煤的灰熔点50-100℃操作,氧煤比控制在470-480,炉温控制在1230-1280℃之间,粗煤气中CH4含量控制在3000PPm。在该工况下运行时,对气化炉渣口砖有一定的保护作用,但粗煤气中较高的CH4可能需要在一定程度上增大甲醇合成系统的驰放气量,不利于节能降耗。
结合上述问题后,我们工艺有所调整氧煤比控制470-480左右。
截止目前为止,气化炉A炉已经累计运行1712.4h。
B炉累计运行1746.32h。
C炉到2015年3月15日累计运行2152.27h。
经2015/3/17日技术人员对A/B炉检查测量时发现A炉渣口直径1000mm,比原来设计787mm,增大213mm,基本接近激冷环;炉子筒体直径2200mm,比原来2134mm增大了66mm。
B炉渣口直径920mm,比原来设计787mm,增大了133mm,炉子筒体直径1900mm,比原来2134增大了56mm。
C炉还在运行,上次测量数据由于时间太久,没有记录,无法找见。
结合上述情况分析,A/B炉运行时间基本接近,三台炉子从试车到现在平均负荷85%,但是A炉渣口冲刷明显厉害,我认为A炉渣口变大的主要原因是连续两次的支撑板温度高,判断下降管挂渣,维持生产,提高氧煤比运行至500-505左右,从而导致A炉冲刷比B炉严重。
随着时间的推移,整个气化工艺逐渐趋于稳定, 随着整个装置的稳定运行,技术人员、操作人员的认识和技术水平的不断提高,气化装置会运行越来越好。
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