德士古炉耐火砖损耗大的原因及措施
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耐火材料使用寿命短原因分析我公司窑系统耐火材料一直存在使用寿命短,使用寿命基本在8至10个月,异常消耗大,严重影响了窑系统的运转周期,导致停窑检修次数多、运转率低、生产成本高等诸多影响运转水平及利润的问题,现结合公司的实际情况及影响耐火材料使用寿命的具体原因做如下分析:(一)原料品质波动大,对窑系统耐火材料的影响:我公司石灰石品质波动大,石灰石CaO含量从40%至45%之间波动,但更为关键的是品位之间标准偏差波动较大,没有形成周期性或线性的规律波动。
进厂石灰石品位存在无规律、频繁波动,给配料带来了很大难度,石灰石配比经常出现98%左右,甚至出现两组份配料。
导致入窑生料成份波动过大,出窑熟料饱和比KH波动太大,0.87至0.95,不仅仅影响了熟料的煅烧,从耐火材料角度会带来如下不利影响:①饱和比低时,熟料液相提前出现、液相量过大,对过渡带耐火砖的化学侵蚀加剧,导致在稳定状态下形成固有的化学反应结合层出现破坏、脱落,导致耐火砖厚度随入窑生料频繁波动,频繁脱落变薄,若原稳定状态下过渡带粘挂副窑皮,这样导致耐火砖脱落量更大;②饱和比高时,尤其KH高达0.93以上时,按照我公司高KH、高SM的配料方案,根本无法完全形成C3S,操作上被迫加强煅烧,提高烧成温度,来确保f-CaO的降低,而在这种状态下,火焰辐射温度大幅提高,火焰温度越接近耐火砖的耐火度,对耐火砖的使用影响越大。
(二)原煤发热量、品质波动大对耐火材料的影响:公司因种种客观因素影响,进厂原煤经常出现紧缺,被迫定点堆料,均化设备失去均化作用,导致入窑煤粉在煅烧使用中波动极大,同时发热量、灰分的波动,在加上以上提到的入窑生料的波动,这种波动的叠加,使煤料对口工作无法进行,带来的就是窑系统热工制度的频繁波动、工艺事故的频发,对耐火材料的影响无论从化学侵蚀、热负荷和胴体对窑衬间接地机械应力,均不在规律中逐步变化,而是这些严重影响耐火砖使用寿命的因素综合作用在了窑内耐火砖上,最终的结果就是耐火砖使用寿命短。
引言上海焦化有限公司三联供工程主要有二个生产系统,一是生产低热值煤气的U-GAS装置,另一个是德士古煤气化生产甲醇装置,对后一系统来说,德士古煤气化的长周期、高负荷、稳定运行是一个关键,本文就此问题进行探讨。
表1 1996年停车原因汇总德士古煤气化装置运行问题探讨摘要本文介绍了上海焦化有限公司德士古煤气化装置1996年~1998年的运行情况,并就德士古煤气化装置的长周期、高负荷、稳定运行问题进行了分析和探讨。
关键词德士古气化炉煤气化稳定运行1 装置运行概况德士古煤气化装置于1995年5月22日第一次化工投料试车,经过不断地改造和完善,装置运行越来越趋于稳定,1996年、1997年、1998年运行情况分别列于表1、表2、表3,单炉运行情况列于表4,兄弟厂家运行情况列于表5。
表2 1997年停车原因汇总表3 1998年停车原因汇总表4 单炉运行情况表5 兄弟厂家运行情况1)注:1)德士古气化炉数量情况如下:上海焦化有限公司二开二备,山东鲁南化肥厂一开一备,陕西渭河化肥厂二开一备;山东鲁南单炉连续运行最高纪录为77天,上海焦化为67天,陕西渭河为49天。
2 运行情况的分析2.1 长周期运行的情况在1996年~1998年三年中,工艺造成停车的原因主要是煤浆泵进口堵塞、大颗粒卡住高压煤浆泵活门造成高压煤浆泵不打量、渣排不出、黑水管线堵等;仪表造成停车的原因主要是PLC及阀门问题;电器造成停车的主要原因是高压煤浆泵变频器故障;电网造成停车的原因是外电网影响;空分造成停车的原因主要是4#空分处于试生产阶段,4#空分分子筛阀门故障及4#空分空透吸风口大气中CO2超标等。
美国伊斯曼金石堡化工厂德士古煤气化炉开停一次平均寿命在25天左右,虽然我厂单炉连续运行时间已达到了67天,达到了较好水平,但开停一次平均运行时间还不够长。
经过这几年的实践,我们已经认识到不必追求单炉连续运行纪录,运行一个月至45天左右就应计划停车,主动切换炉子,做好检修工作。
兖矿鲁化德士古气化炉渣堵机理探讨朱冬梅,聂成元(山东兖矿鲁南化肥厂滕州277527) 日期:2002-6-161 气化炉渣堵现象根据目前德士古装置运行的实际情况来看,气化炉的渣堵现象可以分为3类:(1)熔渣堵塞渣口,使燃烧室的灰渣无法排出,堆满燃烧室的底部。
目前国内德士古装置还未出现这种类型的渣堵。
(2)熔渣逐渐积累到下降管内壁上,直至挂满下降管而堵塞气体通道。
这种类型的渣堵仅上海焦化厂报道过,其它厂家还未出现此问题。
(3)激冷后的大块灰渣堆积在气化炉锁斗上部LHV—51阀的上部,锁斗排渣无法顺顷利进行而造成渣堵。
这种现象较为普遍,本文主要对这种渣堵现象进行分析。
生产中渣堵现象的具体表现如下:(1)渣堵时,气化炉的渣口压差变大,而且压力波动很大。
(2)锁斗循环泵的流量由正常的22.0m3/h锐减至10.0m3/h左右,严重时降至零,锁斗系统无法运行。
(3)渣量由正常的3~5 t/d降至极少,气化炉排出物甚至出现清水。
(4)大量的细灰渣被带入闪蒸系统,闪蒸罐及其管线出现渣堵,沉降槽底部排出的几乎全部为细灰渣。
兖矿鲁南化肥厂自1994年气化炉运行达到设计能力后,至1997年渣堵现象并不明显。
1997年后,由于B炉拆除了破渣机,渣堵问题逐渐暴露出来,每年均有数次严重渣堵,影响气化炉的安全运行。
特别是在2001年1月至4月间,B炉出现20余次渣堵,致使气化炉被迫减负荷。
其中特别严重的渣堵有3次,锁斗及闪蒸管线均被灰渣:堵死,致使气化炉被迫停车处理。
打开人孔检查,灰渣已堆到气化炉的入孔以上,并发现大量直径在200~300 mn左右的块渣及20 mm左右的渣块,很难处理,严重影响厂生产。
2 渣堵的原因分析2.1 炉渣的组成与分类根据渣的组成和生成原因,炉渣可以分为4类。
(1)灰渣灰渣为直径0.5~5.0mm的渣粒,主要来源于气化炉内煤浆颗粒在雾化燃烧过程中,微粒间碰撞烧结后,随着气流进入激冷水浴,经过激冷破碎而成。
如何提高气化炉耐火砖的使用寿命文章重点讨论了气化炉耐火砖的性能要求,失效方式,质量保证措施,安装使用方法对耐火砖使用寿命的影响。
标签:汽化炉;耐火砖;使用寿命引言目前我国在大力发展具有国际水平的水煤浆加压气化技术,水煤浆加压气化的关键设备气化炉,能否稳定操作,长周期正常运行,其关键问题是气化炉用耐火材料的质量。
耐火砖在生产成本中占较大比重,延长气化炉耐火砖的使用寿命,对企业的经济效益有重大的影响,一值是一个需要探讨的问题。
1 德士古水煤浆汽化炉耐火材料的配置1.1 拱顶:拱顶耐火材料分三层,由里到外分别为90%高铬砖、铬刚玉浇注料、耐火纤维毡。
1.2 筒体:筒体耐火材料分四层,由里到外分别为:90%高铬砖,12%刚玉砖、氧化铝空心球砖、耐火纤维毡。
1.3 锥体:锥体耐火材料分四层,由里到外分别为:90%高铬砖,12%刚玉砖、铬刚玉浇注料、耐火纤维毡。
2 水煤浆加压气化炉耐火材料简介煤气化技术具备高反应温度、高气化压力、高碳转化率、高热能综合利用、低污染物排放等“四高一低”的特点。
水煤浆加压气化炉具有结构简单、对原料适用性强、气化后有效组分高,单炉产气能力大等特征。
水煤浆在加压气化过程中,使用温度从1250℃到1450℃,压力从1.9Mpa到8.9Mpa,水煤浆形成流动性很强的酸性熔渣,对汽化炉内衬耐火砖的侵蚀和冲刷极其严重。
汽化炉用耐火材料的的使用条件极为苛刻,因此耐火材料的选择极为重要。
汽化炉耐火材料主要包括向火面砖(铬铝锆砖);支撑砖(铬刚玉砖);保温砖(氧化铝空心球砖);硅酸铝纤维毡、陶瓷纤维可塑料;铬刚玉浇注料、氧化铝空心球浇注料。
因向火面砖(铬铝锆砖)工作环境最差,性能要求最高,成本最贵,本章重点讨论向火面(铬铝锆砖)。
汽化炉向火面内衬耐火砖,经历了从刚玉、尖晶石到60%、80%、90%、95%铬铝锆砖的发展历史。
铬铝锆砖是目前耐火材料制品中体积密度最大的制品,体积密度可达4.25g/cm3以上,烧制后常温耐压最高可达180Mpa,具有很高的抗高速冲刷能力。
214研究与探索Research and Exploration ·工程技术与创新中国设备工程 2024.05 (上)2500t,单位容积产量高,有效增强生产效率。
(7)低污染水平。
该工艺的污染物含量低,主要反应物为气体,工艺简化且通过循环利用实现环保效果。
2 德士古水煤浆加压气化技术运行中的问题国内气化设备面临诸多挑战,包括必要的备炉预热、耐火材料与高温热偶的快速损耗,以及气化设备的高投资成本。
特别是在水煤浆气化设备中,由于水煤浆的高水含量和气化过程的热量消耗,大部分设备的比氧水平维持在400m/m/m。
要实现高浓度水煤浆的生产,必须采用低含灰量的煤粉。
由于气化炉的运行周期短,存在许多难以预测的影响因素,在操作过程中发生了异常停机现象,在6h 之内就可以投入生产。
目前,我国大部分的煤气化装置都是通过强化操作炉管来缩短操作周期的。
德士古煤气化炉的操作温度常超1400℃,使用特制的耐高温耐火材料制成的向火面砖。
在高温条件下更换这些砖块既费时又需在有限的空间内完成,通常需要两个月。
为避免温度波动导致频繁的设备停机,应严格控制加热过程遵循特定的曲线,并在维修期间确保气化器处于干燥状态。
德士古公司的专利水煤浆气化技术涉及多项关键专利设备,包括必须从国外进口的部分设备和阀门,这些设备对操作环境的要求非常严格。
3 水煤浆加压气化技术制备单元改造以当地煤炭和内蒙煤炭为主要原料,利用三座气化炉进行气化,利用棒磨机理浆制浆。
在气化过程中,加入助剂等因素引起的水煤浆颗粒级配不均匀,煤浆不稳定,导致离合器-空气压缩机系统的起动故障率高,维修费用高。
为了提高水、煤浆液的浓度,减少气化炉的氧气消耗,对制浆工序进行了技术改造。
在棒磨设备后的煤浆由配浆泵处理,混合必要比例的水后稀释。
经过粗浆泵转移到细磨过程,由此产生的细磨煤浆随后通过细磨泵送至超细磨段。
超细磨处理完毕的煤浆经过溢流进入相应的槽中,与其他浆料充分融合,然后送入进一步加工的磨棒。
德士古气化炉托砖盘温度高的探讨及优化处理以德士古气化炉托砖盘温度高的探讨及优化处理随着工业发展的不断推进,能源消耗问题日益凸显。
德士古气化炉作为一种高效能源利用的设备,广泛应用于各个领域。
然而,在使用过程中,我们发现德士古气化炉托砖盘温度往往较高,这给操作人员带来了不便。
本文将就德士古气化炉托砖盘温度高的原因进行探讨,并提出优化处理的方法。
我们需要了解德士古气化炉托砖盘的作用。
德士古气化炉是一种将固体燃料转化为可燃气体的设备,其托砖盘起到支撑和保护炉体的作用。
然而,由于炉内燃烧过程的高温和炉体结构的特点,使得托砖盘处于高温环境中,导致托砖盘温度升高。
我们来分析德士古气化炉托砖盘温度高的原因。
一方面,炉内燃烧过程产生的高温气体会通过托砖盘传导到托砖盘表面,导致托砖盘温度升高。
另一方面,托砖盘与炉体的接触面积较大,导热性能较好,也会加剧托砖盘温度的升高。
此外,托砖盘材质的选择也会影响温度的变化,不同的材质具有不同的导热性能,可能会导致温度升高的程度不同。
针对德士古气化炉托砖盘温度高的问题,我们可以采取一些优化处理的方法。
首先,可以考虑采用高温耐磨、导热性能较差的材质来制作托砖盘,以减少温度的传导。
其次,可以在托砖盘表面增加隔热层,以降低热量的传递和温度的升高。
此外,还可以通过改变炉体结构,减少炉内高温气体对托砖盘的直接接触,从而降低托砖盘温度。
除了以上方法,我们还可以在操作过程中加强温度监测和控制。
通过安装温度传感器,及时监测托砖盘温度的变化,并根据实际情况进行调整和控制。
同时,可以合理设置燃烧参数,控制炉内燃烧过程的温度,从而减少对托砖盘的热负荷。
德士古气化炉托砖盘温度高是由于炉内高温气体的传导和托砖盘材质的导热性能所导致的。
为了解决这一问题,我们可以采取优化处理的方法,如选择合适的材质、增加隔热层、改变炉体结构等。
此外,加强温度监测和控制也是解决问题的关键。
通过这些措施的合理运用,我们可以有效降低德士古气化炉托砖盘温度,提高设备的使用效率和操作的便利性。
德士古煤气化炉耐火砖问题探讨根据耐火砖的蚀损机理,煤熔渣对耐火砖的侵蚀主要包括三个过程,即溶解、渗透和冲刷磨损。
对一定的炉衬材料而言,溶解过程受耐火材料上的渣边界层扩散过程所控制,溶解速率取决于温度的高低,因此,操作温度是影响耐火砖寿命的主要因素。
从上焦使用过的三炉砖看,由于受煤质影响均不同程度在大于1 400 ℃高温运行一段周期,特别是2号炉,在大于1 400 ℃运行近1 000 h,最高操作温度达1 480 ℃,因此对砖的使用寿命造成了不同程度的影响。
对于鲁南化肥厂以及渭河化肥厂的第一炉砖,由于均使用高灰熔点煤,其操作温度均在1 400 ℃以上,特别是渭河化肥厂,当测温热电偶损坏后,较长时间以CH4含量达70×10-6为参考运行,此值估算在1 500 ℃左右,因此造成了对耐火砖的严重损伤。
根据经验,在适宜的操作温度以上,每增长100 ℃,耐火砖的蚀损率将增长近四倍,因此,选择高活性与低灰熔点的煤种,使气化炉在较低的操作温度下运行,是延长耐火砖寿命的重要途径。
由于熔渣的渗透将导致砖的变质带与原砖带间不同的热膨胀系数,当温度与压力急剧变化时,如开停车及发生操作故障时,变质带与原砖带间就将产生热应力裂纹,这种裂纹在多次的温度压力波动中,不断扩展加深直至砖层剥落。
因此,在一定的操作温度条件下,开停炉次数的增加将会加剧耐火砖的蚀损。
从1号炉与3号炉的使用情况看,其运行条件相近,但3号炉的开停炉次数相对少(每次开炉平均运行周期:1号炉为225 h,3号炉为305 h,而国外装置在700 h)。
所以这也是3号炉的耐火砖平均蚀损率比1号炉低的原因之一。
煤灰性质的差异同样会对耐火砖的使用寿命产生影响。
煤灰渣中最易渗透的成分是SiO2和CaO, 其次是FeO、Al2O3, 因此,渣中含有较高SiO2和CaO时,对Cr砖的腐蚀也就越大。
煤灰的组成确定了渣的粘度与温度的关系,在适宜的粘度和操作温度下,耐火砖表面将保持一层固态的煤渣层,这层挂渣将有助于防止进一步的渣冲蚀,起到以渣抗渣的效果。
德士古气化炉渣堵现象及预防体会摘要:本文主要介绍了德士古气化炉渣堵现象的具体表现,对产生渣堵的原因进行了探究,同时提出了关于如何预防气化炉渣堵现象的具体措施,希望对相关工作人员提供一点借鉴和参考。
关键词:德士古气化炉;渣堵现象;类型;预防措施弄清德士古气化炉产生渣堵的具体原因,对实际生产产生非常积极的作用,因为我们可以事先事先做好预防工作,一旦遇到渣堵现象可以及时的加以处理,不至于会无的放矢。
可以一来就能够杜绝严重渣堵现象的发生。
就算发生了轻微渣堵现象,操作人员也会很快的采取熔渣的应对措施,使系统以最快的速度恢复到正常状态。
1德士古气化炉渣堵的具体表现就目前而言,大致可以表现为以下三种:1.1熔渣将渣口堵塞,导致燃烧室的灰渣没有办法排出气化炉外而沉积于燃烧室的底部。
这种现象在国外发生的比较多,但是目前国内德士古厂家暂时还没有出现。
1.2熔渣慢慢的沉积到下降管的内壁上,一直到填满下降管,堵塞气体通道为止。
不过这种类型的渣堵只是少量的出现在焦化报道上,国内很少有厂家出现过此类问题。
1.3激冷后的大块灰渣积累到气化炉锁斗顶端的LHV-51阀门上,由于锁斗排渣不顺利而导致渣堵。
这种现象的渣堵在我国是最为普遍的,也一直困扰着国内各德士古的运行厂家。
本文也是着重对这种渣堵现象进行探究和阐述。
2气化炉渣堵的具体原因2.1耐火砖收受到损蚀在气化炉反应区域内,熔渣一定会和耐火砖发生反应从而生成一层低熔点化合物。
而这些化合物会随着外界的各种因素的变化,比方说气化炉操作工况、煤灰组分等因素,会直接加剧灰渣对耐火砖的损蚀,造成低熔点化合物被一层一层的剥蚀下来,时间久了就会形成大面积的疤渣;当投料或压力波动非常大的时候,同样也会导致耐火砖沿着裂纹逐层的剥落,形成大面积的砖渣,使锁斗越来越难得进行排渣动作,最后形成渣堵。
2.2煤种发生变化入炉的煤中如果灰分或者灰渣组分发生变化的话,很大程度上会直接影响灰渣的熔融特性(也就是气化炉设定的操作温度所需要的入炉煤浆的灰熔点),假如灰熔点过高或过低,都会带来气化炉温度的不断变化,导致气化炉排渣出现困难。
Shell煤气化技术及其在大化肥装置的应用盛新(中石化安庆分公司,安徽安庆246002)2008-03-051 概述中石化安庆分公司大化肥装置系20世纪70 年代中期从法国赫尔蒂公司引进,其中合成氨生产装置以轻油为原料采用丹麦托普索技术(脱碳采用意大利G·V技术),日产合成氨1000 t;尿素生产装置采用荷兰斯塔米卡邦二氧化碳汽提法专利技术,日产成品尿素1740 t。
大化肥装置在生产成品尿素的同时,还承担着向炼油装置供氢、向丙烯腈装置供氨等整体物料平衡的任务,是中石化安庆分公司生产链中不可或缺的重要环节。
进入20世纪90年代末期,国际原油价格日益飙升,使得轻油型化肥生产企业严重亏损。
在此背景下,经过反复论证,于2000年5月启动了化肥油改煤工程——“引进Shell煤气化技术,利用丰富廉价的煤炭资源,替代昂贵的化工轻油作化肥生产原料”,以期扭转化肥生产严重亏损的局面,促进中石化安庆分公司整体发展。
油改煤工程经过6.5a筹备和工程建设,于2006年11月29日工程全面建成并投入了运行。
2 Shell煤气化工艺技术简介Shell煤气化技术是当今世界上较为先进的现代洁净煤气化技术。
自1976年以来,Shell公司先后在荷兰的阿姆斯特丹、德国的汉堡和美国的休斯敦建成3套煤气化中试及示范装置,在取得大量试验数据和操作经验后,首次应用于荷兰布根伦250MW整体煤气化燃气——蒸汽联合循环发电工厂,于1993年开始投入运行。
该技术在大化肥装置上的应用尚属首次。
2.1 Shell煤气化工艺流程Shell煤气化工艺流程如图1所示。
原料煤经初步破碎由皮带送至磨煤与干燥单元,加入适量助熔剂后磨成粉煤并干燥,经粉煤仓缓存给料,由高压氮气将粉煤流态化输送,与配加的氧气及蒸汽在4.1MPa条件下同时进入气化炉煤烧嘴喷入炉膛内,且在瞬间完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程,气化产物为粗合成气,煤灰熔化并以液态形式排出。
气化炉顶部约3.96MPa、1500℃的高温粗合成气,经209℃激冷气激冷至900℃以下进入废热锅炉生产蒸汽,回收热量后再进入陶瓷过滤器干式除灰及湿法洗涤系统。
处理后含尘量小于1mg/m3、(CO+H2)大于89%的粗合成气,送往后续工序净化,作合成氨生产原料。
气化炉内产生的高温熔渣,自动流入气化炉下部的激冷室,激冷形成几毫米大小的玻璃体经排渣系统出界区。
炉渣和干粉灰均可作建筑材料的生产原料。
2.2 Shell煤气化技术特点Shell煤气化工艺较Texaco、BGL等其他煤气化工艺主要呈现以下技术特点:①煤种适应性广。
从无烟煤、烟煤、褐煤到石油焦,在添加合适的助熔剂的情况下均可气化;②气化炉干煤粉进料。
气化温度约在1500~1600℃,碳转化率高达99%以上,有效气(CO+H2)组分大于89%,氧耗比水煤浆气化低15%~25%;③热效率高,煤中约83%的热能转化为合成气,约15%的热能被回收为中压蒸汽,总的热效率达到98%左右;④单炉生产能力大,目前已投入运行的气化炉日处理煤量达2000t;⑤气化炉采用水冷壁废锅结构。
内壁生产中“以渣抗渣”,无耐火砖衬里,维护量少,无需备用炉;⑥气化操作采用先进的控制系统,其中包括Shell公司专有的工艺计算机控制技术;⑦气化炉高温排出的熔渣经激冷后形成玻璃状颗粒,性质稳定,对环境几乎没有影响。
3 油改煤工程建设情况3.1 工程建设主要内容油改煤工程包括3部分:建设1套日处理煤量2000 t的Shell煤气化装置;建设1套48000 m3/h氧气生产能力的空分装置;建设与煤气化装置配套的一氧化碳耐硫变换及低温甲醇洗气体净化等装置和公用工程配套单元。
水、电、汽及其他公用工程依托原有的公用工程系统。
主要产品方案:合成氨396.0 kt/a,尿素585.4 kt/a;外供液氨59.4 kt/a,外供氢气13.8 kt/a。
3.2 煤气化装置主要设计技术参数煤种规格(质量含量):水分(AR)6%、灰分(MF)19.6%、低位热值(MF)25.08 MJ/kg,元素分析(MAF)C 71.0%、H 2.97%、O 4.8%、N 0.92%、S 0.42%、C1 0.01%,灰熔点大于1500 ℃。
产量、主要消耗指标及工艺参数:设计满负荷下有效气(CO+H2)产量为142000 m3/h,煤消耗为91 t /h、氧气消耗为46493 m3/h;出界区粗合成气摩尔组成:H2O 15.6%、H2 20.1%、CO 55.8%、CO2 2.7%、H2S 0.1%、N2 5.1%,温度160 ℃,压力3.70 MPa。
3.3 工程建设历程2000年5月项目启动;2003年9月15日《项目可研报告》获得了国家发改委的最终批复;2004年1月15日初步设计通过了审查批复;2004年3月15日工程桩基开工;2006年8月29日煤气化装置中交,经过分段试车及多轮整改,于11月14日转入投煤实物联动试车阶段,11月18日2:46气化炉点火投煤成功;11月29日16:00全面建成投产。
4 煤气化装置运行情况4.1 运转率总运转率不高,但呈上升趋势,见表1。
2007年4月以前,每月约有2/3的时间装置处于停车整改完善阶段,月平均运转率仅达32.54%,最长连续运转周期也仅为312.4h;在基本解决了煤烧嘴隔焰罩泄漏故障后,4月装置运行情况有了明显好转,连续运转周期首次达到41d,月运转率超过90%;6月初开始再创45d的连续运行纪录,装置累计运转率不断提高;8月7日至10月11日连续运行突破65d,截止至2007年9月30日累计运转率达到61.18%。
4.2 开停车情况煤气化装置自投产以来共经历了13次非计划开停车,其中装置试车初期开停6次。
从停车分类统计看,晃电以及配套装置故障等外在原因影响停车3次,占23.07%;内部原因引起停车10次,占76.93%,是装置停车的主要因素。
在内部10次停车中,设备问题引起停车6次,占停车总数46.15%,主要集中在烧嘴隔焰罩泄漏、激冷气系统故障及HPHT陶瓷过滤器滤芯破损等方面;操作问题引起停车3次,主要集中在渣水系统液位控制方面;仪表误动作引起装置联锁停车1次。
装置非计划停车统计见表2。
4.3 运行负荷煤气化装置运行负荷前期受单系列磨煤能力制约,后期主要受废热锅炉积灰超温以及配套装置相关瓶颈的影响,装置总体负荷一直在低位徘徊,气化炉氧负荷基本处于60%~77%的水平,较长时间内负荷在70%以下。
4.4 典型工况表3~表5为2种典型工况的煤质及其主要运行参数,表中工况1取自2007年7月使用AQ001煤种时的工况,工况2取自2007年10月试用AQ003煤种的工况。
工况1:操作上缩短了敲击器等待时间和提高敲击频率、上提了急冷气量,但仍出现废热锅炉因积灰严重,致使出口粗合成气温度(TI0018)偏高、过热蒸汽温度(TI0044)远低于设计值,形成了过热蒸汽不能有效利用、装置提高负荷和后续变换工段运行困难的局面。
工况2:装置在负荷相当的情况下,废热锅炉积灰现象得以改善,运行参数发生了明显变化:TI0018大幅度降低、TI0044大幅度升高,各类工艺参数逼近设计值。
尤其是粗合成气中H2S含量的提高,改善了变换工段的运行工况。
鉴于资源限制,该工况运行时间不长。
4.5 运行中的主要问题与对策1)气化炉烧嘴隔焰罩泄漏。
气化炉投入运行333h后,4只煤烧嘴隔焰罩先后发生了泄漏,造成装置停车3次。
据分析此乃属于煤烧嘴隔焰罩技术工程化不成熟所致。
此后Shell公司提供了AD版设计图纸,由安徽盈创公司制作第二代隔焰罩。
2007年4月前气化炉煤烧嘴隔焰罩已全部更换第二代产品,泄漏问题已基本得到解决,但仍未经受高负荷和长周期的考验。
2)气化炉内壁挂渣保护问题。
气化炉内壁挂渣层是Shell气化炉“以渣抗渣”的技术特点,是保护水冷壁的第一道屏障,但是在2007年5月和7月的2次停车检修中,均发现了气化炉渣层和衬里较大面积脱落、消失,销钉在高温区烧熔减短严重。
其原因主要是由于受到原料煤质变化、粉煤输送线和水汽系统波动等因素的影响,使得气化炉炉膛温度瞬时发生较大波动,水冷壁渣层受到破坏,高温熔蚀损坏衬里。
检修时只是对损坏的衬里进行了局部修复,开车后的运行中没有发现异常现象。
但是,高温熔蚀衬里和销钉,严重威胁气化炉水冷壁安全的现象应引起高度关注。
3)废热锅炉积灰严重。
使用AQ001煤种开车期间,多次出现废热锅炉因积灰严重,出口粗合成气温度持续升高危及生产的现象。
TI0018长时间处于330~340 ℃,TI0044只有310~340 ℃,与设计指标400 ℃相差过大(见表4)。
特别是极端工况下,如2007年4月TI0018一度处于360 ℃以上,超过了工艺控制指标,处于联锁停车边缘。
2007年10月8日试用AQ003煤种后,废热锅炉积灰严重情况明显好转,粗合成气温度曾降至290 ℃以下,过热蒸汽温度接近设计值。
4)激冷气系统故障。
激冷气压缩机(K1301)进口管线积灰结块脱落,使得机组进口过滤网压差增高,曾因K1301进口压差高推迟开车或中断运行数次。
另外,激冷气压缩机电机(KM1301)采用高压变频调速,抗晃电干扰能力弱。
激冷气系统故障已成为影响煤气化装置长周期运行的隐患之一,拟进行相关改造。
5)HPHT陶瓷过滤器运行状况欠佳。
自试车以来,陶瓷滤芯已先后损坏数组、进行了3次停车整改。
运行期间,滤芯压差高、带灰量大,给后续水洗单元和废水汽提及澄清系统运行带来困难。
主要原因为设备制造商前期设计缺陷以及吸收消化上的差距。
目前,已经对HPHT陶瓷过滤器内部反吹气管和文丘里进行了加固,提高了反吹气温度,运行状况有所改观。
5 Shell煤气化技术应用5.1 原料煤种的适应性Shell气化炉采用水管式膜式水冷壁结构,用“以渣抗渣”方式保护衬里不受侵蚀,以允许气化炉可操作在更高温度(1500~1700℃),因而对煤质的要求相对较为宽松、煤种适应性更为广泛,但这并不意味着所有的煤种都适于Shell气化工艺。
研究和运行实践表明,Shell气化炉的运行状况与使用的原料煤特性密切相关,煤种对装置运行的平稳性和经济性方面具有明显的影响。
为了确保煤气化装置的平稳经济运行,必须选择适宜Shell气化工艺的煤种。
一般认为,选择适宜Shell气化的矿源性原煤,应从可磨指数、灰分、热值、硫含量、灰熔点及灰中硅铁/铝比、钾钠含量等方面加强控制;也可以通过配煤或添加合适的助熔剂改变原料煤熔渣的性能,以满足其Shell气化用煤的适应性。
5.2 技术工程化虽然Shell煤气化技术是目前国际上最先进的洁净煤气化技术之一,日处理2000 t示范装置商业运行已有15a的历史,但主要是用在发电上,在大化肥装置上的应用尚属首例,在流程配置、设备制造等方面,没有成熟的经验可供借鉴,难免给技术工程化带来难度。