多喷嘴气化装置运行技术总结

多喷嘴气化装置运行技术总结
蒋志容
【摘要】多喷嘴气化装置投运后，出现了气化炉拱顶超温、锁斗排渣不畅、下降管烧损、煤浆泵入口管线不畅、烧嘴室壁温局部偏高、烧嘴盘管泄漏、烧嘴氧压偏高、煤浆泵活塞杆断裂等问题，影响了装置的长周期稳定运行。

经分析，原因锁定在原料煤、工艺烧嘴和工艺操作方面。

通过整改并采取相关优化措施后，使得因气化装置造成的停车次数大大减少。

%After putting into operation of the multi-nozzle gasification unit , there are problems including exceeding of temperature at vault of gasifier , blocking of slag discharge of lock hopper , downcomer damage by fire , obstructing of inlet pipe of coal slurry pump , high temperature at some parts of wall of nozzle chamber , leakage of nozzle coil , higher oxygen pressure of nozzle and fracture of piston rod of coal slurry pump , affecting long and stable running of the unit .After analysis , it is determined that the causes lay in raw coal , process nozzles and process operation .By rectification and taking relevant optimization measures , shutdown times caused by gasification unit are reduced significantly .
【期刊名称】《化肥工业》
【年(卷),期】2014(000)004
【总页数】3页(P34-36)
【关键词】多喷嘴;气化装置;技术总结
【作者】蒋志容
【作者单位】神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司甲醇厂宁夏银川 750411
【正文语种】中文
神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司甲醇厂(以下简称神华宁煤甲醇厂)600 kt/a 甲醇项目气化装置采用华东理工大学的多喷嘴水煤浆加压气化技术制取粗煤气，气化炉直径Φ 3 880 mm(2开 1备)，气化压力4.0 MPa(表压)，单炉日处理煤量2 000 t。

气化装置于2010年3月18日一次投料成功，运行期间因各种原因导致
气化炉开、停车较为频繁。

针对出现的问题进行了总结分析并进行了相关改造，取得了一定的效果。

自2010年3月18日气化炉首次化工投料，至2013年8月1日，气化炉连续运行时间最长为72 d，烧嘴使用时间最长为72 d。

气化炉运行情况见表1。

经分析统计，气化炉因拱顶超温、锁斗排渣不畅、下降管烧损、煤浆泵入口管线不畅等煤质原因停车占15.6%，因烧嘴室壁温局部偏高、烧嘴盘管泄漏、烧嘴氧压
偏高、煤浆泵活塞杆断裂等设备原因停车占19.9%，因外系统原因停车占64.5%。

2.1 气化炉拱顶超温
2010年3月气化炉首次投料成功后，气化炉因拱顶超温导致在60%～80%负荷
下运行，且开、停车频繁。

2010年，因拱顶超温导致气化炉停车6次。

停车后，通过对炉砖检查、分析，发现在煤质波动时，渣口易挂渣而出现排渣不畅，导致气流紊乱，拱顶出现局部富氧串气现象而引起拱顶超温。

2010年8月后，气化炉拱顶超温现象有所改善，气化炉负荷基本维持在90%～100%。

2.2 锁斗排渣不畅
因锁斗排渣不畅和气化炉黑水管线堵塞停车7次，此类问题主要发生在2010年8月至2011年6月。

主要现象：①锁斗循环泵出口流量下降；②锁斗压力降低，致
使锁斗入口阀联锁关闭；③渣量减少；④气化炉黑水排放量下降或波动，严重时管线堵塞。

经停车检查气化系统，发现气化炉激冷室内积渣严重，静态破渣器上均堆满了大小不等的渣块。

2.3 下降管烧损
3台气化炉试车投料运行后均不同程度出现下降管挂渣和烧损、激冷环损坏等现象。

2010年8月至2011年5月，因下降管烧损导致托砖板温度高、出口工艺气温度高停车5次。

主要现象：①托砖板热电偶显示温度偏高；②激冷室液位出现波动；
③气化炉黑水温度波动；④气化炉出口工艺气温度波动。

出现此类现象时，只能采取停车处理措施。

2.4 煤浆泵入口管线不畅
因煤浆泵入口管线不畅导致煤浆流量低低联锁停车4次。

经分析，在此期间原料
煤更换为红柳煤，制浆系统波动大，与添加剂匹配不好，导致煤浆黏度大、稳定性差，易在煤浆槽底部沉积而堵塞煤浆泵入口管线，造成煤浆泵入口压力偏低，引起煤浆流量低低联锁跳车。

2.5 烧嘴室壁温局部偏高
因烧嘴室局部壁温偏高被迫降负荷运行或紧急停车处理或单对烧嘴运行调整共计
10余次，主要集中在A炉和C炉。

经数据统计分析，出现壁温偏高部位的烧嘴室炉砖均已进行更换。

气化炉停车后检查烧嘴室，发现烧嘴室内炉砖烧蚀损坏、脱落严重。

2.6 烧嘴盘管泄漏
烧嘴冷却水盘管损坏导致停车共计16次，是影响烧嘴长周期稳定运行的主要因素之一。

统计显示，烧嘴冷却水盘管损坏的主要形式是冷却水盘管前部弯头与外氧喷头连接处焊缝开裂、烧嘴冷却水前端盘管烧蚀。

2.7 烧嘴氧压偏高
2013年1月至2月，因烧嘴外环氧通道间隙发生变化，导致氧压增高，装置被迫停车更换烧嘴3次。

从运行数据来看，至今未能分析得出导致烧嘴外环氧通道间
隙发生变化的原因。

2.8 煤浆泵活塞杆断
2011年6月16日13：48和2012年8月24日 23：33，煤浆泵活塞杆断裂，
导致B炉A对烧嘴因煤浆流量低低联锁跳车。

自第1次活塞杆断裂被更换后，煤
浆泵运行时声音异常，经多次拆检仍未能有效解决。

神华宁煤甲醇厂气化炉开、停车频繁的原因可归纳为原料煤、工艺烧嘴和工艺操作3个方面。

针对各方面的原因，分析并采取了相应的措施，使气化炉运行趋于稳定，停车次数大大减少。

3.1 加强煤质过程管理
增设了煤质管理员，及时掌握原料煤配比情况，提前对原料煤进行分析。

通过煤质分析数据，提前做好气化炉工况调整，在每次煤质发生变化时均保证了气化炉的稳定运行。

在运行过程中及时对不同煤种、不同配比的原料煤运行工况进行总结，积极试验和摸索，并逐步总结制定了操作性强的应对措施，最大限度地降低了煤质变化对气化炉运行带来的不利影响，实现了气化炉满负荷安稳运行，逐步趋于长周期优质高效运行。

3.2 改进优化工艺烧嘴
(1)烧嘴冷却水盘管焊缝保护
在烧嘴向火端面(水冷盘管焊缝的正前方)焊接1块材质为Inconel600的金属挡板，保护水冷盘管的焊缝，避免其直接面对高温流体的传热和烧蚀；烧嘴冷却水盘管在喷头水室处由侧进侧出改为下进上出。

投用72 d后，保护挡板仍然完好，有效地保护了烧嘴前部弯头处焊缝。

(2)烧嘴尺寸调整
自神华宁煤甲醇厂气化炉试车运行以来，烧嘴中心氧量一直偏低。

在实际运行中，气化炉负荷、压力、氧气量与设计值存在偏差。

经分析，发现现使用的原料煤种与原设计煤种有较大差异，正常运行时，单炉投煤浆量约84.0 m3/h(折日投干基煤
量为1 450 t左右)，而原设计单炉投煤浆量为117.4 m3/h(折日投干基煤量约1 960 t)，而烧嘴装配尺寸仍为原设计值，其氧气通道截面积相对较大。

经计算，出烧嘴氧气流速较低(约100 m/s)，因此需对烧嘴尺寸进行调整，即适当减小其氧气流通面积以保证氧气流速在110～130 m/s。

为此，先后对工艺烧嘴尺寸进行了3次调整，并认真审核工艺烧嘴的材料报告、探伤报告、试压报告，严格测量各环隙、角度、装配精度等，建立工艺烧嘴有关台账。

调整后新工艺烧嘴尺寸如图1所示。

对工艺烧嘴尺寸进行优化以后，基本上再未发生气化炉拱顶超温或者烧嘴室壁温局部偏高导致的气化炉停车事件，工艺烧嘴使用寿命逐步延长，但烧嘴头部端面龟裂现象时好时坏，尚未能得到彻底解决。

目前，工艺烧嘴最长连续使用时间为72 d。

3.3 静态破渣器改造
气化炉运行过程中，大渣块容易架在静态破渣器上，静态破渣器不仅没有起到破渣效果，而且积渣越来越多，造成无法正常排渣，停车后清渣工作量大。

由于在静态破渣机下部还装有铰刀式动态破渣器，因此对静态破渣器进行了改进，即割除少部分格栅以增大灰渣通道面积，使渣块能进入下部动态破渣器中破碎。

经过改进后，运行情况有所好转，但在煤质发生波动和块渣较多的情况下仍会出现积渣、蓬渣而导致排渣不畅现象。

最终将静态破渣器全部割除，运行情况良好，激冷室内再无渣和积灰存在，无排渣不畅现象。

3.4 优化工艺操作
每批次进厂原料煤都应做好工业分析和灰熔点分析，并将分析结果及时上传，作为气化系统控制氧煤比的重要依据；根据粗渣中的颗粒大小、玻璃丝、吸水性等判断炉温的高低；根据气体中甲烷、二氧化碳含量变化来判断炉温；渣口压差增大，说
明炉温偏低，可适当提高氧煤比。

根据以上检查内容以及炉壁温度和煤浆含量，综合调整炉温。

通过对炉温的调整，气化炉炉砖和工艺烧嘴的使用寿命均得到了有效延长，拱顶砖最长使用时间达到8 106 h。

通过对神华宁煤甲醇厂多喷嘴对置式水煤浆气化装置不断优化和完善，以及运行操作中不断摸索与经验积累，为气化炉的稳定运行奠定了有利的基础，因气化装置故障引起的停车次数大大减少。

该气化技术在运行中较为成功，工艺指标先进，系统运行安全稳定，操作手段灵活，成熟可靠，有良好的经济效益，与同类气化装置相比，具有明显的优势。