壳牌煤气化技术

壳牌煤气化技术（精选7篇）

壳牌煤气化技术 第1篇

煤的液化技术近20年来虽有很大进展, 但目前还没能形成大规模化的煤制化学品的工业生产。从煤出发制取化学品仍须经过气化过程, 即将煤炭气化转化为含有H2和CO的粗原料气, 然后通过转化、净化、合成等过程, 加工成各种化工产品。

煤气化技术从炼焦炉、煤气发生炉和水煤气炉 (以块煤或小粒煤为原料) 起步, 经过几十年发展, 在20世纪70年代发展到第二代———洁净煤气化技术, 煤炭经过洁净气化避免了直接燃烧产生的污染。洁净煤气化技术主要采用气流床反应器, 以水煤浆或干煤粉为原料, 进行加压气化, 并实现了大规模化。洁净煤气化技术的优点是对煤种适应性广、气化压力高、气化效率高、单系列生产能力大、污染少等。具有代表性的第二代洁净煤气化技术包括G E水煤浆气化工艺、壳牌干煤粉气化工艺、西门子G SP干煤粉气化工艺、BG L煤气化工艺 (属固定床工艺, 采用小粒煤) 。

2 壳牌煤气化技术简介

2.1 工艺原理

壳牌煤气化过程是在高温、加压条件下进行的, 煤粉、氧气及少量蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内, 在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。由于气化炉内温度很高, 在有氧存在的条件下, 碳、挥发分及部分反应产物 (H2和CO等) 以发生燃烧反应为主, 在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应, 即过程进入到气化反应阶段, 最终形成以CO和H2为主要成分的煤气离开气化炉。

2.2 工艺流程

目前, 壳牌煤气化装置从示范装置到大型工业化装置均采用废锅流程, 激冷流程的壳牌煤气化工艺很快会推向市场。废锅流程的壳牌煤气化工艺简略流程见图1。

原料煤经破碎由运输设施送至磨煤机, 在磨煤机内将原料煤磨成煤粉 (90%<100μm) 并干燥, 煤粉经常压煤粉仓、加压煤粉仓及给料仓, 由高压氮气或二氧化碳气将煤粉送至气化炉煤烧嘴。来自空分的高压氧气经预热后与中压过热蒸汽混合后导入煤烧嘴。煤粉、氧气及蒸汽在气化炉高温加压条件下发生碳的氧化及各种转化反应。气化炉顶部约1500℃的高温煤气经除尘冷却后的冷煤气激冷至900℃左右进入合成气冷却器。经合成气冷却器回收热量后的煤气进入干式除尘及湿法洗涤系统, 处理后的煤气中含尘量小于1m g/m3送后续工序。

湿洗系统排出的废水大部分经冷却后循环使用, 小部分废水经闪蒸、沉降及汽提处理后送污水处理装置进一步处理。闪蒸汽及汽提气可作为燃料或送火炬燃烧后放空。

在气化炉内气化产生的高温熔渣, 自流进入气化炉下部的渣池进行激冷, 高温熔渣经激冷后形成数毫米大小的玻璃体, 可作为建筑材料或用于路基。

2.3 技术特点

壳牌干煤粉气化工艺于1972年开始进行基础研究, 1978年投煤量150 t/d的中试装置在德国汉堡建成并投入运行。1987年投煤量250~400 t/d的工业示范装置在美国休士顿投产。在取得大量实验数据的基础上, 日处理煤量为2000 t的单系列大型煤气化装置于1993年在荷兰D em kolec电厂建成, 煤气化装置所产煤气用于联合循环发电, 经过3年多示范运行于1998年正式交付用户使用。生产操作表明, 煤气化工艺指标达到设计目标, 运行稳定。壳牌干煤粉气化工艺具有如下特点。

(1) 煤种适应性广。对煤种适应性强, 从褐煤、次烟煤、烟煤到无烟煤、石油焦均可使用, 也可将2种煤掺混使用。对煤的灰熔点适应范围比其他气化工艺更宽, 即使是较高灰分、水分、硫含量的煤种也能使用。

(2) 单系列生产能力大。目前已投入生产运行的煤气化装置单台气化炉投煤量达到2000t/d以上, 单台气化炉投煤量达2800t/d的煤气化装置也正在建设中。

(3) 碳转化率高。由于气化温度高, 一般在1400~1600℃, 碳转化率可高达99%以上。

(4) 产品气体质量好。产品气体洁净, 煤气中甲烷含量极少, 不含重烃, CO+H2体积分数达到90%。

(5) 气化氧耗低。与水煤浆气化工艺相比, 氧耗低15%~25%, 可降低配套空分装置投资和运行费用。

(6) 热效率高。煤气化的冷煤气效率可以达到80%~83%, 其余15%副产高压或中压蒸汽, 总热效率高达98%。

(7) 运转周期长。气化炉采用水冷壁结构, 牢固可靠, 无耐火砖衬里。正常使用维护量小, 运行周期长, 无需设置备用炉。煤烧嘴设计寿命为8000h。烧嘴的使用寿命长, 是气化装置能够长周期稳定运行的重要保证。

(8) 负荷调节方便。每台气化炉设有4~6个烧嘴, 不仅有利于粉煤的气化, 同时生产负荷的调节更为灵活, 范围也更宽。负荷调节范围为40%~100%, 每分钟可调节5%。

(9) 环境效益好。系统排出的炉渣和飞灰含碳低, 可作为水泥添加剂或其他建筑材料, 堆放时也无污染物渗出。气化污水量小且不含焦油、酚等, 容易处理, 需要时可实现零排放。

3 壳牌煤气化技术应用的特殊性

由于壳牌煤气化技术是目前世界上最先进的煤气化技术之一, 又是第1次用于生产合成气, 而且是首次在中国使用, 可借鉴的经验少, 具有非常的复杂性、挑战性和特殊性。

(1) 流程复杂。煤气化装置流程复杂, 包括磨煤及干燥、煤粉加压及进料、煤气化、除渣、除灰、湿洗、初步水处理7大工序和公用系统, 仅管道仪表流程图 (PID) 就有100余张1#图纸。流程虽然复杂, 但实践证明装置的开车、停车及运行操控均比较容易。

(2) 控制系统复杂。煤气化装置的控制系统比较复杂, I/O点多达3000多个, 采用串级、前馈、分程、比值调节及顺序控制 (15个) 和逻辑控制 (50多个) , 通过分散型控制系统 (D CS) 、紧急停车系统 (ESD) 、可编程逻辑控制 (PLC) 实现生产过程的集中监控和管理, 无论从规模还是复杂程度方面在国内化工行业单套装置中均为少见。由于控制系统设置及组态工作完美, 在已投产的壳牌煤气化项目生产运行中没有出现D CS和ESD控制的问题。

(3) 设备结构复杂。煤气化关键设备气化炉、输气管和合成气冷却器在煤气化框架上呈“门字形”连成一体, 3台设备共有200多个管口, 设备结构和受力情况复杂, 对材料要求高, 内件组装对外壳接管标高及方位要求极为严格, 设计、制造、组装、运输和吊装难度大。

(4) 疲劳设备多。煤气化装置共有13台疲劳设备, 要采用有限元应力分析法进行疲劳计算与设计, 对设备制造也提出了更高的要求。

(5) 引进设备和仪表较多。煤气化关键设备中需要进口的主要有气化炉、输气管、合成气冷却器的内件, 飞灰过滤器的内件以及点火烧嘴、开工烧嘴、煤烧嘴、煤流量控制阀、煤三通阀、煤粉流量测量仪表、煤粉阀、煤灰渣阀、硬密封仪表球阀、锅炉给水循环泵 (大流量) 、恒力吊、激冷气压缩机等, 但目前五环公司正进行的项目中已对其中部分设备实现国产化。

(6) 布置结构复杂。煤气化框架高超过90m, 为钢筋混凝土和钢结构混合结构, 其中安装设备不仅数量多, 且质量大, 与框架的连接形式复杂。采用有限元模型从结构的动力特性、变形、强度、建筑结构、气化炉及地震对框架的影响等进行了模拟分析。结构施工和安装工作量较大。

(7) 项目建设周期和投资。相对来讲, 壳牌煤气化项目的建设周期较其他煤气化工艺长, 投资也较高。

4 壳牌煤气化技术的工程应用

荷兰D em kolec 253 M W煤气化联合循环发电厂采用壳牌煤气化工艺技术, 于1990年开始建设, 于1993年建成并顺利投产, 试运行3年后转给当地的公用事业部门继续运行。实践证明壳牌煤气化工艺技术是先进的、可靠的技术。

壳牌公司与湖北双环科技股份有限公司签订的国内第1套煤气化技术转让协议在2001年6月生效, 6年多来已有15家国内企业陆续与壳牌公司签订了技术转让协议 (共19台气化炉) , 生产的产品包括合成氨、甲醇、氢 (油品) 、聚丙烯、醋酸、聚甲醛等。国内第1套采用壳牌煤气化技术的生产装置已于2006年5月顺利投产。到目前为止, 共有5家采用壳牌煤气化技术企业的生产装置陆续投入生产运行。

5 结论

(1) 壳牌煤气化技术是目前国际上最先进的洁净煤气化技术之一, 具有原料利用率高、消耗低、对资源节约、对环境友好等显著优点。

(2) 壳牌煤气化技术用于生产合成气的工程实践是成功的, 各项主要操作指标基本达到设计要求, 装置运行比较平稳, 开车、停车操作灵活方便。

(3) 壳牌煤气化技术在中国的成功应用, 相关各方在项目设计、采购、施工、试车、生产运行过程中积累了一定的经验, 将为中国其他在建的壳牌煤气化项目起到很好的借鉴作用。

壳牌煤气化技术 第2篇

1 壳牌煤气化技术

1.1 煤气化技术

煤气化技术是指把经过一定处理的煤送入反应器中, 在适当的压力和温度下, 通过相应的氧化剂 (氧气或空气和蒸气) 以一定的流动方式 (流化床、携带床或移动床) 转化成气体, 得到粗制水煤汽, 然后通过脱碳脱硫等工艺转化为精制的一氧化碳。煤气化技术最早出现于19世纪中期的德国, 20世纪90年代我国引用后, 发展迅速。

1.2 壳牌煤气化技术

壳牌煤气化的整个过程是在加压和高温的环境中进行的, 氧气、煤粉和一定比例的蒸汽经过加压后并流进入气化炉, 在极短的时间内完成升温、裂解、挥发分脱硫、燃烧和转化等一系列化学和物理反应的过程。由于有氧气存在于温度极高的气化炉内, 所以碳能充分燃烧, 在氧气燃烧殆尽之后, 会发生碳的各种转化反应, 此阶段为气体反应阶段, 最终转化为以CO和H2为主要成分的煤气然后离开气化炉。目前, 壳牌煤气化装置无论是工业化装置还是示范装置都采用废锅流程, 而激冷流程的壳牌煤气化工艺即将推向市场。

2 壳牌煤气化技术特点

2.1 煤种适用广

壳牌煤气化技术对煤种适应性强, 无论是次烟煤、褐煤, 还是烟煤、无烟煤都可使用, 将两种或者两种以上煤掺混也可使用。壳牌煤气化技术对煤的灰熔点适应范围更广, 含较高灰分、水分的煤都可使用。

2.2 碳转化率高

由于壳牌煤气化技术温度通常在1 500~1 600℃, 所以碳转化率可达99%以上。

2.3 热效率高

壳牌煤气化技术总热效率可达98%, 其中, 煤气化的冷媒气效率通常为83%左右, 其余15%为中压蒸汽或副产高压。

2.4 单系列生产能力强

目前已投入使用的壳牌煤化工技术的单台气化炉投煤量都在2 000t/d以上, 单台投煤量在3 000t/d以上的气化炉也正在建设中。

2.5 运转周期长

气化炉采用水冷壁结构, 没有火砖衬里, 整体牢固可靠。正常使用情况下, 运转周期长, 维护量小, 不需要备用炉。煤烧嘴使用寿命长, 设计寿命超过8 000h, 这是壳牌煤气化装置能长期安全运行的重要保障。通常, 每台气化炉有5个左右煤烧嘴, 这样不仅可以使粉煤气化的更彻底, 而且便于生产负荷的调节。

2.6 气化氧耗低、气体质量好

经过壳牌煤气化工技术生产的气体非常洁净, 甲烷含量极低且不含重烃。与传统的水煤浆气化技术相比, 壳牌煤化工技术氧耗低20%左右, 大大节省了运行费用。

2.7 绿色环保

壳牌煤气化系统排出的飞灰和炉渣含碳量低, 可作为建筑材料使用, 废渣堆放时无污染物排出。气化污水量小, 不含酚和焦油, 处理简单。

3 壳牌煤气化技术安全稳定应用难点

壳牌煤气化技术是世界上最先进的煤气化技术之一, 因此, 现阶段在应用上具有较大的挑战性、复杂性和特殊性。其中难点及注意事项主要表现为以下几个方面。

3.1 在配煤方面的注意事项

(1) 煤粉在注氮环境中贮存时间不得超过10d。

(2) 干煤粉水分控制在1%~2%之间。

(3) 控制粉磨后煤粉粒度, 确保煤粉粒度小于5μm的煤粉量在8%以下。

(4) 保证煤粉有良好的输送稳定性。

3.2 防渣、防积灰手段

(1) 为避免形成大渣堵塞系统, 在煤种更换时需测量灰分的组成, 加入石灰石的量需经过黏度-温度实验得以确定。

(2) 时刻关注系统渣池水的密度和黏度, 为防止高浓度渣浆堵塞系统, 应适时加大循环水排放量。

(3) 为防止飞灰堵塞, 应保证飞灰系统管道和设备的良好伴热。

(4) 安装飞灰过滤器陶瓷管, 并加固管板和文丘里之间的连接。

3.3 预防煤烧嘴的损坏

(1) 应适时加大煤烧嘴罩内冷却水流量。

(2) 更换煤种时, 及时调整设备相关参数。

(3) 适当降低氧煤比。

4 壳牌煤气化技术的工程应用

4.1 国外应用案例

在国外, 壳牌煤化工技术最早应用于荷兰的Demkolec联合发电厂, 该厂于1990年开工建设, 1993年投入生产, 试运行阶段良好, 之后转给了当地的事业部门继续使用, 运行一直良好。壳牌煤气化技术在国外的多处实践应用中经受住了考验, 证明其是一项先进的、可靠的技术。

4.2 国内应用现状

在我国, 第一家与壳牌公司签订技术转让协议的公司是湖北双环科技股份有限公司。2006年, 该公司第一台采用壳牌煤气化技术的设备投入生产, 该煤气化装置运行不到两个月, 生产负荷达到100%。近几年, 我国已先后有几十家公司与壳牌公司签订了技术转让协议, 更多的相关工程项目也正在建设之中。

5 结束语

壳牌煤化工技术具有原料利用率高、消耗低、污染小等显著优点, 作为世界上最先进的煤气化技术之一, 壳牌煤气化技术在国内和国外的实践应用中都可谓表现出色。随着我国在壳牌煤气化技术应用方面经验的积累, 相信我们在日后的项目设计、施工、系统运行方面都将更加完善, 壳牌煤气化技术在我国的煤气化领域也必将发挥更加重要的作用。

摘要：煤气化技术经过近些年的发展取得了长足进步, 已形成了以GE水煤浆气化工艺、西门子GSP干煤粉气化工艺、壳牌干煤粉气化工艺为代表的第二代洁净煤气技术。其中, 壳牌煤气化技术具有适用煤种广、气体质量好、转化效率高等一系列优点, 而被广泛关注。简单介绍了壳牌煤气化技术的概念, 并结合具体工程应用, 从煤气化技术的特点和应用难点等几个方面进行了阐述。

关键词：壳牌煤气化技术,技术特点,技术难点

参考文献

壳牌煤气化工艺开车优化方案 第3篇

1 开车过程中遇到的问题

1.1 开工烧嘴 (SUB) 点火过程中烧毁

气化炉依靠SUB (开工烧嘴) 来点燃煤烧嘴, 而开工烧嘴启动和停止主要通过13KS0003顺序控制来实现的。在开车过程中, 点燃开工烧嘴的过程中, 每次只要氧气一进入, 开工烧嘴的冷却水量立马就会减小, 进而低于跳车值, 开工烧嘴退出。把开工烧嘴拆卸检查, 发现SUB水笼套和枪头均已经烧毁。由此将探讨: (1) 油和氧气谁先进入; (2) 他们怎么配比的; (3) 跟油和氧气的备压大小有无关系。

1.2 煤烧嘴点火失败

在壳牌ESD控制逻辑中, 阀门之间有相互的联锁控制, 通过联锁时间来实现互不干扰。但由于实际开车过程中, 由于不同系统通讯时间差异、继电器动作快慢以及现场阀门动作快慢等等原因, 在我们仪表对四条煤烧嘴管线上所有阀门进行开关时间测试后, 发现其动作时间与逻辑中联锁时间有很大出入, 这将会严重影响煤烧嘴顺控的正常进行而引起跳车事故。

1.3 紧急停车程序 (13UZ0001)

控制回路13FICA-0008控制去气化炉的急冷气的流量, 由预先编程的合成气产量/所需的急冷气流量关系来计算出所需的急冷气流量的设定值。原逻辑中没有考虑急冷气流量 (13FI0008) 低于气化炉负荷要求时温度升高这种情况, 如果急冷气流量 (13FI0008) 低于气化炉负荷所要求的量时, 气化炉出口合成气温度升高, 急冷管和传热管温度也随之升高。

原设计中空分跳车信号作为气化跳车条件之一, 且没有任何延时, 空分跳车后直接造成气化跳车。实际生产中空分跳车后可由液氧储槽中抽取液氧来供给气化生产, 因此空分跳车无需跳气化。跳车信号从空分控制室机柜引到气化控制室机柜, 气化跳车事关重大, 而该信号如果一旦出现信号干扰或接线松动, 即会造成气化误跳车。

2 解决措施

2.1 开工烧嘴 (SUB) 技改措施

我厂经过多次雾化试验和开车实验, 得出最适合的氧气压力和油压, 将13KS0003第九步动作中的13FIC0003的预开度调整为35%, 将13KS0003第十步动作中的13PIC0026的预开度调整为40%。将13KS0003第十二步条件中开氧阀时间由10s改为6s, 让氧气提前进入。经修改后的新工况下, 开工烧嘴点火过程氧油混合效果更好。

2.2 煤烧嘴技改措施

在对煤烧嘴管线上的阀门进行了实际开关测试之后, 经多方协商讨论, 现在煤烧嘴阀门联锁时间进行更改 (煤烧嘴共四条管线, 现以1号煤线为例) :

在ESD中, 13XV0110、13XV0108、13XV0117、13XV0116、控制逻辑分别为11UZ-0011A、11UZ-0011B、11UZ-0011C、11UZ-0011D, 上述四个逻辑中的延时时间T2是系统逻辑每个阀门固定的开阀时间, 在开阀时间过后如果仍然阀门反馈仍未到, 则表明该阀门已故障。顺控会判断该煤线开车失败, 进行吹扫。

对13XV0110、13XV0108、13XV0116、13XV0117模拟正常工况压力进行阀门开关实验, 得出上述阀门开阀分别的所需时间。与原程序中的阀门连锁时间进行比对, 将连锁时间过长的适当缩短, 而连锁事件不满足的需将T2适当延长, 对更改后的阀门联锁时间进行再次测试, 确保更改后的时间能完全确保顺控的顺利进行, 保证煤线安全稳定。

2.3 紧急停车程序的优化

首先, 在ESD卡件上新建3个AI点, 将原设计去DCS的13FI0008、13PI0061、13TI0014三个AI点电缆接到ESD端子柜相应端子上。然后在ESD中组态, 对13FI0008进行温压补偿计算。经温压补偿计算出的急冷气真实流量 (13FI0008A) 与四个烧嘴的总氧量相除, 得出数值如果小于1.03 (经壳牌人员确认) 则送到13UZ0001上。急冷气与氧气比值低信号 (13FZL0008) 与急冷气压缩机跳车信号经“或”门后在于煤烧嘴运行信号“与”后得出信号后送到气化炉急停联锁 (13UZ0001) 。最后当气化炉急停信号 (13UZ0001) 触发时, ESD通过硬线向DC发出指令, 在DCS上实现停车功能。

其次, 空分跳车后会造成氧气压力低, 氧气压力低信号13PZLLL0002也去13UZ0001, 会造成气化炉跳车。氧气管线放空阀13XV0006的关信号也去13UZ0001, 会造成气化炉停车。因此将空分跳车信号从13UZ0001中去掉。这样就去除一个引起误跳车的隐患。

再次, 根据循环水泵泵运行试验, 我们得出备泵启动时间大概为3s。将三个循环水泵三取二后的延时时间由2s改为5s, 这样既满足了循环水泵的切换时间, 同时保证了气化炉运行的安全性。

最后, 在ESD卡件上新建1个DI点, 在操作台按钮面板上新建一个按钮开关, 两个按钮均为常闭。将原本设计中的按钮做“OR”处理进入连锁。修改后误碰触任一个按钮均不会造成气化停车, 需手动停车时, 需要手动将两个按钮均按下才能实现。

3 运行效果

经优化后的逻辑能极大保证了开工烧嘴和煤烧嘴的运行安全, 同时也能实现急冷气流量和气化炉负荷比值低跳车、循环水泵切换时间不会引起误跳车这些功能, 13UZ0001是气化炉平稳运行的保障, 一旦误跳车会造成全场装置跳车。同时跳车条件是为了保障设备以及人身安全, 如果气化炉因为某些条件该跳车但是没有跳车, 就会严重损坏设备甚至危及工厂人员人身安全, 因此完善气化炉急停连锁对全厂安全运行有关键的意义。

摘要：介绍了河南能源化工集团豫北化工分公司鹤壁煤化工甲醇项目所使用得壳牌煤气化技术, 并对气化炉开车过程中一些问题提出优化方案。

关键词：壳牌煤气化,开车,开工烧嘴,煤烧嘴,紧急停车联锁

参考文献

[1]梁永煌, 游伟, 章卫星.壳牌煤气化装置的常见腐蚀及对策[J].化肥设计, 2012 (01) .

壳牌煤气化技术 第4篇

1 变换装置简介

基于壳牌粉煤加压气化工艺所生产的粗煤气具有CO含量高(>60%(干基))高的显著特点,在充分考虑催化剂特性及装置流程配置的前提下,我公司一氧化碳变换装置采用两段宽温串一段低温变换工艺,催化剂选用Co-Mo系耐硫变换催化剂。我公司变换装置主要工艺设计参数如表1。

对变换装置工艺流程简要介绍如下:来自上游壳牌气化工段的粗合成气,经水分分离、粉尘过滤、煤气预热后,约70%流量的粗合成气进一段第一变换炉,该炉进口气体水/气比控制大于1.05,其余约30%流量的粗合成气与第一变换炉出口变换气混合后,在淬冷器中经过激冷增湿将温后,先后进入第二、第三变换炉,最终控制工段出口CO含量在1%(φ)以下。淬冷器所用激冷调温水为变换后续预热回收、水分离系统经冷凝液闪蒸加压后变换工艺冷凝液,剩余的变换工艺冷凝液,送至上游气化合成气洗涤单元使用。

2 变换装置运行问题分析与解决

2.1 装置原料气H2S含量低导致催化剂活性降低问题解决

2008年5月,变换装置原始开车初期,工段入口原料粗煤气中H2S含量波动较大,开车初期一度呈现持续偏低情况,并一度小于200 ppm。根据Co-Mo系耐硫变换催化剂在长期低硫及超温、高水汽比情况下,易产生催化剂反硫化[1],易导致催化剂活性快速降低的特性,工艺上为此采取了以下措施,达到了稳定和提高原料气中H2S含量的目的。

(1)前工序气化工段通过调整气化原料煤配煤比例,掺烧部分高硫煤措施,从源头上着手提高其产品气中的H2S含量。措施采取后,变换装置原料气中H2S含量能够满足催化剂正常特性要求。

(2)变换装置采取增加补硫技术改造措施,待原料气中H2S含量偏低时,及时提高原料气中H2S含量。该措施,后由于前述措施实施后,原料气中H2S含量完全能够满足催化剂剂特性要求,最终未能实际投入运行。

(3)考虑到变换冷凝液pH较高,在该部分冷凝液输送至前工段合成气洗涤装置后,易导致合成气中H2S含量降低情况,为此增加了后续变换工艺冷凝器汽提装置,在将变换工艺冷凝液引入该装置后,经汽提后,时该部分冷凝液的pH降低后,再输送至前工段合成气洗涤装置,减少其对合成气中H2S含量的影响。

2010年初,对该变换装置第一变换炉催化剂再次采取硫化补硫措施,但未见明显效果。加之装置前工段装置开停车频繁,加之装置开停车时第一变换炉催化剂床层极易产生超温情况,最终造成该炉催化剂活性快速下降情况,该炉催化剂累计在线运行不足320天后,被迫于2010年10月进行了全部更换。新更换后的催化剂,运行时原料气中H2S含量未在出现偏低情况,加之开停车次数相对减少,累计在线运行时间明显延长。

2.2 变换合成气系统管道腐蚀频繁泄漏问题分析与解决

2009年下半年开始,变换装置第一淬冷器出口合成气管线至后续第三变换炉出口及中间设备、管线,频繁发生合成气管道泄漏事件,泄漏部位多集中与管道低点,或开停车后已产生冷凝液积聚的管道及设备低点,并多次造成系统被迫停车,装置运行安全受到极大威胁。初步分析导致该问题产生的原因主要包括以下几点:

(1)变换装置频繁开停工时,造成上述管道应力腐蚀[2]与露点腐蚀发生条件情况的大量存在,加之管道工艺伴热及保温效果差,最终造成露点腐蚀情况在上述部位大量发生。

(2)在当时管道选材(304)及工作介质及工艺条件下,上述管道应力腐蚀情况大量发生,造成管道开裂合成气泄漏。特别是在当时系统氯离子含量无法正常控制降低的情况下,对锈钢材质管道,实际发生氯离子腐蚀的几率[3]相对较大。

为此,在经过多方专家探讨和实际分析结果的基础上,根据泄漏部位分布状况,最终确定了变换合成气管道的升级更换改造计划,并提出了以下建议改造措施,主要内容如下:

(1)将原有第一淬冷器出口至第三变换炉出口管道,由原来的304材质材料,统一更换为厚壁的15CrMo材质管道。

(2)将低压废热锅炉进出后换线材料由原料的304材料升级更换为316L材料。

(3)增设配套的汽提处理装置对变换工艺冷凝液进行汽提处理,加强监控冷凝液中氯离子和氰根离子的含量。

(4)针对各段管道的壁温,对有可能出现冷凝水的管道,要采取增设伴热的防护措施,尽量防止出现露点腐蚀。

2010年10月,按照上述管道材料更换方案实施后,工艺上加强了对系统开停工管理,结合对系统低点部位管道采取排凝或干燥措施,变换装置运行至今,上述管道位置,未再次出现合成气泄漏情况。对上述部位进行定期管道设备检测,均未发现异常。

2.3 煤气预热器管程压差问题形成及原因分析解决

2010年初,变换装置首次出现合成气预热器管程压差升高情况,导致变换系统压将增加,之后并多次出现压差反复升高趋势,系统能耗增加。2013年4月,变换装置开车时最高压差再次达0.35 MPa,再采取上述措施,压差降低至约0.12 MPa。工艺通过在变换装置运行时,在换热器管程入口采取增加水喷淋措施,管程压差明显改善,由此判断该堵塞物应含有可溶性组分。对该换热器拆检发现,换热器管程出口管束内均发生有明显固体物堵塞情况,且伴有管程隔板发生严重变形情况,对固体物堵塞物取样分析为类似粉煤灰组分。对该物质形成的原因总结分析如下:

(1)前工段气化装置,合成气除灰装置运行效果降低或失效时,造成变换装置原料气中固体灰分含量增加,导致在E2301管程发生结垢堵塞形成。

(2)变换装置入口合成气分离器,分离效率降低或液位长期过高时,带水进入预热器进出口管道,该原料气经合成气预热器换热温度升高后,水分挥发,其中夹带的部分灰分及盐类产生积存后,造成堵塞,压差形成。

为此装置运行时建议采取以下措施,以改善预热器入口合成气条件:加强变换工段入口煤气水分离器定期排液管理,以防止水带入预热器出口,同时要求重点对加强上游原料气质量的监控调整。

2.4 变换装置开车导气过程合成气频繁泄漏问题分析与解决

变换装置运行前期,特别是在装置开车导气过程中,时常发生合成气泄漏事件,分析该问题形成主要原因为:变换装置前期开车导气时,系统压力控制较高,且由于导气前,部分设备及管道法兰已冷却或未经充分预热,导气开始后,系统温度发生剧烈变化,加之系统压力及温度操作调整不规范,易产生由于热应力变化导致的法兰部位合成气泄漏情况发生。为此我们重点针对变换装置开车导气方案进行了优化和调整,确立了系统开车导气“先升温后升压,大气量一次通过”的导气原则,优化调整后的系统开车导气方案,主体内容如下:

(1)为尽量避免导气过程中,极易产生的变换炉超温情况发生,特别是为避免甲烷化副反应[4]导致变换炉催化剂床层超温情况,确定变换系统开车导气压力控制1.3~1.5 MPa,水/气控制为1.8左右。

(2)确定变换炉导气合成气气量55000~65000 Nm3/h,同时根据上述水/气比控制要求,调整水蒸气配入量,待变换炉引入合成气后,水/气比逐渐恢复正常控制要求。

(3)确定采取配加部分惰性氮气措施,降低合成气中的CO含量。

(4)合成气引入后,各反应器温度基本调整正常后,依据前述导气原则,逐渐提高各反应器温度及系统压力。

3 结论及建议

(1)对使用Co-Mo系耐硫变换催化剂的变换装置,正常运行时应尽量避免催化剂在超温、无硫或硫含量过低的条件下长期运行。

(2)加强对变换装置装置开停工阶段的工艺状态管理,采

取必要的管道及设备低点凝液排放及系统干燥措施,对抑制或降低系统因应力及露点腐蚀情况造成的管道及设备泄漏情况,必将起到有十分积极的作用。

(3)对以壳牌煤气化产品气作为原料气的变换装置来说,加强对系统原料气质量及工段入口原料气分液装置液位的监控及调整,对于避免工段入口合成气预热器及系统催化剂床层压差形成,具有十分重要的作用。

(4)对以壳牌煤气化等高CO含量的产品气作为的原料气的变换装置,积极探索适合本系统开车引气方法,对减少及避免系统开车阶段催化剂床层超温,合成气频繁泄漏等不利情况,是变换装置开车过程稳定运行及催化剂运行保护重要保障。

参考文献

[1]郜俊念,王中文.变换煤气的腐蚀问题及解决措施[J].河南化工,2009,29(5):31-32.

[2]钟启前,张德胜.粗煤气变换工段管道腐蚀的原因[J].煤化工,2000(2):37-39.

[3]贾丛林.shell煤气化耐硫变换工艺流程研究[J].大氮肥,1999,22(5):339.

壳牌煤气化装置磨煤机密封气体研究 第5篇

上游工序加入的碎煤和石灰石在磨煤机里被碾磨,燃料气经热风炉燃烧后产生的高温干燥惰性气体将粉煤干燥后带出磨煤机,因碾磨后的煤粒径很小,为确保磨煤机运动区域的密封,采用的密封分别为空气密封和氮气密封,密封空气风机加入的空气主要用于密封磨煤机磨盘及旋转分离器的动静环之间的间隙。

1 磨煤机系统问题及原因分析

在磨煤系统开车过程中,一旦启动密封空气风机,系统的氧含量便急剧升高,必须加入大量的氮气才能把氧含量降到8%以下。而且密封风与系统循环风的压差一旦小于2 kPa,还会导致密封效果不好,使磨煤机中的煤粉从磨盘静环与动环的间隙处冒出,损坏磨煤机[1]。

1.1 磨煤系统中氧气的主要来源分析

(1)热风炉[2]燃料燃烧时因燃/空比不当加入燃烧空气过量;

(2)管线、设备气密性不好,负压将空气引入系统;

(3)密封空气风机鼓入的密封磨煤机磨盘及旋转分离器[3]的密封空气。

1.2 磨煤试车过程中三种工况比较

磨煤试车过程中进行的三种工况的比较,数据来自磨煤试车过程中采点取平均值:

(1)循环风机[4]启动,密封风机及燃烧空气风机都停止,系统要维持氧含量在8%以下需要加入的氮气量约为9000~11000 Nm3/h。

(2)循环风机启动,密封空气风机启动后,维持系统氧含量在8%以下需要加入的氮气量约为14000~16000 Nm3/h。

(3)循环风机启动,燃烧空气风机及密封空气风机都启动并点火磨煤后,氮气使用量增加至14500~16500 Nm3/h。

1.3 结果分析

由以上数据可以看出,燃烧风机启动的时候,系统维持氧含量在8%以内,需要多加入的氮气并不明显。但是密封空气风机启动后,系统维持惰性化需要加入氮气量变化非常明显,约多加4000 Nm3/h的氮气。

因此,磨煤系统氧量高的的主要原因是密封空气风机带入了大量的空气,从而需要加入大量的氮气才能维持系统的氧含量在8%以内。而且在生产过程中我们还发现,一旦大量的氮气加入系统,氧含量下降的同时,磨煤机出口温度很快下降5~10 ℃左右。温度降低,导致煤粉含水量达不到要求,而为提高温度,必须将柴油供给量增大5~10 kg/s左右,同时从放空阀处排出的气体放空量也在增大[5]。整个过程中不仅消耗了大量的氮气,同时又增加了燃料消耗量,其最根本的原因就是由于密封空气的大量加入。

2 技术处理方案及数据统计

2.1 方案选择

通过上述比较分析后,我们要想降低磨煤系统氮气的使用量,唯一的办法就是将密封空气风机加入的风量在不影响密封效果的情况下尽量减少。

(1)考虑到磨盘处经常有人巡检,从安全角度考虑用空气作为密封气体。

(2)旋转分离器处为微负压,密封气体往外泄露的机率很小,而且不会经常有人在此处停留。所以决定将旋转分离器处的密封气体改为氮气密封,密封空气只作为磨盘处的密封气体,以减少向系统加入的空气量,同时还可以提高磨盘处密封空气的压力。

2.2 改造示意图

如图3所示,在磨煤机1上设有旋转分离器2、磨盘3和磨辊4,在磨煤机1连接有石灰石7和原料煤8的混入口,且在其上连接有碾磨后细煤粉出口9,同时为实现磨煤机1的正常运行,在磨煤机1上连接有辅助用密封气、循环风系统和热风系统,其中密封气包括氮气密封和空气密封,为防止磨煤机1的缝隙处漏煤,连接在磨煤机1上的氮气密封5和空气密封6的气压强度比磨煤机1内部的压力高2 kPa。在磨煤机1的旋转分离器2的动静环处设有氮气密封5,在磨盘3的静环处设有空气密封6。同时为确保磨煤机1中氧气含量不高于8%,需用氮气将其内氧气排出,在磨煤机1上连接有氮气供给管。

2.3 技术改造前后磨煤试车过程中数据对比

注:表中数据均为每次磨煤试车过程DCS仪表记录的原始氮气使用量。

2.4 技术改造后数据结果分析

流程改造前,从氮气阀门1、2处进入磨煤系统的氮气量在8500 Nm3/h左右,空分进入磨煤机系统的低压氮气量约在13000 Nm3/h左右。

流程改造后,空分进入磨煤机系统的低压氮气量约为11000 Nm3/h左右。从氮气阀门1、2处进入磨煤系统的氮气量为4500 Nm3/h,比改造前约减少了4000 Nm3/h,实际上总的氮气减少量=13000-11000=2000 Nm3/h。

注:另外2000 Nm3/h的氮气从旋转分离器处作为密封气体进入了磨煤系统。

3 结 论

磨煤机密封氮气管线经改造后,每天磨煤系统可以节约低压氮气使用量2000×24=48000 Nm3,一年按照300天计算可以节约低压氮气量1440000 Nm3。通过技术改造,不仅降低设备的能耗水平,同时保证磨煤系统的稳定运行,具有很好的经济、社会和环境效益,并对同类化工项目具有借鉴和指导意义。

参考文献

[1]王培萍,赵世伟,岳希明,等.ZGM113G型中速磨煤机运行问题分析[J].热力发电,2010,39(1):56-57.

[2]樊波,齐渊洪,严定鎏,等.热风炉燃烧控制技术的研究[J].钢铁,2005,40(4):17-20.

[3]孙文俊,程尚模,栾庆富.组合式旋转分离器的试验研究[J].动力工程,1996,16(6):50-54.

[4]刘伟,袁学恭.液力偶合器在余热锅炉循环风机应用实践[J].冶金动力,2010,38(2):53-55.

壳牌煤气化技术 第6篇

我公司50万t甲醇项目选用的是壳牌气化技术, 气化炉由印度拉森·特博洛 (L&T) 公司制造。壳牌气化炉本身是一台膜式水冷壁反应器, 安装在一个压力容器的内部。在这种膜式水冷壁上保持一种强制的冷却水循环, 而吸收的热量则用来生成中压蒸汽。SCGP关键设备水/蒸汽系统中, 管路分布较多且走向复杂, 在各个水路的入口和蒸汽过热器的出口安装了拉蒙式限流孔板, 以保证所涉及到的加热表面的各个管路中的水分配均匀。这些限流孔板的内径在5到15mm之间, 因此, 很小的异物都可以减小限流孔板的截面积, 甚至完全堵塞孔板。拉蒙式的限流孔板一旦被异物部分堵塞或者全部堵塞, 将会导致加热表面严重损毁甚至爆管。所以保证拉蒙式限流孔板的畅通非常重要。目前国内已开车的壳牌气化炉, 在试车的过程中都出现了不同程度的管路堵塞现象, 延误了开车的进程, 造成了较大经济损失。鉴于此, 我公司对印度L&T公司制造的SCGP关键设备内件割口处进行了检查, 在检查中发现杂物较多 (部分较大) , 这些杂物如不及时清除将严重影响开车进程及设备安全, 随与印度L&T工作人员进行了交流, 我公司技术人员根据SGCP关键设备的管路走向, 制定了一系列的清洁方案 (主要是孔板前的清洁) , 并结合清洁实际情况修改完善了方案。现就SCGP关键设备水/蒸汽系统清洁方案做以下总结。

1 气化装置部分的清洁

2006年10月我们首先开始了气化段内件的清洁, 气化装置膜式水冷壁186路, 底部锥体18路, 挡渣屏24路, 热裙座8路, 共计236路孔板前的清洁, 即A环 (RMW2) , B环 (RMW1) 及两环之间的6个垂直分布器 (AB1-AB6) 上拉蒙式限流孔板前的清洁。

工艺水由管路8条管线 (A1-A8) 进入B环, 通过6个垂直分布器 (AB1-AB6) 进入A环。

气化反应器膜式水冷壁186路供水由2个环供应, A环供应75路水, B环供应111路水。

挡渣屏24路供水也由两路构成, A环供应14路, 6个垂直分布器 (AB1-AB6) 供应10路 (其中4个垂直分布器各供2路, 其余2个各供1路) 。

气化装置底部锥体18路供水由两个垂直分布器各供9路。

热裙座8路由A环供应。

所以A环 (RMW2) 总计供水97路 (75+14+8) , B环 (RMW1) 总计供水111路, 6个垂直分布器 (AB1-AB6) 总计供水28路 (10+18) 。结构见图1。

1.1 A环, B环及6个垂直分布器的清洁

割下A环 (RMW2) 侧面上的2个两寸盲头, 用1.5寸的真空管插入抽吸, 边移动, 边振动 (让人用厚木板反复敲打反应器膜式水冷壁与A环接触处及6个垂直分布器, 以使附着在管壁上和孔板处的杂物落入A环, 以便被真空管吸走) 。对A环进行了多次清洁, 效果良好 (清出焊渣最大直径为15mm, 铁锈大量) 。但考虑到6个垂直分布器上的28个孔板采用这种方法效果不明显, 于是采用反吹的方法, 反吹前先对蒸汽出口进行清洁, 用窥镜检查无杂物后用高压空气从2个水平段蒸汽集管 (Z1-Z2) 开口处用专用弯头钢管插入逐个反吹。2个水平集气管收集了挡渣屏24路, 气化装置底锥18路, 热裙座8路共计50路蒸汽, 即它含有6个垂直分布器上的28路。用高压空气反吹使垂直分布器上的 28个孔板处的杂物落入A环, 再从2个割开的盲端处清洁A环, 用这种方法达到清洁垂直分布器28路孔板。经检查效果较好, 清出大块焊渣8块直径10mm左右。

对于B环 (RMW1) 我们建议印度L&T人员割开6个垂直分布器的其中2个, 以便对B环 (RMW1) 进行清洁, 但是印方工作人员当时没有采纳, 于是我公司工艺人员只能从B环的8个入水口 (AB1-AB8) 处抽, 由于距离较远, 且真空管无法弯曲转向, 效果不理想。最后, L&T工作人员割开了2个垂直分布器, 工艺人员从2个割口处对B环进行了清洁。由于开口在圆环下方, 因此插入真空管较难, 进入距离不太长, 于是从2个开口处分别向左右插入, 从而达到环绕圆环一周的效果, 分别用3寸管, 2寸管, 1.5寸管进行了多次清洁, 真空管边移动, 边振动 (用厚木板反复击打反应器膜式水冷壁与B环的接触处, 以便使附着在孔板处的杂物落入B环。经多次清洁后, 清出大焊渣7块, 直径在6～10mm之间, 石头2块, 直径在2cm左右, 少量小焊渣 (2mm左右) , 大量铁锈。

考虑到8个进水管 (AB1-AB8) 和D环的2个上水管线 (BD1-BD2) 管壁上可能附着杂物 (此时D环的2个上水管线与D环的连接处已割开) , 于是对8个进水管 (AB1-AB8) 及这2个上水管线从割口处用高压空气进行反吹, 使附着杂物落入B环, 最后清洁B环从而达到清洁8个进水管 (AB1-AB8) 和2个上水管线 (BD1-BD2) 的目的。

1.2 气化装置顶部锥体 (26路) , 急冷管底部 (4路) 共计30路, 水/蒸汽系统的清洁

工艺水由B环上的2条上水管线 (BD1-BD2) 进入D环, 再经4个垂直分布器向顶部锥体和急冷管底部供水 (2个各供7路, 2个各供8路, 共计30路) 。

C环与D环之间相接的是8个垂直分布器, 4个是水路 (只与D环连通) , 4个是汽路 (只与C环相通) 。清洁的重点是D环以及与D连通的4个水路。

开始清洁时L&T工作人员同意割开BD1-BD2与D环的连接处, 但是不同意割开4个垂直的水路。我公司技术人员考虑如不割开4个垂直水路, 垂直管上的30个孔板的清洁将无法进行。随后与印方工作人员进行了交流, 最后L&T人员同意割开4个垂直水路, 割开检查发现比较脏。用2寸, 1.5寸的真空管对D环和4个垂直分布器进行了多次清洁。清洁后, 用高压空气对D环进行吹扫, 使附着管壁的杂物落下 (注意要封住BD1-BD2的开口, 以免杂物落入) , 再用真空管抽吸。抽吸后, 经检查发现清洁4个垂直分布器效果不理想, 最后做了一个专用工具 (弯头钢管) , 用它对4个垂直分布器的30路进行了逐个抽吸, 随后用窥镜检查, 效果非常好。清出焊渣5块, 直径在7mm左右, 小焊渣若干块。

1.3 燃烧马弗炉 (28路) , 冷却套管 (4路) , 人孔A2 (1路) 的清洁

这3部分的管路短, 管路走向简单, 清洁起来相对容易简单。用1.5寸的真空管对它们进行这个抽吸。

清出少量铁锈。

经窥镜检查管路干净, 效果良好。

2 急冷管 (88路) , 传输导管 (44路) , GRC (55路) 及GRC支管 (16路) 的清洁

2.1 急冷管的清洁 (图2)

有4路管线 (E1-E4) 向环形分布器E环供水, E环向88路水路供水。4路管线 (E1-E4) 结构为套筒式。蒸汽集汽环F环上有4个出口 (F1-F4) 流向汽包。

根据清洁经验 (其他内件较脏) 要求L&T人员割开一个水路入口套筒管线, 打开发现里面有一个石头直径约20mm, 大量铁锈 (已结块) 。由于入口是套筒式结构, 真空管从入口管线两端和割口 (E5) 处都无法插入E环, 因此与L&T工作人员协商后, 他们同意割下一个与E环连通的供水管线。在割口处用2寸, 3寸的真空管对E环及孔板进行清洁。真空管移动的同时让人用厚木板对孔板处及E环进行敲打, 以使附着杂物落下被真空管吸走。随后对4条蒸汽出口管线 (F1-F4) 用同样的方法进行了清洁。

多次清洁后从E环割口处 (E5) 用高压空气吹扫 (其他3个套筒管口敞开) , 使套筒式管线中的大量赃物被吹出, 整理后发现十多块直径约20mm的焊渣, 大量铁锈块。高压空气吹扫后, 再次用真空管对E环进行清洁, 管线的死角用1寸的真空管插入进行清洁。然后从蒸汽收集环F环的4个出口用高压空气反吹 (1个反吹, 其余3个敞开) , 因为4条出口管线均为弯曲盘绕形状, 用真空管清洁时插入的长度不够长, 效果不太好, 用这种方法可以使4条出口管线真空泵抽不到的盘绕处的杂物被高压空气带出。经整理发现带出大块焊渣十几块, 直径在15mm左右。然后, 再用高压空气反吹 (1个反吹, 其余3个管口用木板堵死) , 这样高压空气便从E环流出, 使E环孔板上附着的杂物落入E环。反吹结束后, 从E5处插入真空管线再次对E环进行清洁, 这次清出大量铁锈, 没有大块焊渣。

清洁工作结束后, 经窥镜检查, 没有发现杂物, 清洁效果良好。

清洁结束后, L&T工作人员对E环的割开处进行了焊接, 为了验证焊接时是否有焊渣落入套筒中, 随用窥镜检查, 发现少量焊渣, 用1.5寸真空管对4个套筒进行了清洁, 抽出检查发现是焊渣粉末, 不会堵塞孔板, 这也证明了亚弧焊打底焊接效果良好。

备注:蒸汽出口其中1条管线, L&T工作人员在割口时不小心使盲板落入管线中。用窥镜检测, 其位置在距离割口约1.8m, 用真空泵抽吸, 没能抽出来, 已做好标记, 待吊装时再处理。

2.2 传送导管的清洁 (图3)

4路供水管线 (G1-G4) 向传送导管的环形分布器G环供水, 从这里水分配到传输导管加热表面的水路中。

汽水混合物收集在H环, 汇集在2个出口流向汽包。

清洁方法:对于环形分布器G环上的4路供水环线对称割开2路, 分别用1.5寸的真空管清洁, 真空管边移动, 边振动 (让人用厚木板反复击打G环及环上孔板处, 多次清洁后, 对出口采取相同的办法。清洁结束后, 用高压空气在出口管线 (H1-H2) 反吹, 然后再次清洁G环……就这样反复抽吸反吹。

总计抽出铁锈少许, 小块焊渣5块 (1～2mm) , 清洁结束后用窥镜检查, 较干净。

2.3 GRC (55路) 及GRC支管 (16路) 的清洁 (图4)

GRC支管水/蒸汽路与GRC共用。4路供水管线 (K1-K4) 向K环供水, 水从环形分布器K环分配到GRC加热表面及GRC支管加热表面, 水汽混合物汇集到L环从2个出口 (L1-L2) 流向汽包。

2.3.1 GRC的清洁

GRC的清洁方法与清洁传输导管相同, 对于环形分布器K环上的4路供水管线, 对称割开两条, 从割口处对称插入1.5寸的真空管清洁, 真空管边移动, 边振动 (让人用厚木板反复击打K环及环上孔板处) , 多次抽吸后, 用高压空气从水汽混合物的出口 (L1-L2) 反吹, 然后再次清洁K环……如此反复进行多次清洁。

总计抽出大块焊渣7块, 直径在10mm左右, 石头1块, 直径约20mm, 塑料管一截长100mm, 直径约70mm (估计是L&T工作人员用吸尘器清洁时不慎掉入的吸尘器零件) , 焊条1根 (长约60mm) , 小块焊渣少许 (直径在1～2mm) 。

清洁工作结束后, 经窥镜检查干净。

2.3.2 GRC支管的清洁

GRC支管的清洁相对简单容易, 因为支管水路在K环孔板之后, 没有阻塞孔板的可能。

2.3.3 清洁方法

在进, 出口处用真空管清洁 (GRC支管与K, L环的连接配管还没有焊接, 可以直接清洁) 。清洁出不少铁锈, 小块焊渣少许 (2～3mm) , 无大块焊渣。

3 合成器冷却器的清洁, 结构见附图5)

3.1 蒸汽过热器E-1306 (64路) 的清洁

蒸汽走向:来自汽包的饱和中压蒸汽进入4个垂直分布器 (M1-M4) 分成64路, 然后流过E-1306的内部圆柱体管束过热后从4个垂直集气管 (N1-N4) 引出外部。

与其它内件不同的是E-1306的限流孔板在与4个出口垂直集汽管连接处。

清洁方法:

清洁时要求L&T人员割开出口处4个垂直集管 (N1-N4) 的端头, 以便用高压空气对64路孔板逐个进行反吹。待L&T工作人员割开4个垂直集管的端头后, 用专用工具 (带弯头的钢管) 对64路孔板进行逐个反吹, 反吹得同时, 启动真空泵用3寸真空管对准相应的蒸汽入口抽吸 (注意要反复移动) 。每个管路反吹10分钟。逐个反吹, 空气流速快, 流量大, 清洁效果很好。

总计清出石头2块, 直径在20mm左右, 小颗粒焊渣上百粒, 直径在3mm左右。

清洁结束后, 用窥镜检查管线干净。

备注:每个出口垂直集管16路孔板的入口, 对应的并不是单一的进口垂直分布器, 而是4个入口垂直分布器都有, 因此每次反吹都要找相应的入口垂直分布器, 然后放入3寸真空管抽吸。

3.2 中压蒸发器E-1303B (74路) 的清洁

水路走向:水由4路管线进入4个内部垂直分布器 (P1-P4) 并进而分配到水路中, 汽水混合物收集在4个垂直集管中经4条管线 (R1-R4) 流向汽包。

清洁方法:

L&T工作人员割开进水管线上4个内部垂直分布器的端头后, 用专用工具 (带弯头的钢管) 对74路孔板逐个进行抽吸; 对于进水管线至内部分布器的管线, 用高压空气从割开的端口处反吹;汽水混合物出口用3寸真空管抽吸。

总计清出大块焊渣4块, 直径10mm左右, 焊条2根 (长约60mm) , 小焊渣少许 (1～2mm) 。

清洁结束后用窥镜检查, 效果良好。

3.3 中压蒸发器E-1303C/D (60路) , 合成器冷却器中压蒸发器壁 (112路) 的清洁

水从4路管线 (S1-S4) 进入环形分布器T环, 由T环的4个垂直分布器 (T1-T4) 向中压蒸发器E-1303C/D供水, T环直接向合成器冷却器中压蒸发器壁供水。

中压蒸发器E-1303C/D的水路是相连的, 相同的水流经2个加热面, 它们的汽水混合物收集在4个垂直集管 (W1-W4) 经管线送出。

合成器冷却器中压蒸发器壁产生的汽水混合物, 收集在内部环形集管V环, 通过4条管线 (V1-V4) 送出。

清洁方法:

让L&T工作人员割开了T环上4个垂直分布器的端头, 在4个端头开口处对T环及T环上4个垂直分布器进行了清洁。用2寸的真空管分别从4个开口处清洁, 真空管便移动便振动 (让人用厚木板反复击打T环及环上孔板处, 反复进行多次。对4个垂直分布器 (T1-T4) 又用弯头钢管逐个真空抽吸。

然后先对合成器冷却器中压蒸发器壁汽水混合物出口管线 (V1-V4) 用3寸真空管抽吸, 接着从合成器冷却器中压蒸发器壁汽水混合物出口管线 (V1-V4) 处用高压空气反吹, 使合成器冷却器膜式壁孔板上附着的杂物落入T环, 在割口处用2寸真空管对T环进行再次清洁。对向T环供水的4路管线 (S1-S4) 采用高压空气逐个正吹, 使管线中的杂物落入T环, 再对T环进行清洁……如此反复清洁。

清洁结束后, 经检查较干净。

总计清出石头4块, 直径在20mm左右, 焊条7根 (长在40～75mm之间) , 焊渣大量, 直径在1～10mm之间。

因SGC膜式壁水路分配环T环孔板尺寸只有4.7～4.8mm, 为保证其干净, 与L&T人员协商后, 决定4个垂直分布器 (T1-T4) 割口处暂不焊接。待吊装后, 对T环再次进行清洁, 以保证SGC膜式壁112路孔板处彻底干净。

4 外管与汽包的清洁

2006年11月气化炉内件水/蒸汽系统的清洁工作圆满结束 (急冷段遗留盲板已取出) 。为了保证清洁工作的成果, 我们在外管安装的过程中, 对每一道焊口都有专人检查, 防止异物由外管进入气化炉堵塞孔板 (特别是循环泵过滤器下游管线) 。2007年10月在外管安装结束后, 我们开始了持续一个月的反冲洗, 就是把循环泵进口与出口互换 (见下图) 。反冲洗可以使循环泵过滤器下游至限流孔板的异物出现在过滤器内, 清理过滤器, 就可以达到清理循环泵过滤器下游至限流孔板管线的目的。反冲洗我们采用脉搏式冲洗也就是间断开启2/3台循环泵, 这样使水流有一个波动更利于附着在管壁上的异物脱落。反冲洗一天后打开过滤器检查, 发现焊渣, 管道切割遗留物很多;然后继续反冲洗, 根据清理出异物的多少来决定下次清理过滤器的时间。每次还需要检查过滤器内滤芯情况, 一旦发现破损立即更换。直到滤芯内连续3次未发现异物, 反冲洗结束。

反冲洗结束后, 打开汽包检查, 内部有不少锈皮等异物, 在其旋风分离器上清理出大块焊渣, 锈皮少许。

检查清理工作结束后紧接着我们又进行了正冲洗 (见图7) , 正冲洗可以把限流孔板至过滤器上游的水汽管路清理干净。正冲洗的出来的异物主要集中在汽包旋风分离器上部和过滤器滤芯内。正冲洗进行的方士与反冲洗一样, 直至过滤器滤芯内连续3次无异物出现结束。结束后打开汽包检查, 彻底清理干净, 更换过滤器滤芯。

2007年11月正冲洗检查清理工作完成, 至此SCGP关键设备水/蒸汽系统的清洁工作圆满结束, 达到了预期的目的, 为随后的水流速测量奠定了坚实的基础。

备注:

1、在清洁过程中, 要及时密封敞开的管口和割口, 防止二次污染。

2、清理过程中需要进入汽包内清理, 要做好安全防护工作。

5 小 结

壳牌煤气化技术 第7篇

1、煤粉输送系统工艺流程描述:

煤粉从煤粉贮仓V1201A/B进入煤粉锁斗V1204A/B靠自身重力进入, 为了保证煤粉良好的流动性, V1201A/B底部设有充气锥X1201A/B, 在经过管道充气器X1200A/B进入到煤锁斗中。完成后在锁斗V1204A/B和煤粉给料仓V1205A/B之间有两到隔离阀, 在锁斗V1204A/B充压后当压力与煤粉给料仓V1205A/B的压力平衡后在打开这两道隔离阀。煤锁斗V1204A B的充压是由高压二氧化碳经过充气锥V1204A/B, 锥地垫板X1202A/B, 管道充气器X1203A/B和直接进入煤锁斗过滤器S1202A/B的高压二氧化碳完成的到锥底垫板X1202A/B的二氧化碳是在不同的压力下通过控制阀控制。所用的操作程序都是通过外部的开关程序完成的, 煤粉从煤粉锁斗V1204A/B进如到煤粉给料仓V1205A/B也是靠自身重力, 当锁斗煤粉到达到一个底料位后就要重新增加煤粉。

2、V1204充气锥内件主要参数

煤粉锁斗 (V-1204A/B) 充气锥X-1204A/B烧结锥元件设计参数

3、造成充气锥损坏的主要因素;

(1) 二氧化碳压缩机由于采用的是往复式压缩机, 造成二氧化碳中含油量比较高, 运行时间久了造成充气锥堵塞现象的发生, 气体中含油成份的高低, 直接影响充气锥的使用寿命;

(2) CO2压力不稳定, 在运行的过程中一旦操作不当极易造成超压差现象的发生;

(3) CO2压缩机出现故障时, 造成V1204的压力高于管网的压力, 出现反压差现象的发生;

(4) 目前用的充气锥材料为粉末烧结, 但是粉末烧结阻力太大, 在烧结制作中粉末会产生颗粒搭桥。在充气锥工作过程中局部浓度过高。

4、充气锥损坏后造成的后果

(1) 充气锥压差高或损坏时, 将会影响煤粉的流动效果, 造成下料困难现象的发生, 严重时将影响气化炉的负荷

(2) 充气锥一旦损坏, 碎片极易进行V1205中, 煤线流动不稳定, 严重时将会造成煤线堵塞, 造成气化炉偏烧现象的发生, 严重时易造成烧嘴烧坏现象的发生

(3) 若充气锥损坏比较大时, 大的碎片进入V1205中, 造成煤粉下不来, 造成气化炉停车现象的发生

(4) 充气锥碎片进入系统后造成, 单烧嘴跳车现象的发生

(5) 充气锥损坏后, 造成12单元下料困难, 一次下料的时间将近1个小时左右, 严重影响着气化炉高负荷运行

4、充气锥改造技术要点:

(1) 使用多孔板充气锥, 充气锥和管道充气器本体使用原来旧充气锥和充气器的本体, 充气锥和管道充气器的烧结金属用多孔板来替代, 旧充气锥钻孔只需在烧结金属部分钻孔即可

(2) 在距离环焊缝25mm的范围内, 不允许钻孔 (3) 在距离纵焊缝10mm的范围内, 不允许钻孔

(4) 新制作的充气锥件号由δ=6的304钢板卷制而成并钻孔, 在与件号2.3焊件, 组焊时满足形位公差

5、改造后的注意事项

(1) 充气锥改造后, 在充压的过程中严格控制充气锥的压差, 严禁超过0.4mPa,

(2) 严禁出现设备的压力高于管网的压力, 防止出现煤粉倒流到氮气系统

(3) 设备的压力与管网压力增加联锁, 管网压力与设备压力压差小时, 及时关闭充压阀门

(4) 注意监控好系统的下料情况, 防止因充压过快造成下料困难现象的发生

(5) 每次检修时定期进行检查充气锥的运行情况, 并及时总结分析

6、改造后使用效果

(1) 本装置自改造后运行时间有1年左右, 没有出现充气锥损坏现象的发生

(2) 改造后解决了12单元下料困难的问题, 在高负荷下保证了气化炉的煤粉给料

(3) 保证了煤粉管线的稳定性, 为气化装置安全稳定运行提供了保证

(4) 其次大大降低了设备成本, 延长了设备的使用寿命.

结语

国内已运行或在建的shell煤气化装置已近20套, 已运行的shell煤气化项目都不同程度的出现了充气锥损坏问题, 影响了各装置的长周期运行并增加了检修时间和费用, 运行成本一直居高不下, 通过上述改造措施的实施, 保证了煤管线和烧嘴系统的稳定运行。开车后气化炉四个烧嘴运行稳定, 为公司煤气化装置的长周期安全稳定运行奠定了基础, 实现了公司生产系统的正常化。

摘要：对shell煤气化中充气锥损坏的原因进行了分析, 介绍了新型充气锥技术要点及应用注意事项。

关键词：shell煤气化,多孔板,充气锥

参考文献