煤直接液化催化剂生产工艺是先将煤制成水煤浆, 再加入反应物质在煤颗粒表面吸附、反应生成催化剂料浆, 经过过滤、干燥和粉碎等工艺生产出具有国家高技术研究发展计划“863”煤直接液化高效催化剂[1]。催化剂制备装置生产运行中, 过滤系统存在影响负荷的问题最多, 因此过滤系统影响负荷的原因分析和改进措施对催化剂制备装置长周期稳定运行具有重大意义。
1 影响过滤系统稳定运行的因素及对策
1.1 过滤液输送泵故障高、耗能高
压滤机是一台间歇处理过滤物料的过滤设备, 每个压滤周期约为45分钟, 其中进料阶段只有10分钟, 其余时间完成挤压、中心反吹、吹风和拉板卸料等步骤。过滤液输送泵为压滤机进料阶段提供过滤介质, 其余阶段过滤液输送泵处于打循环状态。催化剂料浆含固浓度较高, 实际运行中存在过滤液输送泵叶轮、衬板磨损严重。又因泵设计能力较大, 需要使用泵出口耐磨球阀对泵的输送量进行控制, 导致耐磨球阀磨损严重。
改进措施:将过滤液输送泵加装低压变频器, 并且配套更换过滤液输送泵拖动电动机。将压滤机PLC程序进行相应修改, 过滤液输送泵在打循环时以低转速运行, 当压滤机进料时以高转速运行, 转速提升由压滤机PLC程序中PID参数设定控制。
过滤液输送泵经过改造后提高了叶轮、衬板和出口耐磨球阀的使用寿命, 提高了催化剂制备装置运行稳定性。同时节约了电量的消耗, 每年节约电量约为200万度[2]。
1.2 压滤机挤压水系统故障率高
压滤机挤压水系统主要为压滤机的挤压步骤提供动力, 由一个挤压水罐和四台挤压水泵组成, 挤压水罐液位传至SR301A压滤机PLC, 再由SR301A压滤机PLC分配信号至其他三台压滤机, 挤压水罐通过SR301A压滤机PLC控制液位控制阀LV11501补水, 压滤机在挤压步骤时挤压水罐液位和挤压水泵有联锁控制, 当液位低于20%联锁停泵, 保护挤压泵 (螺杆泵) 不被抽空损坏。
在生产运行时, 因挤压水罐液位问题影响催化剂过滤系统稳定运行的次数较多, 主要原因有: (1) 液位计本身因制备12米地面随挤压泵运行时振动而损坏; (2) SR301A压滤机PLC故障导致四台压滤机同时无法检测到挤压水罐液位而无法运行; (3) 装置使用的回用水压力较低, 无法及时给挤压水罐补水。
改造措施:将挤压水罐液位计增加3个, 每个液位计对应一台压滤机, 解决了SR301A压滤机PLC故障使其他压滤机都无法运行的问题;将挤压水罐补水阀LV11501改由DCS控制, 增加控制系统的稳定性;将挤压水罐的补水线改为溢流磨补水泵供水, 提高供水压力。
经过上述改造后解决了挤压水系统影响负荷的问题, 提高了催化剂制备装置运行稳定性。
1.3 压滤机漏浆至下游干燥系统
压滤机在生产运行中时常会发生催化剂料浆或滤液漏至下游干燥系统中, 漏液进入下游造成物料水分过高, 粘附、堵塞滤饼仓和输送管道, 增大刮板输送机的设备运行负荷致使其发生链条过快磨损、链条连接环断裂, 增加耙料器减速机、高速轴、轴承损坏等设备问题, 严重时浆液或滤液会进入催化剂粉仓, 影响催化剂制备系统稳定运行。
1.3.1 压滤机漏浆或漏液原因分析
(1) 滤板密封失效
滤板密封失效包括滤板间、滤板与头板、移动板间密封面密封失效。滤布因安装不当或尺寸过大在密封面处形成褶皱、密封面变形不平整或者密封面内夹入异物时, 压滤机滤板密封面发生失效, 在进料过程会出现漏浆问题。
图图11滤滤板板密密封封失失效效的的相相关关图图片片
( (22) ) 进进料料管管线线线破破破损损损
设设计计进进料料软软管管放放在在滚动的支架上, 支架无限位, 进料软管在移动的过程易脱落至地面, 发生磨损漏浆。另外, 进料软管长时间运行后同样会磨损在发漏浆问题。
(3) 压滤机闭合压力不足
压滤机尚未闭合到位, 密封面未形成有效密封, 导致催化剂料浆泄漏。造成传感器瞬间压力升高原因有:传感器误报及闭合过程中确存在较大阻力致使闭合压力突然升高, 如滤板轨道阻力过大。
(4) 清水阀和黑水阀同时关闭
在清水阀和黑水阀切换的过程发生两个阀门都关闭时, 滤液会从接液槽溢出, 流入干燥系统内。
1.3.2 预防及改进措施
(1) 针对密封面失效的滤板、尺寸不当的滤布及时检查和更换, 对于密封面间夹入的异物及时清理。
(2) 规范压滤机操作法, 只允许压滤机手动闭合到180bar后才能切换到自动运行, 杜绝了压滤机因闭合压力不足而漏浆。操作岗位在进料阶段加强检查, 压滤机进料后检查滤板间是否漏料、进料软管有无破损。
(3) 进料软管支架增加限位, 减少磨损, 降低压滤机漏浆几率。
(4) 在DCS中增加清水阀和黑水阀都处于关闭状态时联锁停压滤机, 可以解决因阀门或仪表故障导致滤液从接液槽溢流至干燥系统的问题。
1.4 压滤机移动板侧接液槽接液和排气效果差
由于压滤机移动板上的滤液线来回移动, 移动板侧接液槽为敞口式设计。压滤机过滤时, 移动板侧产生的滤液排放到敞口的接液槽内, 接液槽上方使用风机、管线和吸气罩连接来排出挥发的气体, 但是效果很不理想, 存在滤液飞溅至地面, 气体也无法完全被排出。
改造措施:改造原有接液槽, 将压滤机移动板上的滤液线来回移动问题, 用复合软管替代解决;接液槽改造成封闭式结构, 内部设有两级除沫器, 此结构解决滤液暴露在环境中;压滤机排出的碱性滤液, 通过出口滤液线排入系统储罐, 挥发的气体通过放空管线排入大气。
2 目前依然存在的问题及建议
2.1 压滤机漏浆问题
催化剂制备装置虽然通过部分改造措施和优化操作降低了压滤机漏浆的几率, 但是依然存在漏浆的问题, 如果岗位操作人员的责任心不强, 很容易漏浆至干燥系统。建议新建催化剂制备装置可以从杜绝料浆和滤液进入干燥系统这方面设计, 比如说将压滤机下方的刮板输送机改为带式输送机等措施。
2.2 压滤机仪表故障较多
压滤机程序使用成套的PLC控制, PLC程序比较复杂, 仪表人员解读比较困难, 发生故障后处理时间较长, 影响装置的运行。建议新建催化剂制备装置使用过滤机考虑使用DCS统一控制, 便于维护。
3 结语
针对煤液化催化剂制备装置过滤系统多次发生影响煤液化负荷的问题, 详细分析了影响装置稳定运行的原因, 并通过一系列改进措施和优化操作后, 在催化剂过滤系统平稳运行上取得了明显效果。
摘要：针对煤液化催化剂制备装置过滤系统多次发生影响煤液化负荷的问题, 详细分析了影响装置稳定运行的原因, 并通过一系列改进措施和优化操作后, 在催化剂过滤系统平稳运行上取得了明显效果。同时, 对催化剂制备过滤系统目前依然存在的问题作出了分析, 为催化剂制备装置设计选型提供了参考。
关键词：催化剂,过滤,压滤机,漏浆,改进措施
参考文献
[1] 舒歌平.煤炭液化技术[M].北京:煤炭工业出版社, 2003.
[2] 王中浩.煤直接液化催化剂制备装置过滤液输送泵变频改造[J].电子世界, 2014 (13) .