摘要：近年来，壳牌煤气化装置的生产运行与技改问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了其工艺流程，并结合相关实践经验，分别从烧结金属设备损坏以及煤烧嘴频繁跳车等多个角度与方面，就运行中出现的问题及应对措施展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：壳牌煤气化装置；生产运行；技改；措施
1 前言
随着壳牌煤气化装置应用条件的不断变换，对其生产运行与技改提出了新的要求，因此有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，以期用以指导相关工作的开展与实践，并取得理想效果。基于此，本文从概述相关内容着手本课题的研究。
2 工艺流程
壳牌干粉煤气化工艺由磨煤及干燥、煤加压及输送、气化、除渣、除灰、湿洗、初步水处理、公用工程等8个工段组成。原料煤经过皮带输送，进入磨煤机制粉后，合格煤粉颗粒进入煤粉仓；经过N2/CO2气体加压输送到气化炉煤烧嘴，在富氧环境下发生化学反应，有效成分转变为CO、H2等粗合成气，固体残渣顺气化炉膜式壁流入渣池，被水激冷后进入除渣工段排出界区。夹带一定飞灰的粗合成气经过气化炉激冷段被冷却到约900℃后经气体返回室进入合成气冷却器，在此气体中所带潜热被利用，副产5.0MPa、400℃中压蒸汽，同时被冷却至340℃后进入高温高压飞灰过滤器，经过除灰工段，气体中飞灰含量达到20μg/m3以下，进入湿洗工段进一步洗去粗合成气中的飞灰及其他酸性气体后送出界区。生产过程中产生的工艺废水进入初步水处理工段进行预处理后送出界区。公用工程工段主要为煤气化装置提供N2/CO2、点火用LPG、柴油等物料。
3 运行中出现的问题及应对措施
3.1烧结金属设备损坏
3.1.1原因分析
整个壳牌煤气化装置有多套烧结金属设备，这里主要指粉煤加压与输送单元的充气锥、充气器等，特别是粉煤锁斗内的充气笛管和充气锥经常损坏。其损坏的主要原因有3个:①煤锁斗是疲劳容器，担负充压和通气功能的充气锥、充气器两侧压力经常改变，也存在瞬间超压的情况，造成充气锥、充气器疲劳变形；②进充气锥的气体不洁净，污堵烧结金属孔，通气不畅，导致烧结金属两侧压差超标，损坏设备；③通气设备的强度不够。
3.1.2应对措施
（1）烧结金属设备的主要作用是对煤锁斗加压和给锁斗内部的粉煤流化、疏松。为了防止充气锥、充气器两侧超压，可采取以下措施:①设定粉煤锁斗压力与充压阀的开度曲线，粉煤锁斗充压时，让充气阀随着粉煤锁斗压力的升高而逐渐开大，防止充气阀突然开大对充气器造成过大冲击；②限制充气阀的最大开度；③在去充气锥管线的开关阀后增加1台调节阀，并在充压和通气时逐渐开阀，以防止开关阀突然打开对烧结金属造成过大冲击。
（2）严格保证进充气设备的气体的洁净度。
煤化工50万t/a甲醇项目的1个缺陷是选用了3台往复式二氧化碳压缩机给气化装置煤粉加压与输送系统供气。由于往复机的结构原因，其送出的气体含油，含油的二氧化碳气通过烧结金属设备时，油污逐渐堵塞了烧结金属通道，降低了烧结金属的通气性能，这也进一步增加了设备充压时引起烧结金属两侧超压。
（3）烧结金属设备的结构特点也是其易损坏的原因之一。由于目前烧结金属设备仅能承受1.0MPa的压差，而煤锁斗是由常压到5.0MPa的疲劳设备。目前第2代的充气锥已改进为丝网结构，大大加强了设备的强度。
3.2煤烧嘴频繁跳车
3.2.1原因分析
在煤气化装置运行初期，煤烧嘴运行不稳定，经常跳车，严重影响了整个系统的稳定运行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆经分析总结，我们发现影响煤烧嘴稳定运行的因素主要有以下几点:①煤粉管线焊接施工时，管线内壁残存的焊瘤，影响煤粉流量的稳定性；②煤粉管线密度计和速度计参数设置不合适，导致密度计、速度计对一些煤种的适应性不好，造成流量指示不准确或波动较大；③EDS系统氧流量计流量指示波动造成煤烧嘴跳车。
3.2.2应对措施
（1）对煤粉管线内壁残存焊瘤问题，我们逐段检查煤粉管线的焊缝，并对焊瘤突出的地方重新焊接，严把焊接质量，保证煤粉管线内壁的光洁平整。
（2）试运行初期，因煤粉管线密度计、速度计的波动造成煤烧嘴多次跳车，特别是换煤种时，煤粉管线密度计、速度计波动较大。对于此问题，一方面多次与厂家联系，对速度计、密度计进行校准，与厂家结合对仪表的参数进行优化设置；另一方面严格控制煤粉的粒度和湿度，保证其在设计指标之内，且优于设计指标。
（3）对于氧流量计指示波动造成煤烧嘴跳车的问题，采取的措施是:①观察发现阴雨天氧流量计的指示易波动（也不限于阴雨天），因此对变送器进行保护，防止其进水和受潮；②对氧流量计的静电接地系统进行了改造，防止因静电干扰引进流量指示的误动作；③对其参数进行了优化。经过以上3个措施，氧流量计误动作的问题彻底解决。
3.3煤烧嘴罩泄漏
3.3.1原因分析
烧嘴罩泄漏是壳牌煤气化装置曾经面临的共性问题，目前已运行的所有壳牌煤气化项目都曾遇到这个问题。其主要原因有以下几点:①煤烧嘴不稳定，频繁跳车，造成炉内偏烧，热场分布不均，烧坏烧嘴罩；②各烧嘴煤流量计调校不准确，煤流量分布不均，造成气化炉偏烧；③烧嘴罩设计不合理，气化炉膜式壁流动的渣层易漫过烧嘴罩而进入煤烧嘴的喷射通道，改变了煤、氧气的流向，造成烧嘴罩局部过烧。
3.3.2应对措施
（1）保证煤烧嘴流量的稳定性，防止其频繁波动跳车，避免因不对称燃烧造成气化炉内热场分布不均。（2）反复进行煤循环实验，调试煤线的速度计和密度计，调整煤流量的补偿公式，保证所有煤线流量的均衡一致，防止某条煤线的局部过氧引起的偏烧。（3）改进烧嘴罩的结构设计，采用第2代烧嘴罩，防止渣层漫过烧嘴罩而影响流场的喷射，防止烧嘴罩的局部过热。（4）严格控制气化炉各工艺指标，缓慢改变气化炉负荷及反应温度，防止因气化炉内温度、压力变化过快引起的烧嘴罩局部过热损坏。
3.4合成气冷却器积灰
3.4.1原因分析
合成气冷却器积灰的原因是多方面的，多种因素合在一起而导致此问题的发生。其中最主要的原因是:①煤质的选择性；②激冷气量不足。
3.4.2应对措施
（1）壳牌粉煤加压气化技术作为新型煤气化工艺，有其单炉处理能力大、气化效率高等优点，但在对煤种的适应性上依然有选择性，并非所有煤种都可以在壳牌炉上应用。在煤种的选择上，我们分析了上百种原煤，进行50多种配比，通过14个月的分析总结，得出如下结论:①进入气化炉煤粉的灰含量不宜超过25%，灰熔点不宜超过1400℃；②原料煤供应要保持连续稳定，不宜出现大的变化。（2）激冷气量不足，出激冷段粗合成气温度偏高，在这种工况下气体中夹带的飞灰未被充分冷却，飞灰的黏度增大，进入合成气冷却器后随着温度降低而逐渐沉积在设备内壁。采取的措施首先是优化操作，根据激冷量调整负荷从而消除此影响。
通过对壳牌煤气化装置生产运行与技改问题的研究，我们可以发现，该项工作良好实践效果的取得，有赖于对其多项影响因素与关键环节的充分掌控，有关人员应该从壳牌煤气化装置应用的客观实际出发，研究制定最为符合实际的生产运行与技改实施措施。
参考文献
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论文作者:丁砚斌
论文发表刊物:《基层建设》2017年第29期
论文发表时间:2018/1/7
标签：合成气论文; 密度计论文; 壳牌论文; 装置论文; 速度计论文; 管线论文; 煤粉论文; 《基层建设》2017年第29期论文;