德士古水煤浆加压气化试车总结.doc

德士古水煤浆加压气化试车总结陈方林(安徽淮化集团有限公司，安徽淮南 232038) 2001-07-16 淮化集团公司的德士古水煤浆加压气化装置于2000年8月在美国德士古公司(Texaco)和日本宇部公司(UBE)专家指导下，进行化工投料试车，一次成功。在较短时间内(20天)转入试生产，创造了试车时间最短的记录，并在稳定运行的基础上，于2000年11月开始进行义马煤配华亭煤掺烧试验。目前，义马煤、华亭煤掺配比例各占50。该装置投运以来，经过半年的运行，显示生产能力大、运行安全稳定、操作弹性大的特点。截止到2001年1月底，已生产合成氨46kt。1 装置概况 气化装置采用的是美国Texaco技术，由日本UBE公司承包并进行基础设计，东华公司(原化工部第三设计院)进行详细设计。该装置共安装二套磨机系统，三台气化炉系统和一套灰水处理系统。正常情况下气化炉二开一备，装置能力为1264000m3d(100的H2+CO，干基)；氧气用量23000m3h；原煤用量44.2th(湿基)，副产0.485MPa蒸汽14.7th，排出界区细渣量为1.34th(干基)，粗渣量为2.58th(干基)。 该装置采用4.0MPa气化，激冷流程，灰水处理系统采用中压(0.485MPa)、真空(-0.049MPa)二级闪蒸，以回收热量并循环利用处理后的灰水。 气化装置有104种设备，共计211台套，其中关键设备均是进口的，共34台，如煤称重给料机、破渣机、德士古烧嘴，煤浆泵、激冷水泵、锁斗循环泵等。关键的阀门、仪表DCS系统亦是进口的，其余设备经Texaco公司认可由UBE公司委托国内制造，如碳洗塔、气化炉等。2 主要设计参数 淮化德士古气化采用的是河南义马煤，义马煤有关性能参数见表1，装置主要工艺参数如下。 主要工艺参数 氧气压力 6.2MPa 气化压力 4.0MPa 合成气压力 3.73.9MPa 中压闪蒸压力 0.485 MPa 真空闪蒸压力 -0.049MPa 气化炉温度 1380 碳洗塔出口温度 112116 合成气水汽比 1.41.6 合成气有效成分(CO+H2)75 氧煤比 464 氧气流量(单炉) 11500m3h 煤浆流量(单炉) 24.71 m3h 煤浆浓度 5862 煤浆比重 1.24gcm3 煤浆粒度分布 8目(通过率) 100 14目(通过率) 98100 40目(通过率) 9095 325目(通过率) 25353 化工试车及生产运行情况 气化装置于2000年二季度末全面建成。2000年8月9日，在Texaco和UBE专家指导下，第一次化工投料试车取得成功。整个化工试车及试生产可分为三个阶段。 (1)化工试车第一阶段(2000.8.98.17) 单台气化炉60负荷运行，合成气放空到火炬。该阶段用九天时间，3气化炉投料5次，全部取得成功。并且第四次停车时，在未换德士古烧嘴、未重新升温的情况下，连投成功。 (2)化工试车第二阶段(2000.9.1910.9) 此段时间由于公司老装置大修(2000年8月18日9月中旬)，空分停车，启动二台气化炉，合格煤气送入下游工序并打通合成氨流程，转入试生产阶段。 (3)试生产阶段(2000.10.9以后) 配华亭煤试烧 在装置稳定运行的基础上，为解决原料煤供应单一的问题，于2000年11月上旬开始配华亭煤试烧，华亭煤的掺配比例由最初的5，逐步提高到目前的50，工艺状况稳定。掺配煤气化的成功，为我公司开辟煤源提供了宝贵的经验。 气化装置的性能考核 2000年12月15日，美国Texaco和日本UBE公司的专家对淮化德士古气化装置进行为期24h的满负荷性能测试，各项主要指标均达到或优于PDP保证值，测试数据见表2。考核期间，装置运行有代表性数据见表3。4 气化装置停车原因统计 德士古水煤浆加压气化装置的高负荷、连续运行对降低工厂生产成本是很明显的，同时从装置的连续运转率可看出该装置设计、安装、设备、管理等诸方面的整体水平。德士古装置计划停车较少，大部分停车都是被动停下来的。即使美国伊斯曼，日本宇部氨厂也不例外，国内单炉连续运行最高纪录为：山东鲁化77天，上海焦化67天，陕西渭化49天。 淮化德士古装置在试车第一、二阶段连续运行时间短，各种原因引起的停车次数多，暴露出该装置设计、设备、安装、操作、管理等方面存在的问题。随着装置的改进，操作人员的熟练，后期的连续运行时间逐步增长，现在单炉连续运行已达48天。各种因素引起停车情况见表4。5 存在的问题 美国Texaco公司和UBE公司在淮化德士古装置上使用一些新技术，作了一些改进，装置生产能力已达设计指标，并运行正常、稳定。但在以下几个方面存在不足，需要在以后的设计和改造中加以完善。 (1)碳洗塔带水。正常运行时，入变换炉煤气分离器分离出的水量偏大，已证实是由碳洗塔塔盘洗涤水随合成气带出引起的。我们准备将部分筛孔由6mm扩到7mm，降低气体穿孔速度。 (2)关键设备的机械密封易漏。我公司气化装置密封水采用的是62MPa锅炉给水，锅炉给水管线和工艺管线相连，常因为工艺用水量波动引起密封水压力过低。我们准备将工艺用水与机械密封用水分开，解决上述矛盾。 (3)冲洗锁斗时管线振动大，国内其他三套德士古装置也存在同样的问题，尚无有效的解决办法。德士古水煤浆加压气化装置问题探讨王 伟(山东兖矿鲁南化肥厂气化分厂 滕州 277527) 2005-02-16 兖矿鲁南化肥厂德士古水煤浆加压气化装置经过10年的生产运行，积累了许多经验和教训，通过改造和创新使得德士古技术日见成熟，但是在有些方面还存在一些问题，需要进一步完善。1 激冷水流量下降 气化装置激冷水的主要作用是保护气化炉的激冷环和下降管，同时对水煤气进行初步洗涤和冷却。原设计激冷水为从洗涤塔下部抽取的工艺灰水，泵送至激冷环上。但运行一段时间后，激冷水流量下降，严重影响系统的长周期稳定运行。经分析，其原因主要有：气化炉的激冷环的尺寸较小；激冷水中含有灰渣；激冷环处于1 200的高温环境下，容易结垢。其中只有激冷水的水质可以改变。气化系统补充用水是除氧水，其经泵加压后分2路进入洗涤塔：一路从塔盘进入，流量为25 m3h；一路经液位调节阀进入，流量为40m3h。另外进入洗涤塔的水还有循环使用的高压灰水，流量为30m3h。这3路水进入洗涤塔以后，约有80m3h进入气化炉的激冷室，其余去闪蒸系统。 为解决激冷水流量下降的问题，可以直接向激冷环上供应清洁的除氧水，为此需对系统的水循环作如下调整：(1)使用1台除氧水泵直接向激冷环供水，流量设定75 m3h；(2)保留洗涤塔循环泵作为辅助激冷水泵，流量设定20m3h，不经过激冷环直接供应到激冷室，用于维持气化炉的水平衡；(3)新增1台除氧水泵，流量设定40m3h，替代原除氧水泵向洗涤塔供水。 调整以后，激冷环供水量在75 m3h，加上辅助激冷水泵的20 m3h，完全可以保证气化炉的水平衡。新增的除氧水泵由于洗涤塔的液位补水阀基本上不开，富余的流量用于仪表冲洗水和泵的轴封冷却水。这样既保证了激冷水的供应，又解决了仪表冲洗水和泵轴封水不足的问题。2 黑水闪蒸系统管道及阀门的磨损 进入气化炉和洗涤塔的水在完成对水煤气的洗涤冷却任务后，部分黑水经黑水闪蒸系统处理后循环使用。黑水在进入闪蒸罐前先经过减压角阀，角阀前后的压差为2.0 MPa，节流后的黑水以很快的速度向阀门及阀门后的管道冲击。由于黑水中含有渣粒，对管道及阀门的磨损非常严重，给系统运行带来很大的影响：(1)管道磨损后，补焊困难；(2)阀门磨损后，阀位开度小，不能有效控制流量，曾多次引起气化炉液位低而使系统跳车；(3)阀门磨损快，更换和维修费用高。经分析，造成黑水管道、阀门磨损的主要原因在于设计上存在问题：(1)减压阀过于靠近闪蒸罐；(2)减压阀后设置了扩管的异径短节。 由于这2个原因加大了阀门前、后压差，加剧了黑水的冲击力。为此，将减压阀前移，尽量靠近气化炉和洗涤塔；阀后不设扩管；在黑水入闪蒸罐前加1个可更换的减压孔板。这样使黑水的降压分为三段实现，从而管和阀门的磨损也得以解决。3 灰水换热器堵塞 气化炉、洗涤塔排放的黑水经闪蒸和沉降处理后，澄清的灰水经换热器与闪蒸气换热回收热量后返回系统循环使用。灰水换热器为U形管式，灰水走管程，闪蒸气走壳程。由于灰水中含有灰份，换热器的管程经常堵塞，每次检修都要拆换热器的封头对管程进行清理。而U形管式换热器不易清理，高压水枪只能冲走浮灰，已堵死的管子无法处理，影响了换热效果和灰水流量。 解决此问题除了在工艺操作方面改善外，针对换热器的使用，提出2点整改方案： (1)将换热器的U形管束由垂直放置改为水平放置。U形管束垂直放置时，灰水从下部进入上部出来，当换热器停运以后，由于管道内的灰水有少量回倒，管路中积存的灰渣会沉积于换热器的管束中，尤其集中于U形管束的下半段靠近U形拐弯的区域。把换热器U形管束改为水平放置后，在灰水少量回倒的时候，管路中的灰渣则均匀地沉积在整个U形管的水平面上，可以沉积灰渣的面积大大增加，灰渣很难把整个管子堵死；在换热器运行的过程中，即使在灰水流速不高的情况下，灰水中夹带的灰渣也较易随着灰水带出而不会产生积累。 (2)在换热器的灰水出入口阀内加1套高压冲洗水，当换热器停运时立即用高压冲洗水进行反向冲洗，及时冲走换热器内沉积的灰渣。4 结语 改造后，用清洁的除氧水作激冷水可以解决激冷水流量下降；黑水闪蒸系统的阀门实现分段降压，可以解决黑水阀门和管道磨损；灰水换热器整改后，有助于解决换热器堵塞。德士古水煤浆气化的运行及改造李 峥，陶美玲，李彩艳(兖矿鲁南化肥厂，山东 滕州 277527) 2006-05-220 引 言 兖矿鲁南化肥厂的德士古水煤浆加压气化装置是国内第一套示范装置，世界第五套生产装置，该项目于1989开工建设，1993年4月建成投入试生产，同年六月份通过国家技术鉴定，1995年全面投产。 2001年12月新上基本上全部国产化的第三台气化炉，气化炉运行方式改为为两开一备，同时配套上第二套闪蒸系统。2004年新增第三套闪蒸系统，达到了3台气化炉配套3套闪蒸系统运行。在生产中，我们积累了丰富的经验，在气化系统长周期运行方面，有了更多的认识。 德士古水煤浆气化的工艺流程，在很多文章中都有介绍，本文不在赘述。我厂的德士古工艺过程采用激冷流程，由四部分生产区域组成。 对长周期运转和相关技术改造我们将从煤浆制备及贮运、气化和渣水处理三个方面作出阐述。 1 煤浆的制备及贮运 1.1 煤的合理配比 德士古煤气化工艺的特点之一是对煤种的适应性广。但从国内厂家运行情况看，要保证系统长周期、稳定运行，煤质的好坏有很大的影响。确切地说灰分低、灰熔点低、粘温特性好的煤比较适应德士古气化。我厂用煤为鲁南地区几家煤矿的烟煤，煤种的灰熔点、灰分、固定碳含量、水分等都各不相同。通过对不同煤种的合理配比，确保所用原料煤的灰分控制在到1720，灰熔点在1 2501 300，使得气化反应状况良好。 1.2 煤浆中杂质的避免 煤浆中如果有铁丝、大颗粒等杂物，对煤浆泵的影响是严重的，轻则单缸不打量，甚至会导致因煤浆泵流量过低造成气化炉停车的事故发生。我们在上煤工序上增加了电磁铁的数目和功率，加强对磨煤机滚筒筛和煤浆振动筛的运行维护，做到了不因为人为原因导致煤浆波动现象的发生。同时适当抬高位于煤浆槽底部的高压煤浆泵入口管线，避免煤浆槽底部淤积的大颗粒进入煤浆泵入口管线。通过上述的措施，保证了煤浆制备和贮运的稳定。 2 气 化 2.1 去除破渣机和捞渣机 破渣机和捞渣机都是根据德士古提供的条件订货的，实际正常运行中并无大的渣块。设置破渣机的目的是为了防止一旦操作不正常时产生的大块熔渣或耐材坍塌大块耐火砖卡住锁斗阀门，致使安全系统无法运行的恶性事故发生。只要精心操作，完全可以避免大块熔渣的产生，耐火砖的脱落与否，也可以通过表面热偶对气化炉表面温度的检测，因此在新上的第三台气化炉装置中，取消了破渣机，锁斗排出的渣水进入框架西侧的大渣池。在原有2台气化炉的第一渣池顶部增设三通阀，锁斗排出的渣水也进入大渣池。大渣池接收气化及闪蒸系统排出的渣水，由于系统的高负荷运行造成碳燃烧不充分，渣中可燃物含量仍然较高。在大渣池内沉降后，固体渣被捞出送往我厂新建的热电装置掺烧。而渣池的水则通过自流进入原来的气化污水站，处理后返回煤浆制备系统。 2.2 烘炉蒸汽调节阀的改造 气化炉烘炉时中压蒸汽调节原设计为现场人员手动调节，在烘炉期间，当发生炉温波动较大时，均由 205总控通知现场人员到203框架七楼进行调节。特别是驰放气压力波动较大，造成炉温波动频繁，大大增加了现场人员的工作量，而且炉温波动大，对耐火砖会造成不同程度的损害；烘炉质量差，对耐火砖的寿命影响较大，特别是耐火砖的低温区的升温恒温，烘炉中压蒸汽用量无法控制。严重时造成气化炉回火和熄火，延长了气化炉投料时间。为此增设了中压蒸汽遥控自调阀，由原来的现场人员手动操作改为总控遥控调节。改为中压蒸汽自调后，中压蒸汽用量由原来的46td降至36td，炉温较为稳定，避免了回火和熄火现象的发生，减少了现场人员的工作量。投入使用后，在整个烘炉期间耐火砖的升温恒温质量都比以前有很大提高，可延长耐火砖的使用寿命。 2.3 激冷水管线的改造 气化炉激冷水管线易结垢，特别是洗涤塔循环泵进出口管线附近。系统长时间运行后，管道流通面积减小，造成激冷水流量下降。激冷水流量降低又加快了管道的结垢速度，形成恶性循环，影响系统长周期运行。为解决问题系统在运行半年左右就要停车清理一次，每次清理都要割开弯头和管道，这样处理工作时间长，清理质量难以保证。洗涤塔循环泵入口、出口管线改造，是将原来的泵进出口90弯头改造成一头带法兰“T”型弯头。利于系统停车时管道清理改造后，停车清理时只需打开法兰盖，就可直接清理。这样既确保了开车时间，又保证了清理质量。 3 闪蒸系统的长周期运行 闪蒸系统的主要任务是对气化炉和洗涤塔排出的黑水进行处理，通过闪蒸出黑水中酸性气达到回收热能、灰水循环利用的目的，满足环保排放要求。2004年新上一套闪蒸系统，3台气化炉分别对应3套闪蒸系统，缓解了气化炉及闪蒸系统高负荷运行所带来的一系列问题。当一套系统需要检修时(气化炉换砖、闪蒸系统清理)另二套系统可以维持2 500rpm负荷运行，避免引起后系统负荷大的波动。在氧气足够的情况下可以实现3炉同时运行。 3.1 去火炬安全阀排放管线的改造 原有两套闪蒸系统共用一条去火炬安全阀排放管线(DN100)，当其中一条管线不畅时候，另外系统就要受到影响甚至有憋压现象出现。新上的闪蒸系统增设了一条DN150的管线，将原1闪蒸的酸性气管线并入。3个闪蒸的酸性气管线目前互相的影响已经很小。 3.2 增设中压闪蒸罐顶部压力表 德士古原设计闪蒸系统，中压闪蒸罐的罐顶没有压力指示，当中压闪蒸的气相管线堵塞时候，操作人员仅能依据其它工艺指标来估计，容易造成错误判断。新上闪蒸系统增加了法兰式远传温度测量。从而在DCS上就可以显示中压闪蒸罐顶的压力参数。 3.3 液位计取压口的改造 三级闪蒸的各闪蒸罐液位计，液位计取压口管线都很细，开车后不久就因管线堵塞指示不准确了，以至于液位计冲洗水管线成了摆设，新上闪蒸系统液位计管口改为45度倾斜向上，有利于保持管线畅通。有了准确的压力和液位指示，操作人员更能准确的判断闪蒸系统的运行情况，从而确保系统的长周期运行。 3.4 加设闪蒸罐内耐