GE水煤浆气化工艺烧嘴的运行与改造

第4期中氮肥2016年7月M-Sized Nitrogenous Fertilizer progressJul.2016GE水煤浆气化工艺烧嘴的运行与改造贾喆,潘进平,许明,胡楠(中海石油华鹤煤化有限公司,黑龙江鹤岗154100[摘要]针对海油华鹤C玊水煤气化装置气化炉氧气流量调节不灵活、氧气炉头压力高、氧气流量无法加大限制气化炉生产能力的问题,通过对工艺烧嘴外环氧环隙尺寸进行改进,使气化炉操作负荷弹性加大,气化炉炉壁高温区下移,在稳定生产的前提下,提高了产能,创造了可观的经济效益。[关键词]CE水煤浆气化装置;气化炉;工艺烧嘴;外环氧环隙尺寸;改进[中图分类号]TQ545[文献标志码]B[文章编号]1004-9932(2016)04-0030-02中海石油华鹤煤化有限公司(简称“海油挥发分35.97%,全硫O.1%,固定碳含量54.41%华鹤”)300kU/a合成氨、520kt/a大颗粒尿素发热量(Qnet,ar)6240keal/kg;半球温度项目是中国海油第一套煤化工示范项目。其气化(mT)1419℃,流动温度(FT)1486℃;石工艺采用美国GE水煤浆加压气化,共3台气化灰石添加比例3%,添加石灰石后灰渣流动温度炉,两开一备;双炉投煤量(干基)1376υd,为1250℃。有效气(CO+H2)产量2.159×10°m3/d;气化对原料煤的灰熔点进行了分析,数据见表压力6.5MPa,灰水处理采用四级闪蒸技术。1;添加石灰石后灰渣粘温特性曲线见图1。水煤浆加压气化过程中,石灰石添加量占原表1原料煤灰熔点分析数据料煤总量的3%,操作上实行精细化管理,制定了烧嘴检维修台帐,并根据其检修情况科学制定样品编号灰熔融性/℃DT ST HT FT气化炉运行周期;规定烧嘴头部端面加工2次后原料煤12301310133013902015-973原料煤+3%石灰石1170120012101250必须更换,对烧嘴维修不断提高要求,烧嘴的使2015-974原料煤+6%石灰石1180120012101210用寿命均在60d以上。气化装置开车运行1a1000来,未出现过计划运行周期内烧嘴冷却水盘管与夹套破裂的事故。但开车以来气化炉氧气流量调10节不灵活,气化炉满负荷运行时,氧气炉头压力高达8.5MPa,氧气调节阀开度达8%氧气流量盏o仍达不到18000m3/h,限制了气化炉的生产能力。为此,进行原因分析后,对工艺烧嘴进行了14011601180120012201240126012801300132013401360相应的改造,使气化炉操作弹性得到加大。1所用煤种煤质情况图1灰渣粘温特性曲线(添加3%的石灰石)海油华鹤“30·52”项目地处黑龙江鹤岗2工艺烧嘴运行概况市,冬季最低温度达-30℃,使用鹤岗地区煤工艺烧嘴为美国GE公司生产,由国内航天炭,其特点是灰分、灰熔点较高,需掺烧石灰石十一所进行维修,制定有专门的烧嘴检维修台来降低煤的灰熔点,以维持气化炉的正常、稳定帐,对使用烧嘴维修前的尺寸进行测绘,维修后运行。的尺寸也进行测绘,且具体的维修方法与维修影煤质分析主要参数如下:原料煤灰分13.9%,像资料都予以保存。[收稿日期]2016-02-开车运行以来,系统逐渐趋于稳定,随着操[作者简介贾喆(1987-),男,辽宁康平人,助理工程师。作经验的逐渐丰富和各级管理人员对系统研究的第4期贾喆等:GE水煤浆气化工艺烧嘴的运行与改造31逐渐深入,加之严峻的经济形势和市场竞争,提4.2系统运行情况高生产负荷、增大产量成为企业扭亏为盈的主要工艺烧嘴尺寸调整后,氧气流量可以加至法宝,其中,提高煤浆浓度、增加气化炉投煤量18810m3/h,且氧气调节阀开度由85%降至成为增产的主要手段。气化炉氧气管线氧气流量41%;气化炉进煤浆流量也由之前的最大36在17900m3/h工况下,氧气炉头压力高,氧气m3/h增至38m3/h且还有提高的余地,气化炉流量调节阀开度达δ5%,气化炉进煤浆流量最炉壁温度正常,整体运行无明显异常;氧气主管大在36m3/h,为保证气化炉的正常运行,只能线压力降低后,减小了空分装置运行的压力,提由空分装置提高氧气主管线压力,氧气流量无法高了系统的操作弹性及企业的经济效益。加大成为限制气化炉负荷提高的主要因素;运行4.3气化炉流场与烧嘴压差过程中,烧嘴冷却水进出口温差在1.5℃以内,工艺烧嘴尺寸调整后,随着烧嘴外环氧环隙烧嘴冷却水流量为23m3/h。的变化,整体的流场也发生了改变,主要表现为3问题分析炉壁高温区下移,由之前的颈部下移到中心线位置,气化炉流场趋于合理。更改外环氧环隙前3.1氧气炉头运行压力数据对标后,气化炉C的烧嘴压差变化情况见表4。选择内蒙古某同类型企业气化炉进行对比,表4外环氧环隙调整前后气化炉C烧嘴压差变化情况氧气炉头运行参数对比见表2烧嘴环隙煤浆流量烧嘴压差氧气流量项目表2氧气炉头运行数据对比/kPa氧气主氧气流量调氧气入烧氧气调节氧气调节阀改进前l7712项目管压力节阀后压力嘴前压力阀开度前后压差3.17517770收进后MPa36018696某同类企业8.3297.4177.390.9124.4气体成分海油华鹤8.7008.58.500.173.2原因分析在煤浆浓度为63.7%的情况下,工艺烧嘴尺寸调整前后气体成分见表5。由表5可以看由表2可知:内蒙古某同类企业氧气调节阀前后压差为0.912MPa,海油华鹤氧气调节阀前出,工艺烧嘴改进后,有效气(CO+H2)含量后压差为0.170MPa;内蒙古某同类企业氧气入为82.31%(>82%),与改进前基本一致。表5工艺烧嘴尺寸调整前后气体成分对比%炉前压力为7.39MPa,海油华鹤氧气入炉前压力为8.50MPa(GE公司要求氧气压力不得低于项目COCHa Ar H,s改进前46.5836.5816.330.110.010.068.36MPa)。由此判断,海油华鹤气化炉烧嘴的改进后45.1437.1717.210.110.040.05外环氧环隙设计较小。于是与专利商GE公司商议对工艺烧嘴外环氧通道进行改造。GE公司通4.5粗渣残炭过计算,决定将工艺烧嘴外环氧环隙加大0.705工艺烧嘴改造前,粗渣残炭平均为6.23%;工艺烧嘴改进后,粗渣残炭平均为6.25%,基mm,即由2.470mm增至3.175mm。本相当。可见,气化炉的气化反应与烧嘴的雾化4改进效果效果未受到影响。4.1氧气炉头压力5结束语将工艺烧嘴外环氧环隙加大0.705mm后,针对海油华鹤气化装置气化炉氧气流量调节氧气炉头压力发生了明显的变化,详见表3表3工艺烧嘴改进前后氧气炉头压力对比不灵活、氧气炉头压力高、氧气流量无法加大限制气化炉生产能力的问题,通过对工艺烧嘴外环氧气主氧气入烧氧气调节氧气调节阀项目管压力节阀后压力嘴前压力阀开度前后压差氧环隙尺寸进行改进,使气化炉操作负荷弹性加大,气化炉炉壁高温区下移,在稳定生产的前提改进前8.7008下,提高了产能,创造了可观的经济效益——花改进后1.600小钱办了大事,不失为企业扭亏增盈的好举措。