影响鲁奇气化炉连续稳定运行的原因分析

问题探讨总第152期doi:10. 3969/j. issn. 1005 - 2798.2012. 04. 026影响鲁奇气化炉连续稳定运行的原因分析王海贝(潞安碳氢能源有限公司,山西长治046204)摘要:通过对影响鲁奇气化炉长周期稳定运行的主要原因分析提出了针对性改进措施,认为通过改进可以延长气化炉炉篦的使用寿命、降低灰锁上下阀填料泄漏的频率、提高煤质质量和减少煤锁因液压阀内漏对煤锁操作的影响,大大提高了鲁奇气化炉的连续运转率。关键词:鲁奇气化炉;炉篦;灰锁;煤质;填料中图分类号:TD963文献标识码:B文章编号:1005- 2798(2012)04- 0061 - 03山西潞安碳氢能源有限公司合成油装置以煤气1) 严格控制炉篦使用温度。因炉篦与灰层为原料催化合成煤基油”,设计年产16万t。其中直接接触,因此灰层的厚薄直接决定着炉篦使用温制气装置采用国产MarK-IV型鲁奇气化炉,设计度的高低。灰层厚,则炉篦使用温度低;反之,炉篦为6台,目前均已投入运行,但由于种种原因却无法使用温度高。正常操作中,操作工可通过严格控制实现连续稳定运行。作者对主要影响鲁奇气化炉连灰锁温度来间接控制炉篦的使用温度。根据操作经续稳定运行的原因进行了分析,并提出了几点针对验控制灰锁温度不超过380 C，则炉篦使用寿命可性改进措施。大大延长。1气化炉炉篦失效的原因分析及改进措2)适当提高材料中的碳含量,以增加材料的施"]高温强度和硬度,从而提高炉篦的容许使用温度,延气化炉炉篦是气化炉的心脏部件,其使用寿命长炉篦的使用寿命。的长短,直接决定着气化炉连续运行周期的长短,因3)改 变炉篦的结构(如增加耐磨条的数量)，此,了解炉篦失效的原因,采取改进措施,有利于炉以延长炉篦耐磨的时间。篦使用寿命的延长和气化炉连续运行周期的提高。2灰锁上下阀轴填料失效的原因分析及改1.1 气化炉炉篦失效的原因分析进措施[2]炉篦失效的形式主要有:①细小裂纹及磨损,裂灰锁上下阀均由阀头和阀杆两部分组成,而阀纹表面平整;②粗大裂纹及磨损,此形式下炉篦往往头的动作是通过液压油缸驱动摇臂和摇臂轴,带动有很大变形,裂纹很宽很长,表面如豆腐渣状;③局与摇臂轴相连的阀杆来实现的。在此,摇臂轴贯穿部熔化烧坏。于灰锁设备内外,通过石墨填料来实现设备内外的因材料的高温强度取决于材料的高温组织,而隔离密封。设计中,为减小摇臂轴频繁动作时与填材料的高温组织又取决于材料承受的温度和时间。料的摩擦力，同时也为了降低填料处的温度,采用向温度过高时,材料的强度很低,承受很小的应力就会填料处连续不断注人润滑油的方式,来保证填料的变形,产生裂纹。裂纹在应力作用下不断扩大,形成良好密封。表面如豆腐渣状的粗大断口形貌。因此,炉篦是否但是，正常运行过程中发现:灰锁上下阀摇臂轴过早失效,炉篦寿命的长短主要取决于炉篦承受过处填料频繁失效,无法真正实现设备内外的隔离密高温度前的时间。如果炉篦使用时的温度不超过材封,严重制约气化炉的连续稳定运行。同时,更换填料容许的最高温度,炉篦就会有很长的使用寿命,炉料时,作业空间狭小，检修人员还处在Cs"3射线范围篦失效主要以磨损为主。之内,检修环境相当恶劣。所以,探讨灰锁上下阀轴.1.2 防止气化炉炉篦失效的改进措施填料失效的原因,以及制定相应对策是非常必要的。鉴于以上炉篦失效的原因分析,采取了以下改2.1 灰锁上下阀轴填料失效的原因分析进措施,收效显著:灰锁上下阀轴填料的密村其涌计悄料与旋转轴中国煤化工收稿日期2011-11-22作者简介:王海贝( 1981 - ),男,山西运城人，助理工程师,从事煤化工技术工作。YHCNMH G62012年4月王海贝:影响鲁奇气化炉连续稳定运行的原因分析第21卷第4期，之间紧密贴合形成的一层很微薄的环隙,环隙里充滑油压大于5 MPa,则及时进行供油管疏通,以保证满着润滑油而形成的润滑膜不断挥发和形成来实现填料处的 及时供油;④保证气化炉开车前24 h开启的。在工作过程中，由于填料处温度高达300 C ,因润滑泵和停车后24h停止润滑泵运行,以防止开停此,润滑膜就会逐渐地挥发掉,带走热量,保证填料车过程中润滑管线堵塞;⑤严格控制灰锁温度不大不因高温而变形、粉化。同时,又由于填料压盖产生于380C,以保证填料处润滑油膜形成与消失的动的压力,填料中的润滑油就会被挤出来形成新的润态平衡;⑥调整柱塞润滑油泵的供油量。滑膜,如此润滑膜的不断消失与形成保证了填料处通过以上改进措施,灰锁上下阀摇臂轴填料失的密封。效的频率大大降低,也大大提高了气化炉的连续运只有保证了润滑膜形成和消失的动态平衡,即转率。保证了供油与油蒸发的动态平衡，才能保证填料处3煤质对鲁奇气化炉连续稳定运行的影响及改进措施另外,填料质量差和润滑油闪点低也是造成灰3.1 煤质对鲁奇气化炉连续稳定运行的影响(3-5]锁上下阀轴填料失效的原因。鲁奇气化炉对用煤粒度要求很高，一般控制在2.2 防止灰锁上下阀轴填料失效的改进措施5~ 50 mm,且粒径小于5 mm和大于50 mm的煤含针对以上灰锁上下阀轴填料失效的原因,采取量均不得大于5%,这就造成气化炉用煤的供应紧以下改进措施:①要求填料供应保证质量;②将润滑张。目前,该公司气化炉用煤主要来源于潞安集团用65号合成汽缸油闪点由原来的280C提高到常村矿和屯留矿,两处块煤煤质分析见表1。300~330C;③密切观察各润滑点油压,若填料润表1屯留矿与常村矿煤煤质分析对比产地>50 mm 5-50 mm <5 mm粒度固定碳分析李灰分As/% 含矸率/% 灰熔点/C屯留矿40-50 .40~602-350~652-2.515~3015 ~25~1 440常村矿30 ~4550~70。1~360~7510-151~~1 49由表1可以看出:常村矿煤主要表现为粒度不下阀等部件的磨损,大大缩短了上述部件的使用寿均、固定碳含量高、水分含量高等特点;屯留矿煤主命,提高了设备检修的频率,开停车频繁;五是煤锁要表现为粒度不均.灰分高、矸石含量高.固定碳含操作工循环操作煤锁频率提高,极易出现煤锁下法.量低、水分含量高等特点,下面就这两种煤对气化炉兰超温联锁停车事故。稳定运行的影响做出分析,并提出了针对性建议及3) 固定碳的影响。煤中固定碳含量提高,则措施,以供参考。灰分、挥发分等相应含量下降,有效成分增加,有利1) 煤的粒度影响。鲁奇气化工艺属于碎煤于制气。但若固定碳过高,煤在炉内停留时间增长，气化,对粒度要求较高,粒度大小和范围不同,会造反应速度减缓,会导致燃烧层和气化层拉长,而灰渣成气化炉同一床层截面的煤的比表面积不同,气化层、干馏层和干燥层缩短或消失,气化炉工况表现为炉同一床层的阻力大小不一,反应速度不同,易出现出口温度和灰锁温度“双高”。同时,由于气化炉顶气化炉局部过热结渣、结大块,工况波动大等现象，干馏层温度升高 ,煤中的挥发分在干馏层生成焦油常表现为气化炉出口温度和灰锁温度“双高”,直接的成分多,焦油产量增加,剩余半焦减少,进入气化影响气化炉的稳定运行。层后,粗煤气产量减小。而固定碳含量过低.则煤耗2)灰 分及矸石的影响。屯留矿煤中矸石含和运行成本增加，且单位煤耗产粗煤气量较小。由量及灰分含量较高,一是矿物质燃烧灰化时要吸收表1可知:常村矿煤固定碳含量高,屯留矿煤固定碳热量,大量排灰要带走热量,因而降低了煤的发热含量低,因此,目前该公司适时通过常村矿煤与屯留量,间接降低了气化温度,蒸汽分解率降低，煤气水矿煤配比使用,以达到固定碳含量不低于65%的指的产量提高,粗煤气产量减少;二是灰样表现为矸石标要求,保证气化炉的高产气量。含量高、灰细,易导致灰锁温度高,且易误导操作工4) 水分的影响。适量的水分对加压气化是降低汽氧比,造成气化炉结渣;三是煤灰中FeO、有好处的。在干馏层,煤半焦形成时的气孔率大,当CaO、MgO、K2O作为助熔剂,间接降低了灰熔点,对其进人气化层时中国煤化工入固体内结渣起到促进作用;四是易出现灰床偏厚、炉篦长时部时容易进行,因MYHCN MH G成的煤气.间处于高转速状态,加剧了炉篦刮刀、护板、灰锁上质量也好,但水分过高,就会对气化炉的稳定运行造2012年4月王海贝:影响鲁奇气化炉连续稳定运行的原因分析第21叁第4期成影响。由表1可知:常村矿煤和屯留矿煤分析水处于泄压状态和煤锁充压补充压力时间延长等现均大于控制指标(0.75%),另外，该公司气化炉用象。煤锁处于内漏泄压状态时,由于煤锁下阀处于煤的外在水分也是影响气化炉稳定运行的因素之开位,致使炉内高温煤气不断向煤锁补充,导致煤锁一,主要来源于备煤胶带除尘喷淋水和下雨雨水,对下法兰温度--直偏高,甚至出现超温现象。气化炉的影响主要有以下几方面:①水分过大,会导目前，当- -次充压液压阀和泄压液压阀内漏时,唯致筛分效果变差,堵寨筛板,且块煤表面黏附末煤人- -的处理措施为气化炉被迫降氧负荷至4 000 Nm'/h炉后,造成气化炉出口煤气带出物增加,堵塞废热锅以下,保证有充足的时间对上述两阀门进行更换处炉底部;②水分过大,易造成煤锁上阀软密封黏附煤理,严重威胁煤锁的正常操作和气化炉的稳定运行。粉,导致软密封磨损严重,大大降低软密封的使用寿4.2煤锁液压阀门内漏 对气化炉稳定运行影响的命,严重时易造成气化炉被迫停车;③水分过大,蒸改进措施发汽化所需热量增加,在汽氧比-定时,造成气化温鉴于以上两阀门对煤锁及气化炉稳定运行的影度降低,蒸汽分解率降低，煤气水产量增加，煤气产响,提出对上述两阀门增加旁路的改进措施(见图量减小。1、图2):3.2煤质对气化炉连续稳定运行影响的改进措施技改郭分针对以上煤质影响,具体改进措施如下:1) 经公司及相关部门的共同努力,对备煤筛板筛孔进行了调整,改为80mmx80mm;意压周(0大2)加大了人工捡矸力度,同时将屯留矿煤与常村矿煤进行配比试烧,既避免了矸石对气化炉稳图1 - 次充压液压阀门技改示意定运行的影响,也保证了固定碳的含量,效果明显;技改都分3)将备煤除尘喷淋水改为雾状喷淋,同时正在考虑实施储煤场建设,以彻底解决因下雨造成煤湿的现象。l常压黄(引至大气)4煤锁液 压阀门内漏对气化炉稳定运行的图2泄压液压阀门技改示意影响及改进措施气化炉的正常运行是通过煤锁连续不断向炉内当阀门出现内漏时,操作工可暂时通过旁路阀加煤来实现的，煤锁运行的正常与否将直接关系着进行煤锁的充泄压操作, - -方面气化炉可不必降低气化炉的运行情况,因此,了解煤锁操作是非常必要氧负荷,保证了气化炉的稳定运行;另一方面,检修的,下面就煤锁液压阀门内漏对气化炉稳定运行的人员具有充足时间来更换内漏液压阀门。目前,此项技改已实施完毕,效果明显，完全达;影响进行分析,并提出了改进措施。4.1煤锁液压阀门内漏对气化炉稳定运行的影响到了上述预期目的。正常生产过程中发现:影响煤锁稳定运行的因参考文献:素主要表现为- -次充压液压阀和泄压液压阀内漏。[1] 韩玉玺,谢吉昌.气化炉炉篦失效分析[J].氮肥，由于正常氧负荷下,煤锁间隔操作时间为25~2000 ,23(6) :49-51.30 min ,因此,每小时内上述两阀门至少动作开关2[2]周宁.加压气化炉灰 锁大轴填料失效的分析[J].煤次,每天至少动作开关48次,阀门动作频繁,加上高速气流对液压阀门阀头和阀座密封面的冲刷,导致[3]宿凤明,刘 江. 煤质对固定床气化炉气化性能影响上述两阀门频繁出现内漏现象。的工业试验研究[J].节能技术,2010,28(1):21 -24.当一次充压液压阀门内漏时,易出现煤锁由二[4] 孔令 坡.浅析气化指标对煤气化工艺的影响[J].煤质次充压补充压力时时间延长,甚至煤锁无法经二次[5]韩 义军,耿俊峰.煤质变化对气化炉操作的影响[J].技术,2007 ,(6):51 -52.充压补充压力至与气化炉压力平衡的现象,即易出煤炭技术,2002 ,21(1) :50-51. .现高压窜低压现象。当煤锁泄压、液压阀门内漏时,易出现煤锁- -直[责任编辑:常丽芳]中国煤化工MHCNMH G .63