壳牌煤气化装置运行情况分析

2013年4月Apr.2013第36卷第2期Large Scale Nitrogenous F ertilizer IndustryVol.36 No.2壳牌煤气化装置运行情况分析吴昌保(中国石油化工股份有限公司化工事业部,北京100728)摘要:介绍Shell粉煤气化技术在中国石化3套装置的运行情况,总结了长周期运行经验,分析了进-步提高装置运行周期存在的瓶颈,提出下一步技术攻关方向。关键词:壳牌粉煤气化瓶颈技 术攻关中国石化3套壳牌粉煤气化装置(简称SCGP件国产化;同时积累了原料煤和煤气化操作运行装置)分别建于岳阳合资公司、安庆分公司及湖北经验,基本消除了工艺、操作因素对稳定运行的影化肥分公司，属我国首批引进的壳牌粉煤气化装响，缓解了气化炉堵渣问题,3套SCGP装置平均置，也是世界上首批将粉煤气化技术应用于生产运转率总体逐年提高，有效气最高负荷达到97%。合成氨和工业氢气的装置。3套SCGP装置20063套SCGP装置近3a的运转率统计见图1,扣除年底相继建成投产，设计能力均为处理原煤2000因空分整改等外部因素影响,3套SCGP装置近3t/d、产有效气142000m2/h,配套空分.一氧化碳耐a平均运转率约80%,2012年达到90%。硫变换、低温甲醇洗、制冷及公用工程等装置。1.2装置非计划停工次数明显减少自2009年以来,3套SCGP装置非计划停工1装置运行概况逐年减少，平均运行周期逐年提高。2012年装置平.1装置运转率逐年提高均运行周期达到75d、非计划停工次数降低到7120[020110年2011年 网2012年次,详见图2。10口70查503_3-备60止40四30服第40fE2020- I20092010 2011 2012安庆岳阳3套平均图2SCGP装置平均运行周期图1SCGP装置年运转率1.3装置长周期运行不断突破3套SCGP装置投产初期,在工艺、设备、设计通过近几年技术攻关、加强原料煤质量、装置等方面暴露出不少问题,装置开停工频繁、运行周运行和设备基础管理及工艺优化操作,3套SCGP期短,主要体现在煤烧嘴隔焰罩、开工烧嘴热裙、装置运行可靠度不断提高，继岳阳SCGP装置陶瓷过滤器滤芯、烧结金属通气设备等易损坏的2008年长周期运行突破100d后,安庆SCGP装置问题以及气化炉堵渣、废热锅炉结垢、激冷气压缩2011年和2012年分别实现了连续运行153d和循环系统缺陷等重大故障和问题。为此,中国石化收稿日期成立专题技术攻关组,通过技术攻关和改进,基本作者简中国煤化工师1988年毕业于抚消除了煤烧嘴隔焰罩、开工烧嘴、粉煤三通换向顺石油学院MHCNMHGT股份有限公司化T阀、通气锥吹扫器等硬件方面的瓶颈,实现了备事业部工.作。联系电话:010-59969518;E-mail:cbwu@sinopec .com。第2期吴昌保.壳牌煤气化装置运行情况分析8定期检查或停车必检的计划，如气化炉内部件定中氧化铁影响到渣的流动性。期测厚检验、磨煤单元动设备和煤加压及进料单SCGP气化炉炉温的测量和控制非常困难,从元锁斗阀进行预防性维修等。而导致炉温高低的争论很难得到明确的结论。一2.5发挥集团优势 ,及时总结和分享运行经验旦判断错误,就会导致渣屏堵渣或渣口堵渣。为总结和交流SCGP装置运行、操作、维护、技2)十字吊架结垢。由于SCGP装置的合成气.术进步等方面经验,实现装置长周期优化运行,中冷却器在十字吊架处存在严重的偏流现象，导致国石化定期组织SCGP装置专题交流会，讨论、分十字 吊架内侧气流速度偏低，使用有结垢倾向的析提高装置运行可靠性的措施;针对影响SCGP装煤种时, 十字吊架很容易积灰，堵塞气流通道,严置长周期稳定运行的人炉煤质量不稳定、气化炉重时将被迫停车清灰。温度控制难度大、煤烧嘴隔焰罩易损坏、气化炉堵3.2设备方面渣等关键问题，及时组织开展技术攻关和专题分1)合成气管道的腐蚀和磨蚀问题。合成气的析,共同研究讨论解决问题的办法;建立了3套煤腐蚀磨蚀问题较严重，尤其是在合成气冷热汇合气化装置生产运行信息通报，可及时沟通相关信处、正常情况下存在合成气“死区”的管道、与合成息和工作进展情况。气系统相连的有关管线(不经常流动或温度偏低)通过分析总结装置开车和运行过程存在的问等处尤为严重，甚至还发生过因管道减薄导致合题,总结固化经验,完善了<装置开车条件检查确成气泄漏和管道突然裂开的事故，对装置的安全认表》，以此规范和指导SCGP装置开车过程各项生产带来很大的隐患。准备工作,确保装置开工- -次成功;制定了《煤气2)高温高压飞灰过滤器滤芯断裂。该过滤器化装置运行管理办法》(试行),从技术和安全角度是除气化炉外的第二大关键设备,目前3套SCGP作出了相关规定和要求，保证装置安全、稳定运装置均采用碳化硅陶瓷滤芯(表面喷涂莫来石耐行。安庆分公司建立的《装置运行异常工况分析》磨涂层)。该滤芯价格昂贵,使用寿命短(3~4a),故制度,着重解决装置事故萌芽前的异常工况,保障障率高,容易断裂,只要断裂1根就会导致湿洗单了气化装置长周期运行;岳阳合资公司应用RCA元循环水固体含量严重超标，被迫停车。根本原因分析法,深人分析故障停车原因,举一反按照Shell公司风险控制理论,滤芯破裂为顶三防止类似事件重复发生。这些先进的管理方法级事件。反吹系统正常工作、使用合格滤芯、监控在同类企业中得到分享应用。过滤器压差等预防措施效果有限，不能阻止顶级事件发生。一旦发生顶级事件，没有任何控制措3长周期运行 瓶颈分析施,只能尽快停车,损失巨大,加之出现频率高,可3.1工艺方面以将滤芯破裂风险等级确定为高风险。1)渣屏和渣池堵渣。气化炉排渣系统的堵渣3)煤烧嘴寿命未达设计要求。长周期运行后问题仍是制约煤气化装置长周期运行的主要问期,烧嘴头部熔蚀漏水,现有烧嘴在寿命期间内(8题。堵渣主要有两种形式,渣屏堵渣和渣口堵渣。000h)出现严重的裂纹和孔洞，泄漏烧嘴冷却水，排渣系统的堵渣问题与3个方面因素有关:在冷却水不能及时维持供应时,会导致停车。从安气化炉的设计原料煤的煤质、气化炉炉温的精确庆分公司SCGP装置长周期运行停工后检查情况控制。SCGP气化炉设计采用液态排渣系统,当渣看，在气化炉相对低温操作工况下,4个烧嘴头部的流动性低于临界值时,就会造成渣口堵渣。但由均出现热裂纹泄漏，其使用寿命为4000~5000h,于渣口到渣池间存在一-定的距离，当渣的流动性若要更换烧嘴就必须停车，说明单台气化炉要实太好或是煤质波动就会在渣屏(渣口到渣池间的现更长连续运行周期有很大难度。水冷壁)上累积,当累积到- -定程度后,渣块掉落最终将渣池底部落渣管道堵塞。4下一步攻关方向原料煤的煤质对气化的运行至关重要。煤质中国煤化工同类装置使用低应满足SCGP气化用煤的质量标准,同时应确保稳铁煤、bMHCNMHG,尝试使用高灰熔定。煤中硅铝比央定了气化炉炉温的操作窗口,煤点低铁煤,逐步降低人炉粉煤氧化铁含量减少渣342013年第 36卷屏堵渣机率。腐蚀严重的管道进行更换处理。合成气激冷气压2)扩大原料煤资源。积累混配煤使用经验,完缩机进、出口管线和返回管道材质可升级为内衬善人炉煤种预评价和后评估数据库，为优化配方Inconel825的复合碳钢管道。和扩大原料煤资源提供技术支持。6)提高煤烧嘴使用寿命。改进煤烧嘴头部设3)延长高温高压飞灰过滤器滤芯使用寿命。计,开发和试用国产新型粉煤烧嘴。制定滤芯特护指令,确保反吹阀门工作正常;制定7)优化气化操作,提高气化效率。确保排渣稳滤芯再生程序和质量检验程序，控制滤芯再生质定的前提下，结合开发适宜煤种，优化人炉煤配量,只有经检验合格的滤芯才能再次投人使用,滤方,提高灰熔点到1350~1 430，逐步提高气化炉芯清洗一般不超过2次;关注国产陶瓷滤芯、金属操作温度，降低灰渣中碳含量,提高碳转化率到滤芯和保安滤芯的试用情况。98%以上。4)预防十字吊架结垢。优化激冷比、水氧比和人炉煤配方,预防十字吊架结垢,延长开车周期。5结束语5)预防合成气管道泄漏。充分利用RBI专家中国石化3套壳牌粉煤气化装置经过6年多系统的历史检测数据,完善预防性管线检测计划。的运行,通过开展技术攻关、实施技改项目、创新做到定点定时检测,消除隐患。利用大修机会对所煤质管理体系、优化工艺控制推进设备的预防性有合成气管线和相关的管线进行全面的检测,对维修管理,装置运行可靠性正不断提高。SHELL COAL GASIFICATION RUNNING ANALYSIS ;Wu Changbao(Chemical Dept of SINOPEC, Bejing 100728)Abstract:This paper presents running performance of 3 Shell coal gasification plants in SINOPEC,summarizing long- -time running experience , analysing bottleneck limiting further extension of running time andaddressing next technical breakthrough direction.Key words :Shell coal gasifiation;bttleck ;technical breakthrough(上接第75页)[7]申树芳, 王换荣.二氧化碳的排放与分离控制技术简介[J].与天然气化工,2006:354- -358.化学教学,2008,21(2):72-73.[5] 李庆钊,赵长遂.燃煤电站二氧化碳控制技术研究[J].锅炉[8] 房昕.温室气体二氧化碳的分离回收与综合利用[J].青海技术,2007 ,38(6):65- -69.环境,2009,19(1):34 -38.[6] 高洁,郭斌.温室气体二氧化碳的回收与资源化[J].污[9] 张辉，罗玉.二氧化碳的资源化利用[J].辽宁化工, .染防治技术,2007 ,20(1):56-59.2011 ,40(6):601-607.DISCUSSION ON RECOVER AND UTILIZATION OF CO2 FROMRECTISOL TAIL GASWu Shengjun, Yang Lei ,Feng Delin,Li Kai,Li Ying(Lanzhou Branch of Changzheng Engineering Co. ,Ltd. ,Lanzhou 730050)Abstract:An introduction is given to the rectisol process linked up with the pulverized coal- -basedsynthetic ammonia. An analysis for flow- -rate and composition of tail gas is made. The technical characteristicsof adsorption and rectification of CO2 recover technology matching with the rectisol unit is discussed. The re-sult indicates that adsorption and rectification of CO2 recover tech中国煤化工ce in the compre-hensive utilization of resources，lowering down carbon emission, eYHC N M H Gogical protection.Key words :rectisol ;CO2; energy saving and emission reduction ;recover and utilization