大型水煤浆气化装置的技术改造

2013年第18期内蒙古石油化工105大型水煤浆气化装置的技术改造代厚鑫,刘泽(中国神华煤制油化工有限公司包头煤化工分公司,内蒙古包头014010)摘要:文章针对GE水煤浆气化技术运行过程中出现的问题,进行了详细分析,并采取了相应的技术改造措施,改造后生产稳定,并对所做的相关改造进行了逐一介绍。关键词:煤浆;气化;改造中图分类号:TQ545文献标识码:A文章编号:1006-7981(2013)18-0105-03神华包头煤制烯烃项目是以煤炭为原料生产施、厂外工程等,项目总投资170亿元。于2007年9聚烯烃产品。主要生产装置包括7×1500吨/日投煤月23日装置区施工开工,至2010年5月28日全面建量煤气化装置、180万吨/年甲醇装置、60万吨/年成。该项目气化装置引进的GE水煤浆加压气化工TO装置、30万吨/年聚乙烯装置、30万吨/年聚艺生产合成气为180万吨/年产甲醇提供原料气。气丙烯装置,以及配套的3×480t/h产汽量锅炉、2×化装置于2009年12月26日终交。于2010年5月3050MW发电机组自备热电站等公用工程、辅助设日第一台气化炉投料试车成功。2010年9月7日实录。吸水剖面测试数据表明该井注水量为周围注水井的1.3倍。新工艺无需更换管柱,较常规直井压裂工艺相比时间减少4-6d,施工效率提高2倍以上,有效降低压裂操作成本。4取得的认识研发的直井不动管柱10段压裂技术实现了油田多段压裂工艺的更新换代,具有精细控制不同层段、加砂规模大、施工效率高、成本低的特点。该技术的规模化应用,可成为大庆油田二、三类储层精细挖潜、外围低渗透及海塔复杂岩性储层进步提高动用储量及单井产量的主体技术,可在油田内部及国内其它油田推广应用。[参考文献]图截止目前该项技术在在大庆油已累计应用该项[1]孙才钧.直井机械分层压裂技术及应用研究技术近500口井,取得了良好的效果。其中在GF103[].内蒙古石油化工,2011,(5):90~9113井进行了不动管柱压裂10段现场试验,管柱设[2]李兴煜.不动管柱分层压裂技术研究[门].石油计见图6所示。该井钻遇YI2-FI41共计12个小矿场机械.2008,37(9)9:103~106层,共加砂量65m3,压裂液用量545m3,全部施工时[3]王尊策,徐艳,李森,吕凤霞.深层气井压裂管间仅为6小时,各层喷砂器滑套均成功打开,施工过柱突扩结构内流态及磨损规律模拟[J].大庆程顺利,创造了大庆直井不动管柱压裂层段数新纪石油学院学报,2010,10(5):87~91中国煤化工收稿日期:2013-08-07CNMHG作者简介:代厚鑫(1986-),男,神华包头媒化工分公司气化工艺工程师,20工程与工艺专业,现从事水煤浆气化技术管理工作。106内蒙古石油化工2013年第18期现5台气化炉运行,总负荷75‰~80%至2010年122存在问题及技术改造月28日第七台气化炉投料试车成功。2011年1月12.1粗渣皮带输送系统改造日试车结束进入商业化运营阶段。基本保持5台炉装置原设计两套粗渣输送皮带机、斗提机,由于满负荷运行,最高负荷达到1035%。经过三年多的在输送过程中粗渣的冲刷、腐蚀性强,斗提机的提生产运行,显示出该装置生产能力大、运行稳定、操斗、皮带及托辊磨损非常严重,皮带回程过程中带渣作弹性大的特点。比较严重,多次因皮带、斗提机故障影响生产,且区1气化装置运行简介域环境卫生极差,使用3个多月设备基本报废。2010气化装置设计满负荷投煤浆量为425m3/h,生年10月份停车检修期间,拆除皮带机、斗提机,改造产有效气5.3×105Nm3/h。从2011年1月1日至2013为直接用车在捞渣机下料口接渣,以后从未因渣外年8月20日,生产运行900天,2011年大修45天,运影响生产,现场环境卫生也有了较大的改善。2012年大修19天,2013大修34天。2011年全年平2.2真空过滤机系统改造均生产负荷为86.18%,2012年平均日生产负荷为装置原设计3台真空过滤机2开1备,单台最大99.25%,2013年截至8月20日,平均日生产负荷为处理黑水35m3/h,但实际只能处理约10~15m3/h98.43%。除了倒炉操作和更换工艺烧嘴投料操作系统实际产生约60m3/h黑水,处理不掉的部分黑外,基本保持5台气化炉满负荷运行。各台气化炉累水排入研磨水池,沉降后送入沉降槽导致恶性循环,计运行时间及运转率见表1。致使沉降槽搅拌器2次扭断联轴节螺栓而影响生表1气化炉累计运行时间及运转率统计表产。目前已改造新加2台处理能力在45m3/h的过滤炉号机,新过滤机运行后,沉降过滤系统恢复正常。运行时网b)1440414171157901476216098143702.3捞渣机扩能改造运转事(%)6696561731070.386.3474536.53气化排渣系统原配套的7台捞渣机电机功率为7.5KW左右,在原料煤灰分发生波动、锁斗系统发在先后解决了煤质、水系统结垢、烧嘴使用寿命生故障等情况时,捞渣机的瞬时捞渣量会大幅提升,短以及气化炉的向火面砖更换等冋题后。目前气化极易造成捞渣机故障或过载停机。由于捞渣机渣仓装置运行状况良好,单炉运行最长179天,已达到同的搅拌器叶片直径较小,转速较低,无法有效的起到行业先进水平,渣口砖使用30004500小时,筒体搅拌作用,导致渣仓积灰严重,渣易沉淀,检修工作砖使用8000~12000时,下降管使用约12000小量较大,且影响烘炉水循环的水质将捞渣机配套的时,激冷环使用寿命约3000时,达到同行业平均电机功率升级为15KW;增加渣仓搅拌器叶片直径,水平。捞渣机搅拌器的电机功率也由7.5KW增加至表2实际运行性能数据15KW配套的减速机构进行改造。改造后效果良运行值设计值好,可以有效的满足生产需要,应对原料煤的波动或#2#3#4#5#6#7#锁斗故障带来的灰渣量的波动和异常。单炉能力00+H2:KNm3/)10.610.410.610.610.510.610.510.6比氧耗(Nm3/KNm)399389399389393933892.4预热水系统改造比煤耗(Kg/Khm3)65461860561l602604气化炉升温阶段激冷水过滤器经常堵塞,原因有数气(0+H2:V)79.080413.98.18180.619.413.9是预热水来自渣仓,水质差。气化炉升温阶段所需激冷水量150t/h,为了解决激冷水过滤器在开车前堵气化装置设计单炉生产有效气(CO+H2)为塞问题,预热水可改用低压灰水作为激冷水,但渣池10.6×10Nm3/h,每生产1000Nm3一氧化碳和氢气泵能力小(80t/h)不能完成水循环。同时,如利用低(CO+H2)原料煤耗(干基)不超过65Kg,纯氧气消压灰水作为气化炉升温期间的激冷水,低压灰水泵耗不超过399Nm3。2012对7台气化炉分别进行72能力稍显不足,考虑到预热水泵能力为27r/h,只需小时性能测试,各项主要指标达到或优于PDP保证5台泵即可满足7台炉升温用水,故增设预热水泵出值,实际运行数据与设计对比见表2。合成气中有效口到渣池泵许通件4怕时刻使用预热气体(CO+H2)含量及消耗受到较多因素的影响,主水泵替代渣中国煤化工热水泵挪作低要包括原料煤的煤质、操作温度、烧嘴的混合效果、压灰水泵用CNMHG中心氧的比例及煤浆浓度等。2.5烧嘴冷却水管线改造2013年第18期代厚鑫等大型水煤浆气化装置的技术改造工艺烧嘴冷却水接口尺寸为11/2″”,但其接管、三通阀及软管尺寸均为4”,重量重,会将工艺烧嘴冷冲洗木进口却水连接管压变形,同时增加了气化炉工艺烧嘴的起吊难度,延长了烧嘴更换时间。在满足流量的情况下,将烧嘴冷却水进出口切断阀之间的管线、阀门由均布支一DN100改造为DN50。激冷水进口冷水出口2.6洗涤塔排水管线改造在2011年~2012年的运行过程中,由于气化水系统结垢严重,洗涤塔排水管线开车频繁堵塞,气化冲洗水出口炉从开车到并气实际非常长,处理难度非常大,且存在着极大的安全隐患。通过对排水管线增加高压冲图1原过滤器结构简图洗水管线改造及投料前后对洗涤塔排水管线进行冲洗操作,实际使用效果良好,解决了投料后洗涤塔排水管线堵塞问题。2.7水煤气分离器过滤器改造气化炉生产的水煤气经过水煤气输送器送出口的两根合成气主管线送至下游变化装置。在实际生产过程中,由于气化系统压力是由下游装置控制的,经常出现压力波动,造成水煤气带水带灰现象时有发生,对下游的对变换和低温甲醇洗单元的触媒、操作等都带来许多不良影响。通过在气化装置送往下游净化装置的两根合成气主管线上分别增加合成气图2新过滤器结构简图分离器及合成气过滤器,来除去水煤气中夹带的水2.9关键手动阀改造份和灰份,减少和避免对下游变换装置触媒造成的气化装置多数阀门压力等级高、尺寸大,使用一损坏。段时间后,由于阀芯结垢开关一次阀门劳动强度大,粗合成气由水煤气分离器的中部进入,气体折耗时长为了降低操作人员的劳动强度,提高效率需流向上,与来自变换的高温变换冷凝液喷淋接触,通将以上各阀门的执行机构调整,将部分关键手动阀过设置在水煤气分离器内部的旋风分离装置后,去门改为电动或液动。除合成气中夹带的水滴和细灰,并被收集在水煤气2.10脱氮塔分离器底部减压后送至高压闪蒸罐处理。由分离器由于全厂水平衡系统问题,气化装置外排废水顶部离开水煤气分离进入合成气过滤器,自上而下量较小,废水中的COD和氨氮较高,且污水中心的通过由瓷球构成的滤床层后,夹带的细灰被滞留在处理能力有限导致全厂废水系统运行困难存在极床层之上,合成气由过滤器底部出口离开设备后送大的运行风险。为了减轻污水中心的压力,通过气化往变换系统。污水脱氨改造,脱出废水中的氨氮来,降低气化装置2.8激冷水过滤器改造外排废水中的氨氮。从实际使用情况来看,在保证进原设计的两台激冷水过滤器,为一开一备,但是口灰水pH在11以上时,脱氨效果较好,可以保证在由于此过滤器结构较为复杂,1立方米的过滤器容氨氮的脱除值在100ppm以上。积偏小,在使用过程中易堵塞,过滤器在短期内切换3结论就变得频繁,使用低压灰水冲洗达不到预期效果,然气化装置经过三年来的改造和整顿,使得系统中的制约了气化炉的使用寿命。通过新增一台激冷在生产中暴露出的设计、设备等问题和薄弱环节得水过滤器,并改进了过滤器的结构型式,解决了激冷到了解决,生产运行稳定,各项消耗指标也得到大幅水过滤器的堵塞问题。新旧激冷水过滤器的结构型度的下降,但中国煤化工渣、激冷室带式对比见下图1和图2,建议激冷水过滤器最好采用水、合成气管CNMH在以后的运倒置篮式结构。行过程中完善、解决。