大型水煤漿氣化裝置的技術(shù)改造

2013年第18期內蒙古石油化工105大型水煤漿氣化裝置的技術(shù)改造代厚鑫,劉澤(中國神華煤制油化工有限公司包頭煤化工分公司,內蒙古包頭014010)摘要:文章針對GE水煤漿氣化技術(shù)運行過(guò)程中出現的問(wèn)題,進(jìn)行了詳細分析,并采取了相應的技術(shù)改造措施,改造后生產(chǎn)穩定,并對所做的相關(guān)改造進(jìn)行了逐一介紹。關(guān)鍵詞:煤漿;氣化;改造中圖分類(lèi)號:TQ545文獻標識碼:A文章編號:1006-7981(2013)18-0105-03神華包頭煤制烯烴項目是以煤炭為原料生產(chǎn)施、廠(chǎng)外工程等,項目總投資170億元。于2007年9聚烯烴產(chǎn)品。主要生產(chǎn)裝置包括7×1500噸/日投煤月23日裝置區施工開(kāi)工,至2010年5月28日全面建量煤氣化裝置、180萬(wàn)噸/年甲醇裝置、60萬(wàn)噸/年成。該項目氣化裝置引進(jìn)的GE水煤漿加壓氣化工TO裝置、30萬(wàn)噸/年聚乙烯裝置、30萬(wàn)噸/年聚藝生產(chǎn)合成氣為180萬(wàn)噸/年產(chǎn)甲醇提供原料氣。氣丙烯裝置,以及配套的3×480t/h產(chǎn)汽量鍋爐、2×化裝置于2009年12月26日終交。于2010年5月3050MW發(fā)電機組自備熱電站等公用工程、輔助設日第一臺氣化爐投料試車(chē)成功。2010年9月7日實(shí)錄。吸水剖面測試數據表明該井注水量為周?chē)⑺?.3倍。新工藝無(wú)需更換管柱,較常規直井壓裂工藝相比時(shí)間減少4-6d,施工效率提高2倍以上,有效降低壓裂操作成本。4取得的認識研發(fā)的直井不動(dòng)管柱10段壓裂技術(shù)實(shí)現了油田多段壓裂工藝的更新?lián)Q代,具有精細控制不同層段、加砂規模大、施工效率高、成本低的特點(diǎn)。該技術(shù)的規?；瘧?可成為大慶油田二、三類(lèi)儲層精細挖潛、外圍低滲透及海塔復雜巖性?xún)舆M(jìn)步提高動(dòng)用儲量及單井產(chǎn)量的主體技術(shù),可在油田內部及國內其它油田推廣應用。[參考文獻]圖截止目前該項技術(shù)在在大慶油已累計應用該項[1]孫才鈞.直井機械分層壓裂技術(shù)及應用研究技術(shù)近500口井,取得了良好的效果。其中在GF103[].內蒙古石油化工,2011,(5):90~9113井進(jìn)行了不動(dòng)管柱壓裂10段現場(chǎng)試驗,管柱設[2]李興煜.不動(dòng)管柱分層壓裂技術(shù)研究[門(mén)].石油計見(jiàn)圖6所示。該井鉆遇YI2-FI41共計12個(gè)小礦場(chǎng)機械.2008,37(9)9:103~106層,共加砂量65m3,壓裂液用量545m3,全部施工時(shí)[3]王尊策,徐艷,李森,呂鳳霞.深層氣井壓裂管間僅為6小時(shí),各層噴砂器滑套均成功打開(kāi),施工過(guò)柱突擴結構內流態(tài)及磨損規律模擬[J].大慶程順利,創(chuàng )造了大慶直井不動(dòng)管柱壓裂層段數新紀石油學(xué)院學(xué)報,2010,10(5):87~91中國煤化工收稿日期:2013-08-07CNMHG作者簡(jiǎn)介:代厚鑫(1986-),男,神華包頭媒化工分公司氣化工藝工程師,20工程與工藝專(zhuān)業(yè),現從事水煤漿氣化技術(shù)管理工作。106內蒙古石油化工2013年第18期現5臺氣化爐運行,總負荷75‰~80%至2010年122存在問(wèn)題及技術(shù)改造月28日第七臺氣化爐投料試車(chē)成功。2011年1月12.1粗渣皮帶輸送系統改造日試車(chē)結束進(jìn)入商業(yè)化運營(yíng)階段?；颈３?臺爐裝置原設計兩套粗渣輸送皮帶機、斗提機,由于滿(mǎn)負荷運行,最高負荷達到1035%。經(jīng)過(guò)三年多的在輸送過(guò)程中粗渣的沖刷、腐蝕性強,斗提機的提生產(chǎn)運行,顯示出該裝置生產(chǎn)能力大、運行穩定、操斗、皮帶及托輥磨損非常嚴重,皮帶回程過(guò)程中帶渣作彈性大的特點(diǎn)。比較嚴重,多次因皮帶、斗提機故障影響生產(chǎn),且區1氣化裝置運行簡(jiǎn)介域環(huán)境衛生極差,使用3個(gè)多月設備基本報廢。2010氣化裝置設計滿(mǎn)負荷投煤漿量為425m3/h,生年10月份停車(chē)檢修期間,拆除皮帶機、斗提機,改造產(chǎn)有效氣5.3×105Nm3/h。從2011年1月1日至2013為直接用車(chē)在撈渣機下料口接渣,以后從未因渣外年8月20日,生產(chǎn)運行900天,2011年大修45天,運影響生產(chǎn),現場(chǎng)環(huán)境衛生也有了較大的改善。2012年大修19天,2013大修34天。2011年全年平2.2真空過(guò)濾機系統改造均生產(chǎn)負荷為86.18%,2012年平均日生產(chǎn)負荷為裝置原設計3臺真空過(guò)濾機2開(kāi)1備,單臺最大99.25%,2013年截至8月20日,平均日生產(chǎn)負荷為處理黑水35m3/h,但實(shí)際只能處理約10~15m3/h98.43%。除了倒爐操作和更換工藝燒嘴投料操作系統實(shí)際產(chǎn)生約60m3/h黑水,處理不掉的部分黑外,基本保持5臺氣化爐滿(mǎn)負荷運行。各臺氣化爐累水排入研磨水池,沉降后送入沉降槽導致惡性循環(huán),計運行時(shí)間及運轉率見(jiàn)表1。致使沉降槽攪拌器2次扭斷聯(lián)軸節螺栓而影響生表1氣化爐累計運行時(shí)間及運轉率統計表產(chǎn)。目前已改造新加2臺處理能力在45m3/h的過(guò)濾爐號機,新過(guò)濾機運行后,沉降過(guò)濾系統恢復正常。運行時(shí)網(wǎng)b)1440414171157901476216098143702.3撈渣機擴能改造運轉事(%)6696561731070.386.3474536.53氣化排渣系統原配套的7臺撈渣機電機功率為7.5KW左右,在原料煤灰分發(fā)生波動(dòng)、鎖斗系統發(fā)在先后解決了煤質(zhì)、水系統結垢、燒嘴使用壽命生故障等情況時(shí),撈渣機的瞬時(shí)撈渣量會(huì )大幅提升,短以及氣化爐的向火面磚更換等冋題后。目前氣化極易造成撈渣機故障或過(guò)載停機。由于撈渣機渣倉裝置運行狀況良好,單爐運行最長(cháng)179天,已達到同的攪拌器葉片直徑較小,轉速較低,無(wú)法有效的起到行業(yè)先進(jìn)水平,渣口磚使用30004500小時(shí),筒體攪拌作用,導致渣倉積灰嚴重,渣易沉淀,檢修工作磚使用8000~12000時(shí),下降管使用約12000小量較大,且影響烘爐水循環(huán)的水質(zhì)將撈渣機配套的時(shí),激冷環(huán)使用壽命約3000時(shí),達到同行業(yè)平均電機功率升級為15KW;增加渣倉攪拌器葉片直徑,水平。撈渣機攪拌器的電機功率也由7.5KW增加至表2實(shí)際運行性能數據15KW配套的減速機構進(jìn)行改造。改造后效果良運行值設計值好,可以有效的滿(mǎn)足生產(chǎn)需要,應對原料煤的波動(dòng)或#2#3#4#5#6#7#鎖斗故障帶來(lái)的灰渣量的波動(dòng)和異常。單爐能力00+H2:KNm3/)10.610.410.610.610.510.610.510.6比氧耗(Nm3/KNm)399389399389393933892.4預熱水系統改造比煤耗(Kg/Khm3)65461860561l602604氣化爐升溫階段激冷水過(guò)濾器經(jīng)常堵塞,原因有數氣(0+H2:V)79.080413.98.18180.619.413.9是預熱水來(lái)自渣倉,水質(zhì)差。氣化爐升溫階段所需激冷水量150t/h,為了解決激冷水過(guò)濾器在開(kāi)車(chē)前堵氣化裝置設計單爐生產(chǎn)有效氣(CO+H2)為塞問(wèn)題,預熱水可改用低壓灰水作為激冷水,但渣池10.6×10Nm3/h,每生產(chǎn)1000Nm3一氧化碳和氫氣泵能力小(80t/h)不能完成水循環(huán)。同時(shí),如利用低(CO+H2)原料煤耗(干基)不超過(guò)65Kg,純氧氣消壓灰水作為氣化爐升溫期間的激冷水,低壓灰水泵耗不超過(guò)399Nm3。2012對7臺氣化爐分別進(jìn)行72能力稍顯不足,考慮到預熱水泵能力為27r/h,只需小時(shí)性能測試,各項主要指標達到或優(yōu)于PDP保證5臺泵即可滿(mǎn)足7臺爐升溫用水,故增設預熱水泵出值,實(shí)際運行數據與設計對比見(jiàn)表2。合成氣中有效口到渣池泵許通件4怕時(shí)刻使用預熱氣體(CO+H2)含量及消耗受到較多因素的影響,主水泵替代渣中國煤化工熱水泵挪作低要包括原料煤的煤質(zhì)、操作溫度、燒嘴的混合效果、壓灰水泵用CNMHG中心氧的比例及煤漿濃度等。2.5燒嘴冷卻水管線(xiàn)改造2013年第18期代厚鑫等大型水煤漿氣化裝置的技術(shù)改造工藝燒嘴冷卻水接口尺寸為11/2″”,但其接管、三通閥及軟管尺寸均為4”,重量重,會(huì )將工藝燒嘴冷沖洗木進(jìn)口卻水連接管壓變形,同時(shí)增加了氣化爐工藝燒嘴的起吊難度,延長(cháng)了燒嘴更換時(shí)間。在滿(mǎn)足流量的情況下,將燒嘴冷卻水進(jìn)出口切斷閥之間的管線(xiàn)、閥門(mén)由均布支一DN100改造為DN50。激冷水進(jìn)口冷水出口2.6洗滌塔排水管線(xiàn)改造在2011年~2012年的運行過(guò)程中,由于氣化水系統結垢嚴重,洗滌塔排水管線(xiàn)開(kāi)車(chē)頻繁堵塞,氣化沖洗水出口爐從開(kāi)車(chē)到并氣實(shí)際非常長(cháng),處理難度非常大,且存在著(zhù)極大的安全隱患。通過(guò)對排水管線(xiàn)增加高壓沖圖1原過(guò)濾器結構簡(jiǎn)圖洗水管線(xiàn)改造及投料前后對洗滌塔排水管線(xiàn)進(jìn)行沖洗操作,實(shí)際使用效果良好,解決了投料后洗滌塔排水管線(xiàn)堵塞問(wèn)題。2.7水煤氣分離器過(guò)濾器改造氣化爐生產(chǎn)的水煤氣經(jīng)過(guò)水煤氣輸送器送出口的兩根合成氣主管線(xiàn)送至下游變化裝置。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,由于氣化系統壓力是由下游裝置控制的,經(jīng)常出現壓力波動(dòng),造成水煤氣帶水帶灰現象時(shí)有發(fā)生,對下游的對變換和低溫甲醇洗單元的觸媒、操作等都帶來(lái)許多不良影響。通過(guò)在氣化裝置送往下游凈化裝置的兩根合成氣主管線(xiàn)上分別增加合成氣圖2新過(guò)濾器結構簡(jiǎn)圖分離器及合成氣過(guò)濾器,來(lái)除去水煤氣中夾帶的水2.9關(guān)鍵手動(dòng)閥改造份和灰份,減少和避免對下游變換裝置觸媒造成的氣化裝置多數閥門(mén)壓力等級高、尺寸大,使用一損壞。段時(shí)間后,由于閥芯結垢開(kāi)關(guān)一次閥門(mén)勞動(dòng)強度大,粗合成氣由水煤氣分離器的中部進(jìn)入,氣體折耗時(shí)長(cháng)為了降低操作人員的勞動(dòng)強度,提高效率需流向上,與來(lái)自變換的高溫變換冷凝液噴淋接觸,通將以上各閥門(mén)的執行機構調整,將部分關(guān)鍵手動(dòng)閥過(guò)設置在水煤氣分離器內部的旋風(fēng)分離裝置后,去門(mén)改為電動(dòng)或液動(dòng)。除合成氣中夾帶的水滴和細灰,并被收集在水煤氣2.10脫氮塔分離器底部減壓后送至高壓閃蒸罐處理。由分離器由于全廠(chǎng)水平衡系統問(wèn)題,氣化裝置外排廢水頂部離開(kāi)水煤氣分離進(jìn)入合成氣過(guò)濾器,自上而下量較小,廢水中的COD和氨氮較高,且污水中心的通過(guò)由瓷球構成的濾床層后,夾帶的細灰被滯留在處理能力有限導致全廠(chǎng)廢水系統運行困難存在極床層之上,合成氣由過(guò)濾器底部出口離開(kāi)設備后送大的運行風(fēng)險。為了減輕污水中心的壓力,通過(guò)氣化往變換系統。污水脫氨改造,脫出廢水中的氨氮來(lái),降低氣化裝置2.8激冷水過(guò)濾器改造外排廢水中的氨氮。從實(shí)際使用情況來(lái)看,在保證進(jìn)原設計的兩臺激冷水過(guò)濾器,為一開(kāi)一備,但是口灰水pH在11以上時(shí),脫氨效果較好,可以保證在由于此過(guò)濾器結構較為復雜,1立方米的過(guò)濾器容氨氮的脫除值在100ppm以上。積偏小,在使用過(guò)程中易堵塞,過(guò)濾器在短期內切換3結論就變得頻繁,使用低壓灰水沖洗達不到預期效果,然氣化裝置經(jīng)過(guò)三年來(lái)的改造和整頓,使得系統中的制約了氣化爐的使用壽命。通過(guò)新增一臺激冷在生產(chǎn)中暴露出的設計、設備等問(wèn)題和薄弱環(huán)節得水過(guò)濾器,并改進(jìn)了過(guò)濾器的結構型式,解決了激冷到了解決,生產(chǎn)運行穩定,各項消耗指標也得到大幅水過(guò)濾器的堵塞問(wèn)題。新舊激冷水過(guò)濾器的結構型度的下降,但中國煤化工渣、激冷室帶式對比見(jiàn)下圖1和圖2,建議激冷水過(guò)濾器最好采用水、合成氣管CNMH在以后的運倒置籃式結構。行過(guò)程中完善、解決。