金屬濾芯在殼牌氣化爐除灰系統中的應用

技術(shù)創(chuàng )新管理107金屬濾芯在殼牌氣化爐除灰系統中的應用孫衛軍(中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司內蒙古鄂爾多斯017209)摘要:高溫高壓過(guò)飛灰濾器是殼牌煤氣化裝置的關(guān)鍵組成部分,濾芯做為飛灰過(guò)濾器的核心部件,其自身性能直接關(guān)系到高溫高壓飛灰過(guò)濾器運行狀態(tài)。本文主要介紹高溫高壓飛灰過(guò)濾器工藝原理及流程,重點(diǎn)說(shuō)明金屬濾芯在殼牌氣化爐除灰系統中的實(shí)際使用效果。關(guān)鍵詞:殼牌氣化爐金屬濾芯陶瓷濾芯高溫高壓飛灰過(guò)濾器一、使用金屬濾芯的背景神華殼牌氣化爐配套過(guò)濾器S1501設計余量偏小濾芯負荷較高,容易發(fā)生斷裂。殼牌煤氣化裝置濾芯的損壞是導致飛灰過(guò)濾器故障停車(chē)的主要因索,因此濾芯的性能水平是飛灰過(guò)濾器能否長(cháng)周期運行的關(guān)鍵。截止2013年1月神華殼牌氣化爐由于濾芯斷裂引起停車(chē)共16次，占停車(chē)總次數20%以上。陶瓷材料固有抗熱震性差、脆、韌性差等缺點(diǎn),決定陶瓷材料必將備新的材料取代。另外陶瓷濾芯價(jià)格過(guò)高,增加了裝置運行維護費用。二、過(guò)濾器基本結構及工作原理四、金屬濾芯運行狀況分析殼牌煤氣化工藝中主要去除飛灰的裝置是高溫高壓過(guò)濾由下表2在負荷相當的情況下新金屬濾芯首次使用差壓較器,含飛灰的合成氣進(jìn)人高溫高壓過(guò)濾器后,過(guò)濾下來(lái)的飛灰被陶瓷濾芯低2KPa,與陶瓷濾芯透氣率相當;在使用過(guò)程中由于下部的飛灰收集罐收集，合成氣從過(guò)濾器的上部排出進(jìn)入下一氣化爐內部水汽泄漏導致金屬濾芯差壓上漲，處理漏點(diǎn)后再次個(gè)工序。收集過(guò)飛灰的高溫高壓過(guò)濾器需要排除飛灰，飛灰通開(kāi)工金屬濾芯差壓穩定。過(guò)濾后的氣體通過(guò)洗滌塔洗滌后,水中.過(guò)高溫高壓過(guò)濾器下部的飛灰收集罐排除到飛灰放料罐，然后固含量均低于10ppm,過(guò)濾精度相當。進(jìn)入到飛灰汽提冷卻罐中進(jìn)行汽提，上部出來(lái)的氣體去火炬燒金屬濾芯在差壓較高負荷較高以及反吹氮氣中斷較長(cháng)的情掉,下部出來(lái)的飛灰排出,用槽車(chē)運走。況下仍然沒(méi)有發(fā)生斷裂,與陶瓷濾芯相比抗沖擊性更強。2012年11月11 日106單元由于濾芯損壞停車(chē)，停車(chē)后進(jìn)三、金屬濾芯試用周期(表1)人S1501檢查發(fā)現總共損壞12支濾芯,分別為1 組2支、2組2.支8組2支.9組3支、11組3支,其中4、5.6.7組為金屬濾芯,(176支清洗過(guò)- -次, 16支清洗過(guò)兩次)并未損壞。表1金屬濾芯試用周期使用周期(安裝時(shí)間-取出時(shí)間)|裝置名稱(chēng)金屬濾芯數量金屬濾芯狀態(tài)備注2010.11.22- -011.7.71組,共48支全新裝置正常停車(chē)檢修取出2011.9.7-2012.1.8105單元5組,240支.203支新,37支清洗過(guò)一次因陶瓷濾芯斷裂停車(chē)而取出2012.3.31- 2012.11.114組,192支76支清洗過(guò)--次,16支清洗過(guò)兩次因陶瓷濾芯斷裂停車(chē)而取出2012.7.14- 2013.6.1105單元|全套 15組,共720支裝置大修取出清洗表2金屬濾芯與陶瓷濾芯運行對比名稱(chēng)使用起止時(shí)間氧負荷(%)| 激冷氣量(Nm3/h)| 首次開(kāi) 車(chē)差壓(KPa)|穩定后差壓(KPa)| C1601 洗滌水固含量(pm)||金屬濾芯(720支)2012.7.14 2013.6872050008.419.3小于10|陶瓷濾芯(720支)2012.11.14- 2013.684%10.419中國煤化工表3金屬濾芯與陶瓷濾芯抗干擾能力對比「單元日期反吹氮氣中斷前濾芯差壓(KPa) 反吹氮氣中斷后濾芯差壓(KPa)MYHCNMHG荷濾芯損壞情況金屬濾芯「105| 2013.2.1925.330.387%未損壞「 陶瓷濾芯「 105 2008.824.128.280%損壞5支108化工管理2013年第6期圖1金屬讓芯旋用間12金屬地芯使用后全陽(yáng)村由圖1至圖4可以看出金屬濾芯使用后外表面薄膜層完整，未發(fā)生脫落，涂層厚度在150微米左右。陶瓷濾芯使用前100- 200微米使用后90- -150微米,有一定減薄。由圖5至圖8可以看出使用后金屬濾芯外表面為細小的煤灰所堵塞。內表面光潔,沒(méi)有發(fā)現明顯的腐蝕現象。濾芯差壓變化情況分析圖內營(yíng)業(yè)石便用前圖周資謝芯使用廚70001000， 5000一金國此芯使用餐000盤(pán)國志使用后宿1000陶瓷迪芯植用后2000選(w/min)15021圖5把目國出芯的外表面圖6使用后出藝的外表面濾芯壓差跟面速基本呈線(xiàn)形關(guān)系，金屬濾芯使用后的壓差比新濾芯的壓差增大一倍左右,比陶瓷濾芯低-倍左右。由圖9及圖10 可以看出氣化爐運行負荷在80%- -90%之間,金屬濾芯差壓較陶瓷濾芯低2KPa-3KPa。濾芯過(guò)濾精度分析灰樣種類(lèi)未過(guò)濾「金屬濾芯外側 陶 瓷濾芯外側|性能的原灰濾餅層.平均粒度D50,um72.5643.1923.928圖7使用茲源芯物內面m8使用府使芯的內表面由于現場(chǎng)裝置沒(méi)有濾后粒度分析儀，無(wú)法對濾材過(guò)濾精度進(jìn)行直接檢測。通過(guò)對金屬與陶瓷濾材表面粉塵粒度進(jìn)行分析，金屬濾芯外側粉塵平均粒度比陶瓷濾芯外側濾餅層的粒度要細小一些，這在一定意義上表明金屬濾芯的過(guò)濾精度達到或超過(guò)了陶瓷濾芯的水平。六、金屬濾芯試用評價(jià)金屬濾芯首次考核評價(jià)運行時(shí)間從2010年11月22日起，運行裝置為106單元,安裝濾芯1組48支(整套裝置共計15組720支),至2011年7月7日整套裝置大修停車(chē)取出濾芯,期間圖9金同馳芯國10陶空出芯裝置停車(chē)6次,濾芯累計運行時(shí)間4636小時(shí),氣化系統最高氧2012年1月8日105單元因S1501濾芯斷裂停車(chē)，檢查發(fā)負荷90%,濾芯運行狀態(tài)良好。過(guò)濾系統操作壓力3.8MPa,操作現陶瓷濾芯斷裂6支，其中安裝了5組金屬濾芯,(203支新,37溫度270C,合成氣量149000Nm/h, 反吹氣壓力7.6MPa,反吹氣支清洗過(guò)一次)沒(méi)有斷裂。在陶瓷濾芯大面積損壞的情況下,金溫度 202C，,初期使用時(shí)壓差12-13KPa,使用1個(gè)月后穩定在22屬濾芯并未損壞,說(shuō)明金屬濾芯強度更高抗沖擊性強,更適在條KPa-23KPa,過(guò)濾后含塵量小于l0ppm。運行數據與使用進(jìn)口陶件苛刻的環(huán)境下運行。瓷濾芯相當。根據首次運行者核數據及使用后濾芯解剖分析結果，濾芯五金屬濾芯使用前后的表面及微觀(guān)形貌分析過(guò)濾精度、結構強中國煤化工運行要求。2011年9月YHCNMHG屬濾芯經(jīng)清洗后濾芯外觀(guān)特征變化由下圖可以看出使用后的濾芯外形依然保持平直狀態(tài),濾加上4組全新金屬濾芯(合計192支)混合10組清洗后的陶瓷芯上部有一定磨損痕跡,與陶瓷濾芯相比,磨損情況相對較好。(下轉第122頁(yè))122化工管理2013年第6期表1-3燒結機煙氣脫硫石膏 與電廠(chǎng)脫硫石青比較表序號下比較項目.位「國際國內本項目本項目燒結脫硫石音電廠(chǎng)脫硫石開(kāi)備往一自由水含量 <10%<10%取決于紫池結晶生成物控制及真空皮帶脫水機奴果。旨標指標設計值|實(shí)測值備注G.S04-2H20個(gè)>91.5%>90%燒結煙氣含塵量不到電廠(chǎng)煙氣含塵量的-半.燒結脫硫煙氣二氧化疏含量mgNm 1500 2000 2000 10-0石膏中染質(zhì)成分低于電廠(chǎng)脫碗石膏。系統脫硫率≥92≥92 93-97外排2C度C0Mmghi_CaS03.12H20.1%<0.35%5燒結煙氣氧含量約10-15%， 電廠(chǎng)煙氣中氧含量約鈣硫比CG.S .6% .燒結脫硫石脊氧化效果更好。系統可率.%「 ≥98≥95≥98 99.36pH值5-8石灰石消耗山l 1.781 | 179.1.9 L 1.781 」CcC0含量90%6其它酸性物報耗)F<00pm <100pm通過(guò)廢水排出控制-顏色灰白白色燒結煙氣中含有氧化鐵，含量過(guò)高會(huì )影響到石音顏色。工藝水耗量1t| 19.723 | 2103721.037| 18.408耗W'hMh 1667 1955 195 1672|「<85四、脫硫系統運行指標接近國際先進(jìn)水平_9[ S02元允許排放濃度 myNm' ≤100 ≤60] ≤20 I 16-181粉塵排放myNXm <45 ≤100≤50 29國內外同類(lèi)項目主要技術(shù)指標比較見(jiàn)表1-1。脫硫裝置運行表1-2脫硫裝置運行成本分析表成本分析見(jiàn)表1- -2。燒結脫硫石膏與電廠(chǎng)脫硫石膏比較見(jiàn)表1-_序號項目單位數量備注_燒結機面積360五、石灰石-石膏濕法(空塔噴淋)煙氣脫硫技術(shù)推廣模脫硫裝置總投資.|_ 萬(wàn)脫硫裝置年運行時(shí)間\時(shí)8140式建議燒結機年產(chǎn)量_ 萬(wàn)噸建議燒結機煙氣脫硫采用EPC+C即總承包+托管運營(yíng)全壽煙氣SO2濃度(標態(tài),實(shí)氧) .mg/Nm°_ 2571命周期服務(wù)模式。此種模式的實(shí)施會(huì )帶來(lái)如下特點(diǎn):煙氣量(標態(tài),實(shí)氧)Nm/h6350001)目前國內燒結機煙氣脫硫工藝技術(shù)種類(lèi)繁多,魚(yú)龍混雜，裝置脫硫效率%93.2裝置S02脫除量十Ve12382如由總承包公司負責脫硫項目的建設和運營(yíng),其所采用煙氣脫硫煙塵濃度mg/Nm’T 100工藝技術(shù)則必需成熟。否則,總承包公司必須對自己所采用工藝10姻塵脫除效率70技術(shù)存在的缺陷“買(mǎi)單”。這也從根本上杜絕了個(gè)別公司對自己脫煙塵脫除量|v/a362.23硫技術(shù)推廣不負責任的浮夸行為。12吸收劑年消耗成本萬(wàn)元/a573.33吸收劑消耗量2.7092)由專(zhuān)業(yè)的脫硫公司負責運營(yíng)管理,能從技術(shù)角度上確保脫吸收劑單價(jià)「元260.00購細粉硫設施系統穩定、經(jīng)濟運行,確保燒結機煙氣脫硫后達標排放。從3水耗年成本_ 萬(wàn)元22.79電廠(chǎng)的脫硫設施運營(yíng)多年情況來(lái)看,還是有不少項目因為運營(yíng)不耗水量t/t28水單價(jià)|元1.00夠專(zhuān)業(yè),導致脫硫系統無(wú)法正常穩定運行,甚至因運營(yíng)不當導致14電耗年運行成本萬(wàn)元871.05整個(gè)系統部分設備腐蝕、管道堵塞,導致脫硫設施無(wú)法運轉。電耗量kW.v/hT 16723)脫硫公司之間競爭激烈,利潤空間+分有限,存在惡性競電價(jià).元/kW.h 0.645運行人員年成本72.00爭的現象。由總承包公司負責建設和運營(yíng),一方面可避免低于建運行人員數量上人造成本價(jià)中標的惡性競爭,另一方面約束總承包單位必須選用合運行人員年工資萬(wàn)元/年3.6格的、質(zhì)量可靠的設備。否則,運營(yíng)時(shí)會(huì )付出雙倍的代價(jià)。16維修費(固定資產(chǎn)投資的4%)|萬(wàn)元198.324)《國務(wù)院關(guān)于落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀(guān)加強環(huán)境保護的決定》指出:.17年運行成本1737.4918SO2脫除成本元/kgSO2 1.403“推行污染治理工程的設計、施工和運營(yíng)一體化模式，鼓勵排污單19建設后獲取的收益j元61.62位委托專(zhuān)業(yè)化公司承擔污染治理或設施運營(yíng)”?！秶鴦?wù)院關(guān)于印發(fā)20副產(chǎn)石膏銷(xiāo)售收入節能減排綜合性工作方案的通知》中指出:“組織開(kāi)展煙氣脫硫特副產(chǎn)石膏產(chǎn)量.二tla41080許經(jīng)營(yíng)試點(diǎn)”,促進(jìn)實(shí)現“十--五”規劃綱要提出的二氧化硫削減副產(chǎn)石膏單價(jià)|元/15.0021FGD年實(shí)際運行費用|萬(wàn)元1675.87目標,提高煙氣脫硫設施建設和運行質(zhì)量。由此可見(jiàn),推廣EPC+C22S02脫除費用_元/kgSO2 1.353全壽命周期服務(wù)模式符合國家現行政策要求。增如每噸燒結礦成本4.655(上接第108頁(yè))濾芯組重新投用煤氣化裝置105單元，同期,106單元使用全新置氧負荷均基本穩定在87%,過(guò)濾系統操作壓3.8MPa,操作溫度進(jìn)口陶瓷濾芯,兩套裝置對比運行。兩套裝置氧負荷均基本穩定270C, 合成氣量150000Nm3/h,反吹氣壓力7.6MPa, 反吹氣溫度在85%，過(guò)濾系統操作壓3.8MPa,操作溫度270C，合成氣量202C。初期使用時(shí)壓差8-10KPa,說(shuō)明金屬濾芯流通能力達到或150000Nm3/h, 反吹氣壓力7.6MPa, 反吹氣溫度202C,105單元優(yōu)于進(jìn) 口陶瓷濾芯。此狀態(tài)持續約34天,后因105單元氣化爐初期使用時(shí)壓差15 KPa-16KPa，比106單元低2KPa左右,說(shuō)水冷璧 出現泄露,導致大量水蒸氣進(jìn)入S1501過(guò)濾單元,導致壓明金屬濾芯流通能力達到或優(yōu)于進(jìn)口陶瓷濾芯。此狀態(tài)持續約差升至 18 KPa-中國煤化工30多天,后因105單元氣化爐水冷壁出現泄露,導致大量水蒸氣現場(chǎng)應用考HCN MH蝕金屬濾芯的過(guò)進(jìn)入S1501過(guò)濾單元,導致壓差升至30KPa -32KPa,并一直處濾效率、 過(guò)濾精比舊w心劉心口陶瓷濾芯的同于穩定狀態(tài)。等效果,完全可以滿(mǎn)足煤氣化裝置長(cháng)周期穩定生產(chǎn)運行的要求。2012年7月14日105單元S1501全部更換為金屬濾芯,裝