陕西兴化30万t/a合成氨、30万t/a甲醇大项目采用煤投多元料浆气化工艺,自2011年10月开车试运行以来,曾多次发生停车、跳车泄漏事故。经过试运行期的摸索,并向国内同类装置借鉴和学习,对工艺装置进行了一系列的优化改造。
1.制浆系统改造
原料煤含水量高,进入煤储斗及磨机进口时往往造成架桥堵塞,在气化双套系统运行的情况下,多次导致煤浆中断,气化被迫停车,严重影响了全系统的平稳运行。同时磨机跑浆后,大量的煤浆溢流至制浆厂房地面,只能用水冲至废浆槽,而废浆槽没有设计抓渣机,废浆的处理也成为一个难题。
通过提高煤场管理,加强化工用煤的存储,减少外水含量,控制内水含量,保证来煤总水含量在13%以下;在煤斗及磨机进口处安装空气炮,在制浆系统开车时先加水再加煤,停车时先断煤再停水,有效杜绝了架桥堵塞现象;在废浆池上安装1台竖式渣浆泵,将废浆用水稀释后,直接送至磨机进口作制浆水用,通过对废浆的循环再利用,有效节约了成本,并改善了环境卫生。
2.烧嘴尺寸改进
在开车初期运行过程中,烧嘴压差小,只有0.10 MPa,灰渣中残炭高,有效气成分偏低(72.46%)。经过与烧嘴厂商多次沟通,对烧嘴进行了改造,扩大烧嘴中心管尺寸,调整喷口距离,并在日常的运行中适当加大中心氧量的比例(由16.5%提高到17.2%)。改造后压差提高到0.21 MPa,有效气成分提高到76.10 %,灰渣含量由41.9 % 下降到8.41%(数据取自日常生产中半负荷下的瞬时值)。
3.渣口堵塞
该套气化装置是按照华亭煤设计,灰分含量控制在12%以下,灰熔点流动温度要求低于1270 ℃。但在冬季用煤紧张的情况下,掺烧了一些灰分较高的混煤,导致气化炉渣口多次堵塞,气化炉拱顶温度超温,并在运行过程中连续出现破渣机上方架渣的现象,被迫停车人工清理。经过论证分析后,更换为灰熔点及灰分含量低的神木锦界煤,彻底解决了渣口堵塞架渣问题。
4.捞渣机改造
锁斗程序运行过程中,锁斗排渣后,溢流阀很快打开,来不及沉降的渣水及搅起的灰渣自溢流阀进入破渣机水箱,很容易堵塞渣池泵进口管,甚至拌断水箱搅拌器,在此情况下气化炉必须低负荷运行,锁斗手动间歇排渣,打开人孔修理搅拌器,冲洗泵进口管路。这种情况多次发生,造成产量不稳定,现场环境受到污染。经过与设计院协商,将2个溢流阀进口管分别提高约800 mm,保证只有上层清液进入水箱。同时根据设备厂家的建议对捞渣机的操作做了一些严格规定。
5.气化冲洗水改造
在日常运行过程中,气化系统耗水量大。为防止有害物质的累积和灰水处理系统外排量大,将煤浆回流管及黑水过滤器冲洗水由原水改为低压灰水。改造后减少了灰水外排,解决了原水因压力低无法到达气化炉头的问题。
6.气化相关电仪的改造
(1)将气化黑水及激冷水流量计测压点由侧边转到正上方,避免了因灰渣在膜片上结垢而导致的指示不准;
(2)将抽引蒸汽的孔板差压流量计取压管由侧边改为偏离重垂线45°的管道上方,提高蒸汽流量测量的准确性;
(3)由于锁斗循环泵机封泄漏,常使黑水泄漏至捞渣机电柜,进而导致失电停车。经将捞渣机电柜移至气化框架2楼后,彻底解决了此问题。
7.灰水处理系统缓冲罐的改造
在满负荷运行时,由于气化及洗涤黑水带渣量大,并在减压1.0 MPa后随即通过缓冲罐进入灰水处理高压闪蒸罐闪蒸,大量渣水持续对缓冲罐堵板冲刷腐蚀,堵板很快被击穿,大量黑水泄漏,严重威胁装置的安全、平稳运行。经过将黑水缓冲罐加长至原来的3倍后,使用周期大大延长,1个运行周期检修时,缓冲罐基本完好。
8.除氧水泵进口管改造
由于黑水经过三级闪蒸后温度仍然很高,与变换系统送来的碱性汽提水在除氧水槽内经低闪气汽提混合后,大量的Ca2+、Mg2+在泵进口相对静止的条件下发生结垢沉降,导致泵进口管严重堵塞,甚至卡塞转子,引起泵汽蚀振动损坏,严重时导致气化系统停车。改造时在泵进口重新配管,将原水及低压灰水分别引至各泵进口,保证泵进口压力在0.2 MPa以上。同时对工艺做了一些严格规定:
(1)提高真空闪蒸罐液位,由开始控制的45%提高至75%,延长黑水停留时间,降低黑水温度;
(2)现场每1 h测1次轴承温度及振动情况,若温度涨至70 ℃以上或振幅大于10 mm/s,应立即停泵;
(3)泵进口过滤器每2天清洗1次,并复位记录;
(4)严格按照规定对系统添加絮凝剂及分散剂,并记录添加量;
经过一系列的工艺调整,泵进口压力稳定,汽蚀状况消失,滤网结垢也较轻,除氧水泵的运行周期由原来的不到1个月延长至2个月。
9.低压灰水用户改造
由于外排水量大,且水中氨氮含量高,致使污水处理不达标,同时又需要补充大量原水来置换,而制浆系统冲洗及制浆水要求不高。将低压灰水配管至制浆水泵出口及现场,有效利用了低压灰水,在运行初期取得了一定的效果。
该套气化装置经过1年的试运行与改造,工艺逐渐趋于平稳,运行周期明显延长,减少了停车次数,节约了成本,提高了经济效益。到目前为止达到满负荷90 m3/h运行,合成气中有效气含量大于75%,比氧耗419 m3/km3(CO+H2),比煤耗640 kg/km3(CO+H2),气化残炭降低至10%以下,各项指标均达到设计值。但是随着装置运行时间增长,不可避免地出现堵塞、结垢,设备管道磨损和一些潜在的隐患也逐渐暴露出来,有待后期进一步改造、优化。