德士古气化装置运行总结

德士古气化装置运行总结许令奇，陈迎(安徽淮化集团，安徽淮南232038)2002-11-16

淮化"18·30”工程是新建的一套年产180kt合成氨、300kt尿素的生产装置。其中气化局部采用美国德士古公司水煤浆加压气化工艺，是国内继山东鲁南化肥厂、上海焦化、渭河化肥厂之后投运的第四套水煤浆加压气化装置。装置包括二套磨煤系统、三台气化炉及一套灰水处理系统。气化炉为二开一备。气化压力为4.0MPa，生产能力为1264km3／d的H2+CO气。装置于2000年8月进行化工试车，至2002年4月已运行一年半时间，其间对系统进行了大小几十项改造，并成功地进行了义马煤中配入华亭煤、石油焦的试烧工作，运行显示该装置具有生产能力大，平安稳定，操作弹性大的优点，截止2002年4月，已累计生产合成氨250kt。1

试车及气化装置运行情况1.1

制浆试车

1999年11月对制浆系统首先进行试车，通过对磨机加棒级配的变化和对添加剂量的调整，制出了完全符合德士古气化要求的水煤浆，磨机试车制浆的级配见表1。1.2

气化试车

气化装置于2000年8月9日进行单台炉试车。分二个阶段，第一阶段(2000.8.9～8.17)单台气化炉60％负荷运行，合成气放空到火炬，该阶段九天时间，3＃气化炉投料5次，全部取得成功。第四次停车时，在未换德士古烧嘴，未重新升温的情况下，连投成功。化工试车第二阶段(2000.9.19～10.9)，启动二台气化炉，合格煤气进入下游工序并打通合成氨流程，转入试生产阶段。1.3

装置运行情况及技术指标

气化装置从2000年8月9日第一次投料起，至2002年4月，3台气化炉共投料78次，累计运行23861h，单炉连续稳定运行时间为1154h，一年多来三台气化炉的开停车情况见表2，造成气化炉停车原因见表3。运行过程中，针对出现的问题，对装置进行了几十项技术改造，积累了较为丰富的经验，并分别于2000年11月进行了义马煤配入50％华亭煤的试烧，2002年3月配入20％石油焦的试烧工作，皆取得了成功。另外，公司还在试验室进行了数十种配煤的成浆试验，为更进一步拓展德士古气化用煤打下了根底。气化炉运行具有代表性的技术指标见表4。2

煤质情况

德士古煤气化工艺的特点之一是对煤种的适应性广。但从国内四个生产厂家运行情况来看，要保证系统长周期、稳定运行，煤质的好坏有很大的影响。确切地说灰分低、灰熔点低、粘温特性好的煤比拟适应德士古气化。我公司设计用煤为义马煤，义马煤成浆性较好，但灰分、灰熔点较高，且煤质极不稳定，所以开车不久，我公司就在义马煤中掺入50％华亭煤试烧并取得成功。进入2001年后，义马煤煤质逐渐恶化，灰分高时可达30％，灰熔点高达1400℃，严重制约了气化装置正常运行，表现为1＃、3＃炉下降管烧结，气化炉炉砖蚀损严重，锁斗循环泵运行质量大大下降，捞渣机掉链频繁，灰水系统运行困难，给整个生产和管理带来极为被动的局面。为此我公司及时调运一批石油焦，掺入义马煤中，使整个原料的灰分下降到17％～20％，灰熔点在1250～1300℃，逐渐使生产恢复正常。3

锁渣系统运行情况

锁渣系统运行质量与煤质和气化工艺状况有很大关系。运行一年多来，遇到的问题主要有以下几个方面。

3.1

破渣机密封漏大

破渣机填料原来采用聚四氟乙烯填料。从使用效果看，不太理想，后改为石墨填料，效果较好。工况稳定时，破渣机运行较稳定。当操作炉温较低或烧嘴异常造成偏喷时，有大块渣落下，造成破渣机负荷波动大，损坏密封填料，造成轴封漏。3.2

锁斗循环泵损坏、排渣阀(XV1310)漏大

锁斗循环泵由于煤质原因，6台泵泵体先后都出现裂纹。自开车以来由于义马煤灰分一直都居高不下，渣量多，热负荷大，锁斗水温比设计值高40℃左右，锁斗循环泵运行工况较差，运行质量下降，并经常出现机封漏大的情况，给生产带来不安定因素。同样，因煤质不稳定，渣量多，且时常有大块渣，锁斗水温高，对排渣阀XV1310冲刷严重，造成XV1310密封面损坏，XV1310泄漏大，被迫单炉停车。3.3

破渣机上渣架桥

破渣机上架桥有两种情况，一种为细渣架桥；另一种为有大块渣落在破渣机而架桥。对前一种架桥的处理一般采取翻开泄压阀XV1315，利用差压形成短时间大量水流通道，把渣带下来，处理效果较好；但对后一种架桥这种处理效果不太明显，采用P1407反冲水效果较好。架桥严重时，两种处理手段都不能奏效，需及时停车处理。3.4

捞渣机掉链

捞渣机掉链是因为负荷过大或是有大渣夹在导轮上，使链条受力不匀，导致掉链。掉链处理较为困难，要翻开渣池仓门，人工进去去除积渣，才能使链条复位，一般需1～2h，这时锁斗处于集渣状态，必须减负荷才行。

我公司因煤质原因，锁渣系统运行质量不太好。开车一年多来，有7次因锁渣系统故障而停车，占开停车总数的10％左右。4

灰水处理系统运行情况

灰水处理系统对稳定气化操作很关键。我公司灰水系统采用二级闪蒸，流程简单，操作方便，且气化炉排黑水和碳洗塔排黑水分开进高压闪蒸罐，很好地解决了气化炉和碳洗塔共用同一黑水排放总管而使碳洗塔黑水管线堵的现象。但长时间运行时，闪蒸罐及管壁出现结垢，真空闪蒸除沫器堵塞严重。操作不稳定时，壁垢脱落堵塞管道或卡住阀门，导致闪蒸罐液位高、满人换热器，使换热器效率变差，灰水质量下降，影响系统的稳定运行。一般运行3个月必须停车清理闪蒸系统，这已成为影响系统长周期运行的关键因素之一。5

烧嘴寿命

气化喷嘴是德士古煤气化工艺的核心设备，喷嘴运行初期，雾化效果好，气化成分稳定，系统工况稳定。运行到后期，喷嘴头部变形，雾化效果不好，气体成分变化较大，有效气成分下降，特别是发生偏喷时，使局部温度过高，烧坏热偶，严重时，发生窜气，导致炉壁超温。喷嘴的运行质量和使用寿命直接决定气化运行周期。我公司由于煤质等原因，喷嘴使用寿命偏低，运行时间最长的不到2个月，最短时只有7天，严重制约了系统的长周期运行。延长喷嘴的使用寿命，已成为目前急需解决的问题，目前我们正在对烧嘴进行改造，其使用效果要待以后实践来证明。6

耐火砖寿命

换一次向火面耐火砖，拆卸、筑炉、烘炉、检查、试压用时近二个月，严重影响备炉工作，所以必须选用较好的耐火砖，筑炉时严格把好质量关，使用过程中严格控制气化炉操作温度，尽量延长耐火砖的使用寿命。我公司三台炉砖全部使用法国萨瓦公司生产的铬铝锆砖，使用效果较好，至今三炉耐火砖使用时间都在8000h左右，炉砖使用情况见表5。

影响气化炉耐火砖使用寿命的因素很多，根据我们的经验主要有以下几方面。

(1)煤质

煤中灰分含量高，渣多，对炉砖的冲刷大，在其他工艺条件相同的情况下，其使用寿命就短。

(2)烧嘴

烧嘴运行质量对炉砖的影响很大，特别是烧嘴偏喷时，造成炉砖局部温度过高，局部砖蚀损相当严重。

(3)操作温度

在正常生产条件下，耐火砖外表有一层煤渣层，温度低时渣层较厚，温度高时渣层较薄，适当的渣层可以减缓气体和熔渣的冲刷。

(4)开停车次数

开停车时，炉内温度存在一个由低到高或由高到低的过程，温度变化太快、太大，对耐火砖是非常有害的，有时甚至会导致耐火砖因受力不匀而开裂损坏，故生产过程中应尽量做到减少开停车次数。

进口砖价格昂贵，用国内砖替代进口砖已势在必行，其他厂家都已成功试用了国内生产的耐火砖，效果较好，这方面工作我们也正在做。7

存在问题

7.1

煤质问题

从开车以来，煤质问题一直困绕着我们。从理论上说，德土古气化对煤种的适应性较广，但在实际运行中，要保证系统长周期稳定经济运行，煤的质量是一个至关重要的因素。具体地说，灰分小于15％，灰熔点小于1300℃，成浆性能好的煤比拟适合气化。煤中的灰分虽不直接参加气化反响，但要消耗反响热，增加氧耗、煤耗。德土古气化为液态排渣，灰熔点高，操作温度就高，不利于经济运行。改变煤质状况，用适宜的原料煤替代义马煤已成稳定生产、保证气化长周期、经济运行的当务之急，这方面的工作我们一直在做，并取得了一定的成功经验。7.2

中心氧量偏低，且无调节手段

国内四个德土古气化厂家采用的喷嘴都为三通道结构，中间一层走煤浆，中心和外层走氧气。中心氧有提高煤浆雾化效果、控制黑区长短的作用。所以中心氧量应是可调节的。根据经验，中心氧量应占总氧量的8％～20％，最正确值在12％左右，我公司中心氧偏低，满负荷时缺乏8％，且无调节手段，运行时对烧嘴使用寿命、炉砖、有效气体成分、碳转化率都有影响。为解决这一问题，我们做了以下改良：(a)外环氧管增加一个限流孔板；(b)撤除中心氧管上截止阀；(c)扩大烧嘴中心氧管口直径。改良后取得了一定的效果，使中心氧占总氧流量的10％。7.3

碳洗塔带水

和国内其他三个厂家一样，我公司在开车后，一直存在着碳洗塔带水问题，表现为变换炉之前煤气别离器别离冷凝液量大，合成气中灰含量大，带入变换炉后，影响变换催化剂的活性，降低了催化剂的使用寿命。经过总结分析后，对碳洗塔作了以下改造：(a)筛板扩孔，筛孔由φ6mm扩到φ7mm，增加筛孔面积，降低气体穿孔速度；(b)增加一组除沫器，将除沫器由原来的三组改为四组。经改造后效果较明显，但能否彻底地解决带水问题，还有待以后实践来验证。7.4

烧嘴问题

屡次烧嘴损坏拔出后都发现存在以下问题：(a)烧嘴头部端面有烧裂痕迹；(b)中外两套管管口龟缩在一起，造成氧气走偏流。针对以上情况，我们从两方面着手改造；一是增大中心管口通径，减小阻力，增大中心氧量，使火焰黑区变长