GSP氣化裝置過濾機運行問題分析及操作優化

李　蓉，蘇德林，黃　斌，張安貴

(神華寧夏煤業集團煤制油分公司，寧夏　銀川　750411)

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化工機械

GSP氣化裝置過濾機運行問題分析及操作優化

李蓉，蘇德林，黃斌，張安貴

(神華寧夏煤業集團煤制油分公司，寧夏銀川750411)

神寧集團50萬t/a煤基烯烴項目氣化裝置采用真空帶式過濾機對后系統高濃度黑水進行處理，由于黑水處理量大、黑水含固量高等原因，自氣化裝置四臺氣化爐同時高負荷運行以來，過濾機運行負荷超限、故障率高。本文對過濾機運行中出現的問題進行逐一分析，并從日常維護和檢修技改方面提出優化措施，以期實現裝置滿負荷、長周期穩定運行。

GSP氣化裝置；過濾機；分析；優化

神寧集團50萬噸/年煤基烯烴項目采用德國西門子GSP干煤粉氣化工藝技術[1]。該技術主要任務是在一定溫度和壓力下將原料煤粉在氣化爐內與氧氣和水蒸氣發生反應，制得后續裝置需要的原料氣。整個裝置由備煤、煤粉加壓輸送、氣化、除渣、氣體洗滌、黑水閃蒸、黑水處理、氣化公用工程和氣化廢水汽提單元組成[2]。

黑水處理單元是GSP氣化裝置的一個重要工段，它包括黑水閃蒸、黑水澄清處理、灰水循環等系統。過濾機是黑水澄清處理的一個關鍵設備，它主要用于將沉降槽絮凝劑沉淀后的高濃度黑水進行固液分離，濾液回收利用，濾餅外送。

過濾機的運行狀態決定了經沉降槽沉淀的渣漿是否能正常輸出，對沉降槽是否有足夠的空間、氣化爐能否保證長周期穩定運行起到至關重要的作用。本文結合神寧集團煤化工分公司烯烴公司GSP氣化裝置過濾機運行情況，就出現的一系列問題進行分析并提出優化措施。

1　過濾機結構簡介

膠帶式過濾機主要由橡膠帶、真空盒、驅動輥、從動輥、改向輥、膠帶支承輥、膠帶支承滑臺、進料分布器、刮料板、濾布糾偏裝置、驅動裝置、濾布洗滌裝置、膠帶洗滌裝置、機架等部件組成[3]。主要的技術參數如表1所示。

表1　過濾機主要的技術參數Table 1　Filter the main technical parameters

環形膠帶主要由電機經減速后的驅動頭輪帶動連續運行，濾布鋪敷在膠帶上與之同步運行，膠帶與真空盒滑動接觸(真空室與膠帶間有環形磨擦帶并通入水形成水密封)，當真空盒接通真空系統時，在膠帶上形成真空抽濾區，料漿由布料器均勻地布在濾布上，在真空的作用下，濾液穿過濾布經膠帶上的橫溝槽匯總并由小孔進入真空室，固體顆粒被截留而形成濾餅，進入真空的液體經氣液分離器排出，最終實現固液分離[4]，結構如圖1所示。

圖1　過濾機結構簡圖

2　過濾機運行常見問題及原因分析

GSP氣化裝置黑水單元現有六臺過濾機，廠家為核工業煙臺同興實業有限公司，規格為DU42/3200[5]。原設計每個沉降槽對應兩臺過濾機，1開1備，因后期增加4#沉降槽，而過濾機沒有相應增加，所以在運行中暴露出諸多問題。

2.1過濾機負荷大

原設計過濾機3開3備，在4臺氣化爐同時運行的狀態下，需要啟動5臺過濾機最大負荷運行，但沉降槽電流有上漲時，需時不時開六臺過濾機。表2是過濾機設計與實際運行數據對比。

表2　過濾機設計與實際運行對比Table 2　Filter design and actual operation

從表1中可以看出，一臺過濾機實際產濾餅量是設計值的2.5倍，在實際運行中每臺過濾機的上料量僅為30～35m3/h，過濾機上料較稠，濾餅厚度在20mm左右，最厚為50mm，濾餅量60～80t/h，嚴重超出過濾機的設計負荷，造成過濾機頻繁跑漿，設備維護難度大。

造成過濾機超負荷的原因主要有以下幾點：

(1)黑水含固量高。根據GSP氣化爐原設計煤種灰分為12.8%，黑水含固量0.9717wt%(108m3/h×0.9717%×4爐=4.02t/h)，實際使用煤種灰分為15%～18%，2014年1-4月餅車過磅數據平均值為71.5t/h(含水60wt%)，因此過濾機處理黑水含固量增加71.5×40%-4.02=24.58t/h(干基)。

(2)合成氣帶灰大。GSP氣化爐合成氣出口帶灰、帶渣較多，后期優化流程增加鼓泡塔，將合成氣中攜帶的細渣、細灰帶入黑水處理系統，新增鼓泡塔后，每臺氣化爐細灰排放量約3t/h，4臺爐運行相當于增加了12t/h濾餅量。

(3)黑水閃蒸設計不合理。主閃黑水中攜帶的細渣量遠超出設計值。

2.2濾布壽命短

GSP氣化爐燒嘴國產化后，黑水系統渣少餅多，導致黑水系統含固量高，閥門、管道磨損嚴重，沉降槽、過濾機超負荷運行。而過濾機進料閥門內漏問題一直未得到解決，為了滿足生產需要，日常運行中，過濾機大多處于6臺全部啟動的狀態，無備機，濾布承壓量大。

同時黑水泥漿中含雜質較多，長周期運行的濾布磨損嚴重，濾布破洞、打折、撕裂等情況頻發，濾布壽命短，導致真空度降低，過濾機頻繁跑漿，泥漿進入真空盒，損壞密封膠帶、真空泵。此外，濾布接口焊接質量不過關，濾布接頭易開裂，更換頻率高，更換后的濾布因過濾機入口煤泥溫度高，廠房內溫度大，濾布縮水嚴重，在運行三四天后寬度縮短100mm左右，平均每兩個月需要更換濾布一床，六臺過濾機平均每月需要更換兩床濾布。

2.3故障率高

過濾機超負荷運行，導致故障率高。

(1)過濾機濾布縮水嚴重，更換頻次高；

(2)過濾機濾布托輥壓彎情況頻發，現場經常出現托輥軸承支架壓塌情況，偶爾會出現驅動輥齒輪箱內齒輪磨損嚴重；

(3)糾偏裝置運行不穩定。經常出現糾偏開關不動作或者動作之后不歸位、糾偏桿斷裂等情況，導致糾偏系統失效，濾布打折甚至撕裂，占濾布損壞總數的70%；

(4)過濾機下料口刮板磨損，頭輪處掉渣，堵塞過濾機一層地溝；

(5)過濾機跑漿，造成真空泵分離罐內結硬塊渣，堵塞分離罐底部，造成過濾機真空泵噴水。

綜上可得，過濾機設備維護難度大，故障頻繁，平均每月有15天左右對過濾機進行檢修，目前的運行情況無法確保整個生產裝置的長周期、穩定、高效運行。

2.4現場衛生差

造成過濾機現場衛生差的主要原因就是現場積渣嚴重和廠房內水汽大。

(1)現場積渣嚴重。由于過濾機沖洗水壓力不足、澄清槽溢流量不合適等，造成過濾機底部積渣較多，嚴重影響現場文明衛生，另外需花費大量的時間進行沖渣，不僅增加了操作人員的勞動強度，還影響了對過濾機的巡檢質量，使過濾機故障頻次增加；

(2)廠房內水汽大。由于生產運行過程中工藝介質溫度高，冬季廠房內外溫差大，水汽霧化嚴重?，F有軸流風機不能滿足廠房內水汽流通要求，造成廠房內霧氣大、能見度低、地面積水、墻面返潮等，嚴重影響真空過濾機廠房正常文明生產及設備日常操作和維護保養，安全隱患較大。

2.5檢修頻次高、備件消耗大

過濾機檢修頻繁，無法確保整個生產裝置的長周期、穩定、高效運行。表3統計了2014年1-6月過濾機檢修頻次，從表中可以看出過濾機平均每月有20天左右對過濾機檢查檢修，備件消耗量大。尤其濾布、摩擦帶、托輥、托輥軸承需經常更換，根據濾布單價34700元，托輥單價1800元，摩擦帶單價780元，過濾機平均每月需耗資最低為7萬元，備品費用昂貴，經濟不劃算。

表3　過濾機檢修頻次匯總Table 3　Filter maintenance frequency

2.6管理及個人操作問題

車間及各班組對過濾機的重視不足，未設立完善的培訓方案，加之人員波動頻繁，班組普遍在過濾機放置缺乏操作經驗的新員工，在處理突發情況時，處理能力欠缺，貽誤了處理問題的最佳時機；同時車間未設立合理的獎懲措施，對于精心維護、長時間未出現問題的班組及個人沒有肯定或獎勵，面對過濾機現場惡劣的工作環境，員工的努力未得到認可，不能激發員工的工作熱情，致使對過濾機的維護工作不到位。

3　過濾機運行維護及操作優化

3.1加強設備技改技措

針對過濾機負荷大、濾布壽命短等問題，在原有設備基礎上新增兩臺80m2過濾機F-27901A/B，以滿足7開1備要求，且單臺過濾機滿足上料量95m3/h，最大115m3/h的處理要求，保證氣化爐長周期穩定運行。增加兩臺過濾機后，可降低單臺過濾機負荷，減少故障。根據具體運行情況進行備用，具體如表4所示。

從表4可以看出，改造后過濾機運行負荷均與設計正常負荷持平。同時進一步提升濾布材質，由無紡布改為九五布或其他材質，減少縮水和打折，并改變濾布接頭連接形式，由熔接式改為鋼絲+粘接聯合式，減少接頭損壞開裂。

針對糾偏系統失效的問題，將糾偏開關的位置移至上料口側方，避免其長期被泥漿腐蝕，增加反應靈敏性，同時對糾偏指針增加彈簧，補償濾布縮水的余量，更換糾偏指針材質為不銹鋼棒。

3.2優化工藝流程

目前過濾機地面沖洗水使用界區外的脫鹽水，水收集到地坑后由地坑泵送至沉降槽，進入氣化裝置的水系統，為了穩定水系統的平衡，減少循環水罐溢流，解決過濾機的積渣問題，對過濾機的沖洗水進行技改，將2#、3#處廢水與脫鹽水管線分開，將脫鹽水管線端割口封死，繼續作為過濾機真空泵、過濾機密封用水，將該廢水管線割口處重新配管至過濾機廠房二層，作為過濾機濾布沖洗水，減小脫鹽水的用量，如圖2所示。

3.3加強設備巡檢及日常維護

嚴格執行過濾機單體操作規程，加強日常巡檢和維護。日常生產中，加強監管和設備巡檢力度，若發現問題，應準確判斷問題根源，正確分析原因后進一步處理，不得盲目操作，擴大設備損壞程度。對過濾機的一般情況，應在停機期間徹底清潔并檢查主機的各項運動條件，應定期檢查接頭及管路的松動情況。

3.4注重培訓，強化管理

針對車間人員波動頻繁，新進人員比重大的實際情況，定期組織過濾機常見問題的專項培訓，并對培訓效果進行現場實操驗收，同時進一步完善車間設備管理制度，對設備維護好的班組、個人進行加分獎勵，激發員工主動精心維護設備的積極性，及眾人之力，延長設備運行周期。

4　結　論

過濾機作為動設備，在實際生產運行中會出現較多的問題，解決這些問題，是保證GSP氣化裝置穩定運行的關鍵。經過以上一系列措施的實施，很好地緩解了過濾機超負荷、濾布壽命短、設備故障率高等問題，基本滿足了黑水澄清處理的要求，保證了氣化裝置高負荷、長周期、穩定運行。

[1]催意華,袁善錄.GSP加壓氣流床氣化技術工藝分析[J]. 煤炭轉化,2008,31(1):93-96.

[2]北京索斯泰克煤氣化技術有限公司.GSPTM煤氣化技術的應用[J]. 應用化工,2006,35(8): 66-83.

[3]顧承勛. 水平真空帶式過濾機[J]. 有色金屬(冶煉部分)，1984(4).

[4]周文卓,張云飛,楊珊珊. 真空過濾機工作流程分析[J]. 理論研究,2013(4):70-72.

[5]神華寧煤煤炭化學工業公司烯烴公司.氣化車間氣化裝置工藝技術規程[S]. 2012:48-55.

Analysis and Optimization of Operation on the Running ProblemsoftheFilterfortheGSPGasificationUnit

LI Rong, SU De-lin, HUANG Bin, ZHANG An-gui

(Shenghua Ningxia Coal Oil Company, Ningxia Yinchuan 750411, China)

ThegasificationunitofShenninggroup500000t/acoal-to-olefinprojectadoptedvacuumbeltfiltertodealwithhighconcentrationsoftheblackwater.Duetothelargequantityoftheblackwaterandlargesolidcontents,filteroperationloadoverrunandhighfailurerateoccurredinthesystemsincefoursetsofgasifierandhighloadoperation.Aseriesofproblemswereanalyzedandsomesuggestionsandoptimizationmeasureswereproposedfromtheaspectsofdailyoperation,maintenanceandtechnicalinnovation,alltheeffortshelpedtorealizethedeviceatfullcapacityandensuredlongtermoperationoftheplant.

GSPgasificationunit;filter;analysis;optimization

李蓉(1984-)，女，工程師，主要從事煤間接液化項目管理。

TQ545

A

1001-9677(2016)013-0152-03