GSP氣化裝置停車檢修重點及注意事項

院建森,孫微微

（神華寧夏煤業集團烯烴一分公司,銀川 750411）

GSP氣化裝置停車檢修重點及注意事項

院建森,孫微微

（神華寧夏煤業集團烯烴一分公司,銀川 750411）

神寧集團50萬噸/年煤基項目氣化裝置采用德國西門子GSP氣化技術，做為世界上首套商業化運行的GSP粉煤加壓氣化技術，經過近四年的運行已經實現了滿負荷、長周期穩定運行，本文主要著重從生產過程中的運行維護及停車檢修過程中需要檢查、檢修的設備進行述明，為GSP長周期、安全、穩定運行奠定基礎。

GSP氣化；維護;檢修

0　引言

神寧集團50萬噸/年煤基烯烴項目氣化裝置采用西門子加壓氣流床氣化技術(以下簡稱GSP)，是國內首套商業化運行的干煤粉氣化工藝[1]，具有煤種適應性寬、碳轉化率高、有效氣產率高和比氧耗低等優點。

自2010年11月本裝置投料試車以來，諸多問題制約著裝置長周期運行，通過試車及運行過程中不斷總結、積累和借鑒國內氣化裝置運行經驗，歷經技術攻關和不斷技改，制約裝置長周期運行的問題基本得到解決，目前可實現五臺氣化爐四開一備的良好局面，正所謂打江山容易，守江山難，本文主要從GSP氣化爐生產維護和檢修過程中需要注意的方面入手，展開分析，修的好，才能開的好，通過運行中出現的問題，利用停車檢修的機會進行處理，分析原因，優化材質。同時優化操作，注意生產過程中參數的控制，為裝置安穩長滿優提供保障。

1　GSP氣化裝置工藝流程描述

來自煤粉制備單元的合格煤粉，通過氣力輸送系統進入氣化單元的粉煤倉，粉煤倉底部的四個隔室分別對應四個粉煤鎖斗，靠本身自重落入鎖斗的煤粉通過高壓二氧化碳加壓后進入煤粉給料罐，給料罐為壓力恒定的容器，通過內置的三根煤粉管線將煤粉從頂部輸送進燒嘴，給煤方式通過管線上的角閥設定煤粉量，煤粉通過進煤管以切向形式旋轉進入燒嘴的間隙層，然后在燒嘴下方形成霧態化，同時與氧氣和次高壓蒸汽進行混合，最后在反應室內發生復雜的燃燒反應，生成以CO和H2為主的原料氣，反應壓力大約為4.0MPa，反應溫度最高可達1650℃。氣化爐采用分段式，上部為帶水冷壁盤管的燃燒室，下部采用全激冷形式的激冷室，在燃燒室反應的煤粉通過“以渣抗渣”的原理保護水冷壁盤管[2]，盤管內的水吸收熱量后通過自身系統的廢鍋換熱產生低低壓蒸汽。反應生成的高溫原料合成氣和液體熔渣離開反應室，一起排到下方的激冷室，在激冷室被分布在三個環上的十六個激冷水噴頭噴射來自激冷水罐的激冷水冷卻、沖洗，沖洗完的水在激冷室底部形成水浴，熔渣在這里降溫，形成粒狀。為了使原料合成氣中含有最大量的水份，必須對激冷水進行加熱預處理。反應器從外到內分別設計成承壓外墻和水冷壁結構，通過加壓冷卻水冷卻使承壓外墻（夾套）免受化學和熱力學沖擊。

激冷單元下游是合成氣洗滌系統，主要包括鼓泡塔、文丘里洗滌器、部分冷凝器及原料氣分離罐。從氣化爐出來的合成氣在鼓泡塔內經過水浴后進入兩個串聯的文丘里洗滌器，洗滌器分別連接有分離罐，原料合成氣在文丘里洗滌器中被水洗滌，然后在分離罐內分離脫出水份和微小顆粒物。從氣化爐激冷系統來的具有一定的壓力灰水，首先被送至低壓閃蒸罐中閃蒸分離，然后送入真空閃蒸罐中進一步閃蒸分離。閃蒸氣送往火炬焚燒，濃縮的液體進入澄清槽。從鼓泡塔底部過來的具有一定壓力的灰水，采用先換熱冷卻再閃蒸的方式，黑水進入沉降槽，閃蒸氣送入火炬。其工藝流程如圖1所示。

2 　停車檢修重點

2.1 煤粉輸送系統

GSP氣化煤粉輸送系統采用加壓密相輸送的方式，其煤粉的連續給料主要通過煤粉鎖斗不間斷的循環實現，停車后需要著重檢修的內容如下：（1）煤粉鎖斗的相關閥門。煤粉鎖斗循環過程中的升降壓全部依靠程控球閥進行隔離，因輸送介質為小于200μm的煤粉，尤其是GSP氣化工藝采用4個煤粉鎖斗，閥門多、使用次數多，閥門不間歇啟閉，對閥球、閥座、流道和閥內壁造成強烈沖刷，尤其鎖斗出現下料不暢時，操作人員頻繁開關閥門，致使煤粉介質滲入對閥門密封面造成劃傷，閥門的頻繁開關會導致球閥閥芯出現磨損，而出現這種情況導致的后果就是在單個鎖斗升降壓時，因其對應的閥門出現內漏，會被其它泄壓的鎖斗干擾，甚至引起給料容器壓力的波動，這種高低壓互竄帶來的后果就是造成給料器壓力波動，最終致使煤粉負荷出現波動，不利于氣化爐穩定運行，因此停車后要采取鎖斗閥門試漏的措施，利用停車檢修的機會對出現內漏的閥門進行更換。根據GSP目前的運行經驗總結出，上線運行六個月的閥門則需要進行更換。（2）煤粉鎖斗疏松元件。GSP氣化煤粉鎖斗目前采用的疏松元件為金屬絲網布氣板的形式，其優點為：與鎖斗內壁齊平，能有效避免煤粉流動過程中造成的沖刷，夾板采用焊接形式，強度可靠，能防止疏松元件頭部整體脫落。缺點為：金屬絲網透氣度低，氣體經過時阻力大，運行周期內出現破損導致煤粉反竄入升壓氣體管線。一個煤粉鎖斗上設計有8個疏松元件，分上下兩層布置，疏松元件的作用為平均分布鎖斗升壓氣體，對鎖斗內的煤粉起疏松、流化作用，防止煤粉在鎖斗內壓實、架橋，從而出現下料不暢的后果。停車后要檢查疏松元件有無鼓包、脫落、破損等情況，為開車后不影響氣化爐負荷，則因對出現上述情況的疏松元件進行更換。（3）給料罐流化盤及內部煤粉管線。GSP氣化給料罐采用上出料的方式，煤粉自上而下從鎖斗內落入給料罐中，三根輸煤管線自下而上進入燒嘴反應，煤粉輸送動力來自與給料罐和氣化爐的壓差，給料罐底部設計有流化盤，其作用為流化煤粉，使煤粉均勻分布，三根煤粉管線入口在流化盤上部40cm左右。試車過程中煤粉系統極度不穩定，三根煤粉管線流量偏差較大，頻繁因煤粉流量偏差導致氣化爐跳車，經過分析總結，煤粉采取上出料方式，在進料口受壓最為嚴重，導致煤粉管線在給料器內形成不規則的擺動，進而影響煤粉進料量。經過優化措施，用螺紋圓鋼采取焊接方式將三根煤粉管線與給料器內部進行固定，并需保證其在流化盤上的均勻分布。停車后主要檢查給料罐內部煤粉管線有無變形，支撐是否脫落等情況，同時還需檢查流化盤有無破損，避免開車后出現煤粉流化不均勻的現象，直觀體現在密度分布不均，流量出現偏差。（4）給料罐攪拌器。給料罐攪拌器靠電機帶動，其六根槳葉分布在流化盤上部，與流化盤呈切向方向進行旋轉，轉動速度25r/min。其做為上出料的核心設備，攪拌器運行的正常與否直接關系著煤粉輸送系統的穩定性，槳葉的旋轉使流化盤上的煤粉分布更加均與、流化系統更加穩定。就其設備本身而言較為脆弱，會出現煤粉進入攪拌器軸，導致轉動卡澀，密封性不佳等狀況。停車需要對攪拌器進行拆檢。

2.2 氣化爐系統

氣化爐做為氣化的反應器，其作用和意義已經不言而喻，有些問題是運行過程中能夠發現的，有些問題則需要停車檢修后進人進行檢查。（1）氣化爐燃燒室。寧煤烯烴GSP氣化爐燃燒室直徑為2460mm，高度為4908mm，水冷壁內部由水冷壁四根盤管、燒嘴支撐及下渣口組成。水冷壁盤管分別由燃燒室頂部斜段、燃燒室底部斜段及燃燒室直筒段三部分組成，螺旋盤管在反應室的表面用雙頭螺栓進行固定并且用SiC搗打料覆蓋。停車后主要檢查燃燒室的掛渣厚度，水冷壁盤管有無裂紋，錨固釘有無脫落、磨蝕等情況出現，若出現水冷壁泄漏則需要對泄漏的盤管進行更換。（2）氣化爐激冷室裙座。GSP氣化爐激冷室設計有上、下裙座，其工藝目的為利用不間斷的水流，通過裙座的溢流口，形成自上而下的水流降入激冷室底部水池中，形成的水膜能吸收熱量，防止裙座變形，有效保護設備本體，避免超溫。GSP氣化爐裙座設計存在缺陷，進水口為一側底部進水，水充滿圓形筒體后從上部溢流而出。進水口壓力高，背水口壓力相對較低，運行過程中常出現部分堵塞的情況，最終出現一股水流從溢流口流下，而堵塞的溢流口以下則不能形成水膜保護，存在安全隱患。停車后首先要對上下裙座進行水幕實驗，觀看溢流口的溢流水是否布滿溢流環，對于堵塞的部分需要割孔并進行高壓清洗，清洗完畢后繼續進行實驗，直至滿足要求為止。（3）激冷水噴頭。GSP氣化激冷室采用全激冷形式，高溫合成氣及熔融態的渣進入激冷室后，通過12個噴頭對合成氣進行降溫、洗滌，4個噴頭保護激冷室拱頂。停車后檢查噴頭有無脫落、磨損，并進行噴頭實驗。

3　結束語

寧煤烯烴氣化作為世界首套成功投用的GSP氣化工藝我們沒有前車之鑒，在技術及經驗上還存在不足，為了裝置能夠安穩長滿優的運行，就必須對出現過或經過論證總結的問題在停車過程中予以處理，秉承修好才能開好的理念，爭創世界同類型氣化爐運行記錄。

[1]李蓉,陳鵬程等.GSP氣化工藝煤粉鎖斗下料問題分析及優化[J]. 煤化工,2014(04):110-112.

[2]閆波,陳鵬程等.GSP氣化爐掛渣影響因素探究[J].化肥工業，2014,5(41):69-71.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.191

院建森（1986-），男，大專，主要從事煤氣化研究工作。