殼牌粉煤氣化裝置合成氣冷卻器積灰原因及改造措施

李 進，楊曉勤，張云兵，魯 強，李元海，馮加新，蔣遠華

(湖北宜化集團有限責任公司，湖北宜昌 443000)

殼牌粉煤氣化裝置合成氣冷卻器積灰原因及改造措施

李 進，楊曉勤，張云兵，魯 強，李元海，馮加新，蔣遠華

(湖北宜化集團有限責任公司，湖北宜昌 443000)

由于激冷氣氣量不足，殼牌粉煤氣化裝置中的合成氣冷卻器積灰嚴重，運行周期僅3個月左右。經分析論證，更換激冷氣壓縮機以增大激冷氣氣量，有效解決了合成氣冷卻器積灰問題，提高了煤氣化裝置運行的穩定性。

殼牌粉煤氣化；激冷氣壓縮機；積灰

1 工藝流程

湖北宜化集團有限責任公司下屬湖北雙環科技股份有限公司建有國內第1套殼牌粉煤氣化裝置，于2006年5月投產，采用廢鍋激冷流程，設計合成氣(CO+H2)產量為55 000 m3/h(標態)，其工藝流程如圖1所示。

煤粉和氧氣/蒸汽混合物在氣化爐內反應后，生成的合成氣與部分液態渣自下而上進入激冷段，與來自激冷系統的激冷氣(約210 ℃)混合，溫度降至900 ℃以下后進入輸氣管，渣轉變成無黏結性的飛灰；合成氣與飛灰經輸氣管、氣體返回室、合成氣冷卻器換熱降溫至340 ℃以下過濾飛灰，然后分成2路，一路去激冷系統用作熱干氣，剩余部分去濕洗單元；經水洗脫除大量飛灰和酸性氣體后的合成氣再分為2股，一股直接去下游裝置作原料氣，一股與熱干氣混合后經激冷氣壓縮機增壓后用作激冷氣。

圖1 殼牌粉煤氣化工藝流程

2 存在的問題及改造措施

在實際運行過程中，殼牌粉煤氣化裝置中的合成氣冷卻器積灰嚴重，運行周期僅為3個月。經分析，其原因在于激冷氣氣量不足。原激冷氣壓縮機設計氣量為80 000 m3/h(標態)，氣體密封采用迷宮式密封，進、出口氣體壓力分別為3.22 MPa和3.58 MPa，進、出口氣體溫度分別為200 ℃和218 ℃，電機功率630 kW，轉速10 500 r/min。

針對存在的問題，決定更換激冷氣壓縮機，以改善合成氣冷卻器積灰狀況，延長氣化裝置運行周期。更換后的激冷氣壓縮機設計氣量提高至102 000 m3/h(標態)，氣體密封采用干氣密封，進、出口氣體壓力分別為3.22 MPa和3.67 MPa，進、出口氣體溫度分別為200 ℃和218 ℃，電機功率1 120 kW，轉速11 315 r/min。

本次改造總投資約為1 042萬元，其中設備費用780萬元、材料費用162萬元、電器儀表費用20萬元、土建費用20萬元、安裝費用30萬元、設計費30萬元。

3 改造效果

(1)改造前，合成氣冷卻器入口氣體溫度在680～710 ℃，運行3個月后就因十字支撐處積灰而必須停車清灰。改造后，合成氣冷卻器入口氣體溫度基本在610 ℃以內，目前已運行了160 d，十字支撐處未積灰，無需清堵。

(2)由于激冷氣壓縮機供氣能力提高，提高了氣化爐環隙超溫的可調節性，確保了環隙溫度的穩定。

(3)改造前，只有在點火成功并升壓至0.6 MPa 后才能啟動激冷氣壓縮機，無法提前了解壓縮機的運轉工況。改造后，在爐內升溫過程中可啟動激冷氣壓縮機進行循環，優化爐內工況，確保激冷氣壓縮機運行的連續性、穩定性；此外，便于盡早發現激冷氣壓縮機出現的異常情況，可及時采取措施，確保裝置開車的連續性。

(4)改造后，激冷氣壓縮機運行較平穩，加量可通過緩慢調轉速來實現(過臨界轉速后)，幾乎不會對機體相關部件產生沖擊，有助于延長激冷氣壓縮機的使用壽命。

(5)氣體密封采用先進的干氣密封，確保了裝置長周期安全、穩定運行。

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