煤氣化裝置現場優化及操作建議

耿文杰，馬振明，翟樹濤

(陽煤太原化工新材料有限公司，山西 太原 030400)

我國的能源結構特點決定了國家在能源使用上的政策和發展模式。多煤、少油、少氣的能源結構決定了國家基于能源安全考慮，在一定時期內還將要發展以煤為源頭的化工產品，而其中作為源頭的煤化工，特別是新型煤化工的發展，始終占有一席之地。

正是由于這種對煤炭資源較強的依賴性，使得眾多的煤氣化技術紛紛在我國落地并得到不同程度的發展，但同時工廠在實際的生產過程中，也發現一些問題[1]。結合生產過程中發現的問題，提出可供參考的現場優化和操作建議，以期對現有工廠操作具有有價值的優化操作建議，使得工廠生產更平穩，運行周期更長，從而為企業帶來更多的效益。

1 氣化爐出口增設環狀水噴淋

合成氣從氣化爐燃燒室進入到下部渣室經激冷水浴后從氣化爐合成氣出口，通過合成氣管道進入到下游文丘里洗滌器，再進入到合成氣洗滌塔。在一些工廠操作過程中，發生氣化爐合成氣出口渣堆積、合成氣管道灰沉積、文丘里喉徑處堵塞、合成氣洗滌效果差帶來的外送合成氣灰含量超標。

為了避免以上現象發生，可以嘗試在氣化爐出口合成氣管道切面設環狀噴淋，根據實際需要調節噴淋水量，使合成氣中夾帶細灰充分潤濕，逐步凝結聚集，避免在文丘里洗滌器因急劇噴水使粉塵不能均勻凝結帶來的局部灰凝聚堵塞文丘里洗滌器，同時對合成氣管道灰沉積可能也帶來一定減輕作用。

2 煤粉電動纖維分離器處增設管道式除鐵器

在煤粉制備單元，一般在原料煤儲倉至稱重給煤機之間設電磁除鐵器，防止煤中金屬物帶入磨煤機，對下游設備和輸送管線閥門造成損壞，影響裝置正常生產，甚者帶來生產安全隱患。

磨煤機磨出的合格煤粉經袋式過濾器、煤粉旋轉卸料閥、電動纖維分離器、螺旋輸送機進入到后續煤粉輸送單元的常壓煤粉儲倉。在原料煤稱重給煤機前設置的電磁除鐵器不能保證經磨機磨煤后不帶來新的鐵質雜質，而煤粉中的鐵質雜質對后續煤粉管線，特別是煤粉調節閥、煤粉流量計、燒嘴將帶來消極影響[2]。

建議在煤粉袋式過濾器下部電動纖維分離器處增設管道式除鐵器，對系統中煤粉進一步除鐵，杜絕煤粉中夾帶鐵質雜質進入下游，對后續設備、管道起到保護作用，也減少事故故障的發生。

3 熱風爐出口連接方式優化

熱風爐(惰性氣體發生器)在整個煤粉制備單元是一臺重要的設備，一般采用立式圓筒爐，頂部安裝燃燒燒嘴，設備內部采用澆注料的型式。其作用是為煤粉干燥和整個風循環系統提供熱源。

熱風爐出口管口，部分設計單位采用法蘭結構和出口管道連接。因熱風爐設備布置較高，法蘭密封不便于操作維護，而且此處操作溫度較高，約2 m甚至更大直徑的管道采用法蘭面密封對安裝要求較高，一旦此處泄露，將很難處理。可考慮采用焊接連接，但同時需要考慮設備內部檢修維護和系統氣密分段問題。

此外，煤粉制備單元的循環風系統氣密問題是安裝、運行時遇到的另一大難題。系統大、管道口徑大、設備(動設備、定型設備、非標設備)多。在設計時需要考慮好連接型式是選擇法蘭還是焊接，同時需要考慮現場如何做氣密以及檢修設備時如何隔斷系統，設計時考慮充分了，對后續現場施工及生產維護將帶來很大便利。

4 氣化水系統運行問題

氣化裝置運行的好壞，能否長周期穩定運行的關鍵，往往和渣水系統運行是否良好直接相關。澄清槽運行狀況、絮凝劑的選取是否恰當、細渣脫除設備運行狀況以及操作管理水平等都會影響灰水指標，從而對管道、閥門、動設備長周期穩定運行產生影響。

對灰水水質的關注，一直是各氣化裝置操作人員關注的要點和控制的難點，部分工廠采用在渣水單元內部增加除硬設施，抽取部分澄清槽灰水經處理后打回系統內部，也有部分工廠采用外部除硬設施，在外送廢水流程后續增加獨立的除硬設施，以降低廢水處理的負荷和難度[3]。

如果渣水系統運行不佳，帶來的直接后果就是動設備故障率升高，不能連續運行甚至系統停車。水系統如果不能及時有效的脫除懸浮物，降低水的硬度，水質往往惡化很快，灰水固含量升高，管道內結垢嚴重、澄清槽負荷加大、機泵運行工況差。因此各氣化工廠需要根據各氣化技術不同的特點和煤種的不同，根據裝置的實際運行狀況，選取合適的絮凝劑，優化工藝單元操作，摸索出適合自身工廠的操作指標和方式，降低因水系統問題帶來的裝置停車。

5 煤粉給料罐增加振動錘

干粉煤氣化技術中煤粉輸送系統常常會因為操作煤種的變化、操作方式、閥門和充氣部件等原因產生輸送卡塞、架橋，造成煤粉不能順暢輸送問題。如果處理不及時甚至可能會導致裝置停車，從而對氣化爐安全穩定運行產生不利影響。

煤粉輸送單元，煤粉從常壓煤粉儲罐至煤粉鎖斗，至煤粉給料罐，然后通過粉煤輸送管線經過粉煤調節閥至氣化爐燒嘴，整個工藝流程過程中，常壓煤粉儲罐不易架橋，煤粉鎖斗即使架橋可采用的坡橋手段較多，而煤粉給料罐出口至燒嘴間管道堵塞情況較少。而對于煤粉給料罐，如果出現架橋，將直接影響煤粉輸送效果，給生產留有處理的時間較短并且處理架橋的手段較少。如果不能及時有效處理煤粉給料罐的架橋問題，將直接導致系統停車。

建議在煤粉給料罐筒壁下部增加振動錘，在一定程度上增加處理煤粉給料管煤粉架橋的手段，使得設備在煤粉架橋多了一種處理手段，對維持煤粉正常輸送穩定生產帶來更多處理手段的可能。

6 常壓煤粉倉和氧氣放空消音器布置優化

某些煤氣化項目中，常壓煤粉倉頂部爆破片直接安裝于設備頂部，爆破片后連接短管就近接至框架邊排放至大氣。而在排放管附近布置了氧氣放空消音器，氧氣消音器距離煤粉爆破片管線過近，存在一定的安全風險隱患。

一般設計規范中要求爆破片后管線盡量短，對于易燃且可形成爆炸性粉塵的煤粉，在設計時就需要考慮爆破片破裂后煤粉的去向問題，目前工廠中較難收集處理。此跟管道在工廠的實際布置時一般為就近引至框架高點。在實際的布置中，氧氣消音器一般也位于框架頂部，和粉煤放空管線距離較近。當爆破片超壓泄放時，如果此時裝置開車氧氣放空或者停車放空時，則可能發生事故。一般，這些情況也極少可能疊加出現，在設計階段進行設備布置時充分考慮設備和重要管線走向，從而盡可能減小降低生產中可能存在的安全隱患[4]。

7 停車后水系統持續運行

煤氣化裝置在緊急或者計劃停車時，氧氣系統、煤漿/煤粉系統將按照預先設定的聯鎖順控程序按步驟安全停車，使氣化系統進入到安全狀態。而此時其他系統將根據裝置的狀況確定是否立即或延遲停車。

氣化的水系統是否在較短的時間內停車，對下一次開車和系統長期運行將產生影響。因系統內存有大量黑灰水，并且水溫過高，為減少無組織酸性氣體排放，最大限度除去黑灰水中殘留的灰渣固體，避免灰渣在管路中沉積帶來堵塞問題，同時為了下一次開車順利進行，建議在氣化裝置停車后，水系統能夠繼續保持一定時間的循環狀態，使水溫逐步降低，同時使黑灰水中灰渣不斷聚集，通過帶式過濾機除去系統中的細渣，盡可能使水系統的固含量降低至較低水平，從而減少灰渣在設備管道中的堆積，減少酸性氣體的無組織排放量。

8 結語

煤化工行業在中國國內不斷發展，近幾年不斷有新的煤氣化技術產生，現存的煤氣化技術也在不斷優化和換代升級。具體到某個氣化工廠，在流程設置、設備選擇、材質選擇、操作方式等方面存在可以優化、改善的地方。

通過本文列出的一些操作優化建議和技術優化方案，希望對已建成的煤氣化工廠提供一些操作優化建議和技術改造升級的可能性。也希望對新設計、新建設工廠提供一些可用的參考。相信在煤氣化行業技術人員的共同努力下，煤氣化技術將更加完善和成熟，為企業連續穩定生產提供保障。