關(guān)于水煤漿氣化裝置性能考核的評(píng)價(jià)分析報(bào)告

（神華新疆化工有限公司 新疆 831404）

1.項(xiàng)目背景

神華新疆68萬(wàn)噸/年煤基新材料項(xiàng)目是神華集團(tuán)積極響應(yīng)國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)方針和戰(zhàn)略規(guī)劃，把新疆建設(shè)成為國(guó)家大型油氣生產(chǎn)加工和儲(chǔ)備基地、大型煤炭、煤電、煤化基地，發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，科學(xué)謀劃組織，加快推動(dòng)建設(shè)，切實(shí)把新疆的資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的精神。在新疆維吾爾自治區(qū)及各級(jí)政府的大力支持下，神華集團(tuán)公司利用五彩灣豐富的煤炭資源在新疆建設(shè)大型煤化工基地。

該項(xiàng)目位于新疆烏魯木齊米東區(qū)甘泉堡工業(yè)園區(qū)，總投資約230億元，年產(chǎn)27萬(wàn)噸聚乙烯、45萬(wàn)噸聚丙烯，并副產(chǎn)丙烷、碳四、碳五等高附加值產(chǎn)品的大型工業(yè)化裝置。項(xiàng)目于2013年7月6日正式開(kāi)工建設(shè)，2016年10月3日打通全流程，生產(chǎn)出合格的聚烯烴產(chǎn)品。

2.裝置概況和生產(chǎn)運(yùn)行現(xiàn)狀

(1)裝置簡(jiǎn)介

氣化裝置是神華新疆68萬(wàn)噸/年煤基新材料項(xiàng)目甲醇生產(chǎn)中心的四大核心裝置之一，采用通用電氣神華氣化技術(shù)有限公司水煤漿加壓氣化技術(shù)，包含6套（5開(kāi)1備）煤漿制備系統(tǒng)、8套氣化系統(tǒng)（5開(kāi)3備）及渣水處理系統(tǒng)和一套污水預(yù)處理系統(tǒng)。氣化爐壓力為6.5MPa，單爐日投煤量1500t，采用單一紅沙泉煤種，總設(shè)計(jì)能力為530000Nm3/h（CO+H2）。

(2)生產(chǎn)運(yùn)行狀況

①煤漿制備單元：5套磨煤系統(tǒng)、煤漿儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、添加劑系統(tǒng)運(yùn)行正常。

②氣化框架單元：4套氣化爐系統(tǒng)、燒嘴冷卻水系統(tǒng)、事故氮系統(tǒng)運(yùn)行正常。

③渣水框架單元：4套渣水處理系統(tǒng)、3套渣水沉降系統(tǒng)運(yùn)行正常。

④污水預(yù)處理單元：運(yùn)行正常。

單臺(tái)氣化爐主要運(yùn)行數(shù)據(jù)為：

煤漿量約78-89m3/h，氧氣流量43000-51000Nm3/h，粗合成氣量為300000-360000Nm3/h，合成氣有效氣（CO+H2）含量78%-82%。

3.性能考核組織與準(zhǔn)備

(1)性能考核的目的

性能考核是指試生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品后，對(duì)裝置進(jìn)行生產(chǎn)能力、工藝指標(biāo)、環(huán)保指標(biāo)，產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備性能，自控水平，消耗定額及裝置的可操作性等是否達(dá)到合同及設(shè)計(jì)要求的全面考核。

性能考核目的是為了驗(yàn)證神華新疆化工氣化裝置是否滿足專利商技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同、EPC合同規(guī)定的性能保證值，是裝置竣工驗(yàn)收前的重要步驟。

(2)性能考核的組織

由神華新疆化工公司質(zhì)量技術(shù)部和甲醇中心、中國(guó)天辰工程公司、通用電氣神華氣化技術(shù)有限公司技術(shù)骨干和專家人員成立性能考核管理小組并進(jìn)行責(zé)任分工，小組成員分組跟班管控。

(3)性能考核的準(zhǔn)備

①公司質(zhì)量技術(shù)部牽頭組織編制《氣化裝置性能考核方案》并經(jīng)考核小組共同審核和批準(zhǔn)。

②由考核工作組成員共同確定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、計(jì)算公式、分析方法等。按照中國(guó)天辰工程公司編制的性能試驗(yàn)程序執(zhí)行，詳細(xì)提供所有計(jì)算結(jié)果和數(shù)據(jù)記錄的要求，來(lái)確定每項(xiàng)性能保證值的合同裝置的性能。包括（但不限于）記錄項(xiàng)目、取樣方法、分析方法、計(jì)算方法和評(píng)價(jià)方法的程序。

③排查影響考核的隱患和問(wèn)題。

④公司機(jī)械動(dòng)力部負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)機(jī)、電、儀等專業(yè)人員做好計(jì)量?jī)x表的校準(zhǔn)、維護(hù)工作。

⑤公司檢維修中心負(fù)責(zé)DCS數(shù)據(jù)的采集、儀表的維護(hù)，協(xié)助設(shè)備工程師完成主要機(jī)泵電流數(shù)據(jù)的記錄工作。

⑥公司生產(chǎn)管理部負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)、調(diào)度裝置所有進(jìn)出物料的工作。

⑦公司分析檢測(cè)中心負(fù)責(zé)取樣、化驗(yàn)分析工作。

⑧公司甲醇中心編寫《氣化裝置性能考核物料記錄表》《分析數(shù)據(jù)記錄表》《氣化裝置性能考核物料消耗表》等，安排班組人員按要求記錄。

(4)性能考核的條件

①確認(rèn)裝置的所有運(yùn)行設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)正常，備用設(shè)備處于完好狀態(tài)，不存在任何影響生產(chǎn)考核的因素，裝置達(dá)到100%滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行且連續(xù)72小時(shí)以上。

②裝置的所有控制儀表、在線分析儀表、聯(lián)鎖等已投用正常，因特殊原因不能投用的聯(lián)鎖和儀表等，必須經(jīng)過(guò)協(xié)商確認(rèn)。

③裝置的所有分析化驗(yàn)的采樣點(diǎn)、相應(yīng)的分析頻次和分析方法已經(jīng)確定完成。

④原料、燃料、化學(xué)藥品、潤(rùn)滑劑（脂）、備品配件等質(zhì)量合格，符合設(shè)計(jì)要求，儲(chǔ)備數(shù)量能滿足考核的需要；確認(rèn)上下游裝置的流程暢通，運(yùn)行穩(wěn)定；公用工程系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定并能滿足裝置性能考核的各項(xiàng)要求。

⑤有性能考核小組認(rèn)可的有資質(zhì)的、足夠的試車人員。

4.性能考核數(shù)據(jù)和異常處置

(1)要求

崗位人員嚴(yán)格按照操作規(guī)程和批準(zhǔn)發(fā)布的考核方案進(jìn)行操作，確保氣化爐各項(xiàng)工藝參數(shù)運(yùn)行穩(wěn)定。若生產(chǎn)出現(xiàn)波動(dòng)影響性能考核關(guān)鍵指標(biāo)，應(yīng)果斷停止本次考核，由性能考核小組選擇生產(chǎn)平穩(wěn)期再次進(jìn)行考核。

(2)性能考核數(shù)據(jù)

表1 原料及動(dòng)力消耗

表2 三劑消耗

表3 產(chǎn)品質(zhì)量

表4 “三廢”排放情況

(3)異常問(wèn)題處置

①0.46MPa蒸汽實(shí)際消耗高

原因分析：污水預(yù)處理汽提塔再沸器結(jié)垢導(dǎo)致?lián)Q熱效果差。原設(shè)計(jì)的高閃氣無(wú)法滿足汽提塔運(yùn)行所需熱能，將低壓蒸汽引至汽提塔內(nèi)部補(bǔ)充汽提塔所需熱能，滿足氣化外排水的氨氮要求。

處置措施：污水預(yù)處理停車后對(duì)汽提塔再沸器進(jìn)行高壓清洗，清除結(jié)垢。

②次中壓除氧水（2.6MPa 104℃）實(shí)際消耗高

原因分析：設(shè)計(jì)中只有一臺(tái)氣化爐烘爐備用，性能考核期間氣化裝置兩臺(tái)氣化爐在烘爐，預(yù)熱水泵密封水及預(yù)熱水流量計(jì)沖洗水均需要消耗部分次中壓除氧水。

③添加劑的消耗高

原因分析：原料煤由單一紅沙泉煤源調(diào)整為紅沙泉煤和黑山煤的配煤，提高了煤漿濃度，因此添加劑消耗增加。

④自控儀表投用率低

未投用儀表：2220-LIC3088、2220-LIC4088、2220-LIC5088、2220-LIC7088。

原因分析：借鑒其他同類型單位生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及氣化爐液位實(shí)際運(yùn)行情況，將該儀表未投自動(dòng)，避免調(diào)節(jié)頻繁液位波動(dòng)較大。

5.性能考核結(jié)果評(píng)價(jià)和分析

(1)數(shù)據(jù)處理及考核結(jié)果

表5

表5為通過(guò)數(shù)據(jù)整理和計(jì)算后得出的最終考核數(shù)據(jù)，具體數(shù)據(jù)計(jì)算公式和分析如下：

參考計(jì)算公式：

干煤消耗：M=F×ρ×Wc；純氧消耗：VO2=V1；合成氣產(chǎn)量：VS=V2×Ym/(1+γ)；比煤耗：M/VS；比氧耗：VO2/VS；合成氣至界區(qū)壓降：ΔP=P1-P2。

以上公式中的符號(hào)含義：

F：煤漿流量；ρ：煤漿密度；Wc：煤漿濃度；V1；氧氣流量；V2：粗合成氣流量（濕）；Ym干合成氣中有效氣含量；γ：水氣比；P1：氣化爐壓力；P2：洗滌塔頂合成氣壓力。

①單爐合成氣（CO+H2）產(chǎn)量：主要參考性能考核期間72小時(shí)穩(wěn)定負(fù)荷下的平均數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和平均算出氣化爐72小時(shí)平均產(chǎn)氣量（CO+H2）為122597Nm3/h。對(duì)比設(shè)計(jì)性能保證產(chǎn)氣量，單爐合成氣產(chǎn)量達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷的115%，優(yōu)于設(shè)計(jì)值；

②單爐合成氣中有效氣（CO+H2）含量：主要參考性能考核期間72小時(shí)內(nèi)在線分析和手動(dòng)合成氣成份分析數(shù)據(jù)結(jié)果，取平均值得出單爐合成氣中有效氣含量達(dá)到81.12%，高于設(shè)計(jì)值74.4%；

③比煤耗：每生產(chǎn)1000Nm3（CO+H2）所能消耗的干煤量。計(jì)量單位為：kg/kNm3；主要參考性能考核期間72小時(shí)穩(wěn)定負(fù)荷下的產(chǎn)氣量和消耗干煤量平均數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，平均產(chǎn)氣量為122597Nm3/h，平均干煤消耗量為66.94t/h，經(jīng)計(jì)算比煤耗為546kg/kNm3；

④比氧耗：每生產(chǎn)1000Nm3（CO+H2）所能消耗的純氧量。計(jì)量單位為：Nm3/kNm3；主要參考性能考核期間72小時(shí)穩(wěn)定負(fù)荷下的產(chǎn)氣量和消耗氧氣量平均數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，平均產(chǎn)氣量為122597Nm3/h，平均氧氣消耗量為50142Nm3/h，經(jīng)計(jì)算比氧耗為409Nm3/kNm3；

⑤氣化爐燃燒室與洗滌塔出口壓差：采集為性能考核期間72小時(shí)內(nèi)平均數(shù)據(jù)，均低于設(shè)計(jì)值范圍；

⑥循環(huán)冷卻水：采集為性能考核期間72小時(shí)內(nèi)平均數(shù)據(jù)，均低于設(shè)計(jì)值范圍；

⑦新鮮水：采集為性能考核期間72小時(shí)內(nèi)平均數(shù)據(jù)，均低于設(shè)計(jì)值范圍；由于氣化使用污水處理裝置優(yōu)質(zhì)再生水和MTO廢水代替新鮮水，節(jié)約了新鮮水的消耗；

⑧電耗、外排污水均采用性能考核期間72小時(shí)內(nèi)平均數(shù)據(jù)，均低于設(shè)計(jì)值范圍，主要原因是性能考核期間氣化采用4臺(tái)爐運(yùn)行生產(chǎn)，致使電耗和外排水量較低。

(2)性能考核結(jié)果分析

由以上數(shù)據(jù)可以看出，性能考核測(cè)試結(jié)果值均達(dá)到了專利技術(shù)合同技術(shù)附件和EPC（設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工）總承包合同文件中要求的性能保證值。

①生產(chǎn)負(fù)荷分析：?jiǎn)螤t生產(chǎn)負(fù)荷得到提升，最高達(dá)到115%；

②合成氣中有效氣（CO+H2）含量：設(shè)計(jì)中有效氣含量為≥74.4%，實(shí)際運(yùn)行中達(dá)到了81.12%，高于設(shè)計(jì)范圍，達(dá)到國(guó)內(nèi)同類氣化裝置較高水平；

③比煤耗和比氧耗：比煤耗和比氧耗均低于設(shè)計(jì)值；

④化工三劑消耗：因氣化裝置使用紅沙泉與黑山煤配煤，煤漿濃度穩(wěn)定在60%左右，高于設(shè)計(jì)煤漿濃度，使水煤漿添加劑消耗高于設(shè)計(jì)值；絮凝劑和分散劑控制穩(wěn)定，滿足設(shè)計(jì)要求。

(3)性能考核結(jié)論

本次性能考核期間生產(chǎn)運(yùn)行較為穩(wěn)定，性能考核結(jié)果為通過(guò)。從考核結(jié)果可以看出，氣化裝置的合成氣產(chǎn)量、比煤耗、比氧耗、有效氣組份、合成氣壓力降、循環(huán)水、外排污水、耗電、耗新鮮水、噪音各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果都完全達(dá)到了合同中的保證值，并帶有較大的富余量。整個(gè)測(cè)試期間，氣化裝置始終保持著平穩(wěn)、可靠、高效的良好運(yùn)行狀態(tài)。

6.結(jié)束語(yǔ)

本文主要闡述了氣化裝置的性能考核評(píng)價(jià)過(guò)程且考核順利通過(guò)。針對(duì)于考核生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題，有待于在今后工作中繼續(xù)優(yōu)化工藝、精細(xì)操作，節(jié)能降耗增效。