航天爐裝置破渣機優化運行總結

于振海，童維風，劉 才，耿恒輝

(安徽晉煤中能化工股份有限公司，安徽臨泉 236400)

安徽晉煤中能化工股份有限公司(簡稱中能公司)原料路線改造工程采用了具有國內自主知識產權的HT-L航天粉煤加壓氣化技術。HT-L航天粉煤加壓氣化工藝以干煤粉為原料，以純氧及少量水蒸氣為氣化劑在較高溫度(1 550 ℃)及4.0 MPa壓力下對粉煤進行燃燒，采用激冷流程生產粗合成氣，激冷后的粗合成氣溫度降至200 ℃左右送至后工序。

隨著航天爐粉煤加壓氣化裝置(簡稱航天爐裝置)工藝設備的不斷優化完善，目前裝置已經可以實現連續運行400 d以上。航天爐裝置運行周期的不斷延長，又帶來一些新的問題，而破渣機填料泄漏成為較為突出的問題之一。破渣機的長時間運行易造成填料磨損，導致黑水泄漏，漏量擴大無控制時，只能停車檢修處理。裝置開停車費用高，非計劃的開停車影響裝置的安全、環保、經濟運行。因此，破渣機填料的泄漏成為制約航天爐裝置長周期穩定運行的重要因素之一。

1 裝置概況

航天爐裝置采用復合式單燒嘴頂噴、干法進料、濕法排渣的設計理念。粉煤和氧氣在氣化爐爐膛內燃燒后液態爐渣和細固體顆粒經激冷環后流過下降管進入激冷室水浴，渣在水中固化并沉到氣化爐激冷室的底部；在氣化爐激冷室底部收集的粗渣經破渣機破碎進入渣鎖斗中，然后通過渣鎖斗系統排至撈渣機，粗渣通過撈渣機排出送出氣化界區。為了確保順利排渣，在氣化爐激冷室和渣鎖斗之間設有渣鎖斗循環泵，使渣、水在渣鎖斗和氣化爐激冷室之間進行循環，減少破渣機上部堵渣的概率，從而確保氣化燃燒后灰渣連續穩定排出。

2 破渣機運行現狀

破渣機在航天爐裝置的實際運行中起著至關重要的作用。初期引進的德士古煤氣化裝置中沒有設計破渣機，因大渣塊或脫落的耐火材料等無法破碎造成排渣系統堵塞，導致氣化裝置被迫停車多次；安裝破渣機后，消除了因大渣塊或脫落的耐火材料等堵塞排渣系統導致裝置停車的隱患。

航天爐裝置破渣機位于氣化爐激冷室下部與激冷室相通，由法蘭連接，內部激冷水溫度高、壓力大、渣灰含量高。破渣機運轉機構為填料及密封水密封，長期運行易造成填料磨損泄漏，進而影響航天爐裝置穩定長周期經濟運行。破渣機填料泄漏幾乎每年都會影響到航天爐裝置的連續運行，所以解決破渣機填料泄漏問題是確保航天爐裝置長周期穩運行的一個關鍵環節。

3 技改優化措施

3.1 優化破渣機密封水水源

破渣機密封水原始設計為由密封沖洗水泵提供的脫鹽水，密封水泵出口設計壓力為5.0 MPa。由于系統管線長、阻力大，密封水到達氣化爐四樓的破渣機軸承時，壓力只能達到3.9 MPa；密封水管線的管徑小，進破渣機軸承的密封水量受到限制，經常出現破渣機軸封漏黑水現象，影響航天爐裝置的安全穩定生產。

對破渣機密封水源線進行改造：將破渣機軸承密封使用的脫鹽水改為鍋爐水，鍋爐水壓力為5.4 MPa，且供應量穩定，可以確保破渣機軸承的密封效果，實現破渣機穩定運行。

3.2 增加換熱器

破渣機填料密封水采用壓力為5.4 MPa、溫度為120 ℃的鍋爐水，而破渣機填料內部的系統水溫正常在70 ℃左右，為了消除因密封水溫度高導致破渣機填料內外溫差大的影響因素，通過技改增設了換熱器，消除溫差過大帶來的不利影響。

增加換熱器后破渣機填料密封水溫度由120 ℃降到60 ℃，溫差由50 K降至10 K，破渣機填料的運行效果得到了很大的改善(見表1)。

表1 破渣機密封水增加換熱器前后的溫度

3.3 優化破渣機運行方式

在優化破渣機水源、增加換熱器后破渣機的運行周期明顯提高，由最初的連續運行6個月就會出現填料泄漏延長至10個月才會出現輕微泄漏；雖然破渣機填料的運行周期有很大提高，但距連續運行12個月以上仍有一定差距，由此可見填料長周期運行磨損的問題仍沒有得到徹底解決。

為避免泄漏進一步發展，通過停運破渣機的方式，延長填料使用壽命。

在實際生產應用過程中，當破渣機運行出現輕微泄漏時將破渣機停運，一旦氣化爐內有大渣塊脫落堵塞排渣通道時，再啟動破渣機運行一段時間，大渣破除后再停止運行，如此破渣機填料泄漏量基本能保持穩定,且可以有效延長填料使用壽命，從而實現航天爐裝置長周期穩定、環保運行。

中能公司1#航天爐破渣機額定電流為36 A，功率為18.5 kW;2#航天爐破渣機額定電流為57 A，功率為30 kW。2臺破渣機在調整前后的運行參數見表2。

表2 調整前后2臺破渣機的運行參數

通過停運破渣機，延長了填料使用壽命，一般可延長至14個月以上，通過判斷排渣通道是否堵塞，及時啟停破渣機，因此不會影響氣化爐系統的正常排渣，從而實現航天爐裝置長周期穩定運行，同時降低了系統電耗。

3.4 持續優化

通過技改優化，破渣機運行的穩定性得到了大幅提高。根據破渣機填料安裝方式及結構，在原填料密封組基礎上增設1組新填料，當原填料泄漏量有增大趨勢時，使用備用新填料，從而可以進一步延長破渣機的穩定運行周期。通過新填料的增加，避免了因破渣機泄漏而造成環保影響或被迫停車檢修的事件發生，進一步提高了航天爐裝置的運轉效率。

4 結語

航天爐裝置破渣機軸承填料使用有一定的壽命，隨著裝置運行周期的不斷延長，破渣機的填料能否實現長期運行經受著較大的考驗。目前在運的航天爐裝置一般連續運行都在6個月以上，破渣機填料泄漏時有發生，因泄漏量較大無法控制被迫停車的不在少數。通過對中能公司航天爐裝置破渣機的不斷技改優化，破渣機填料的使用壽命可以延長至1 a以上，為裝置的穩定、經濟運行奠定了堅實的基礎。

通過優化技改可以有效延長填料使用壽命，同時降低電耗，實現航天爐裝置長周期穩定、環保運行；技改后每年可節約電費及減少開停車費用約60萬元，裝置的運行穩定也避免了非計劃停車，提高了裝置的運行效益。