提高德士古氣化爐單爐運行周期分析

王文權,劉小龍

(陜西渭河煤化工集團有限責任公司,陜西 渭南 714000)

1 概況

陜西渭河煤化工集團有限責任公司(以下簡稱渭化)三期德士古水煤漿氣化裝置于2011年3月投料運行，經過多次技術改進，現已經能夠達到長周期穩定運行，即從最初的氣化爐單爐運行周期 50 d 左右，現在可以達到 90 d 左右，最長單爐運行周期 152 d。本文結合我公司三期氣化裝置實際運行情況及筆者的操作經驗，僅就如何提高德士古氣化爐單爐運行周期談一下看法。

2 提高氣化爐運行周期具體措施

2.1 加強原料煤的質量管理

為了進一步提高氣化爐的生產能力，實現氣化爐長周期、安全穩定運行，并達到高產、優質、低耗之目的，首先要加強煤的質量管理。煤質的好壞直接影響著氣化爐能否長周期穩定運行。煤的固定碳、化學活性、機械強度、熱穩定性、灰熔點等指標進廠前要嚴格把關，力求提高，并盡量降低硫份、灰分等雜質的含量。把灰分的含量作為重點來抓，灰分應盡可能低。

2.2 提高煤漿濃度

做好煤漿的制備工作，穩定煤漿濃度，并盡可能地提高煤漿濃度。三期氣化剛投產時煤漿濃度基本維持在60.5%左右。近幾年來，我們一直通過各種手段來提高煤漿濃度。到目前為止，煤漿濃度已很穩定在62.5%～63%之間，工藝氣有效氣成份也顯著提高。

為了提高煤漿濃度,我們先后在班組間開展煤漿濃度提升競賽活動。首先，按照崗位確定每個輪班煤漿濃度提升專業小組，并根據煤漿濃度提升過程中可能遇到的問題逐條制定解決方案，由輪班小組重點盯防，專門負責提高煤漿濃度。其次，通過煤漿溢流制漿試驗，將棒磨機制漿過程中溢流的煤漿重新輸送至棒磨機中再次制漿，增加了煤漿停留時間，改變了煤漿基配，可以避免環境污染，同時也提高了煤漿濃度。另外，通過管理手段已經無法明顯提升煤漿濃度時，可通過提高添加劑品質來進一步提高煤漿濃度。我廠選用的添加劑主要成分是木質素磺酸鈉，煤漿中加入這種添加劑可降低煤漿黏度，改善煤漿的輸送性能。它的作用是確保煤漿達到較高濃度的前提下，使之具有良好的流動性和穩定性。作為表面活性劑，它的用量是煤漿成本的重要指標。目前，改善添加劑的品質可以提高煤漿的親水性，提高煤漿濃度。另外，在煤漿制備過程中，盡可能減少磨機的開停頻率，減少磨機跑漿，穩定煤水配備。

2.3 優化工藝操作

通過對氣化爐氧煤比、水氣比、工藝氣成份、氣化爐爐溫、黑水排放量等重點參數的控制，嚴格控制各工藝參數在正常范圍內。對現場重要部位、動靜設備做到全巡檢、全覆蓋，對運行中發現的問題隱患要做到即發現即處理，才能保證裝置高質量連續運行。

氣化爐的運行在突破了氧煤比控制、排渣等傳統難點后，最終要調整好水的循環利用，閃蒸系統、沉降系統的優化，外排廢水的指標和排放量控制等。通過加大對灰水系統的管理力度，深度清理設備管線，同時細化管理水質指標和灰水加藥，進一步優化系統水質，減緩管道閥門結構堵塞，保障氣化爐穩定運行。

對氣化爐氧煤比的控制，發現投料初期氧煤比均能維持較低的水平，但是隨著運行時間增加，氧煤比會逐步提高到一定水平，因此通過定量分析應盡快找到氧煤比在排渣、有效氣成分和錐底磚使用壽命三者中的平衡點。

2.4 抓好備爐工作

備爐工作的質量是影響氣化爐能否長周期運行中的一項重要因素，公司經過長期備爐檢修工作，積累了大量的經驗，并不斷探索和完善，制定了《氣化爐常規備爐檢查·檢修確認表》，形成相對成熟的檢修制度，進一步提高了備爐質量。

根據前期氣化爐運行實踐的探索，將氣化爐備爐工作清單化、標準化管理，能有效控制檢修和清洗質量。目前，因清理不徹底，黑水排放管線堵塞，激冷水量不足已經成為直接拉低氣化爐平均運行周期和制約氣化爐最長連續運行時間的重要因素。同時，管線沖刷、腐蝕減薄導致泄露也是最重要的影響因素。實行氣化爐備爐清單化和標準化管理可以有效控制因清洗不到位和測厚檢測不到位引起的氣化爐未達到運行周期停車的現象。根據近幾年的運行情況來看，我公司將堅持這一好的做法，并不斷動態完善備爐清單，根據裝置運行存在的問題及發現的隱患，及時補充清單。

2.5 提升燒嘴使用壽命

氣化爐燒嘴是氣化爐的核心之一，其主要功能有二：一是讓煤漿充分霧化；二是與爐體匹配，形成合適的流場。氣化爐能否長周期運行，氣化爐燒嘴也是一項重要指標。三期氣化燒嘴在運行初期，由于受到氣化爐燒嘴壽命影響，燒嘴使用壽命僅能維持 50 d 左右，主要在兩個方面：一個是燒嘴內噴頭的磨損，另外一個是燒嘴外頭和冷卻盤管的燒蝕、龜裂、角焊縫的應力開裂等。為了減少熱輻射對燒嘴的影響，我們使用筑爐用耐火材料對燒嘴頭部進行保護，通過多次對燒嘴升級改造，使燒嘴壽命達到了 100 d 以上，解決了燒嘴制約氣化爐運行周期的問題。

2.6 保障大煤漿泵安全運行

氣化裝置中的大煤漿泵是氣化爐的“供血系統”，煤漿泵一旦出現問題，直接導致氣化爐停車。最近幾年，三期大煤漿泵因煤漿泵因卡缸、隔膜破裂、推進液系統加注排放頻繁、油流量LL等聯鎖跳車問題突出。針對此問題，我們通過設備方面加強煤漿泵備件管理，制定了更換閥芯閥座等組件標準。也制定了煤漿泵膈膜運行 8000 h 更換周期、推進液及動力端潤滑油系統油濾網定期更換、加注排放閥每個周期進行拆檢檢查、煤漿泵油品每月分析一次等制度，使問題早發現早處理。工藝方面，從源頭上控制原料煤異物的清理督促，通過原料煤皮帶運輸過程中吸磁器，減少煤中鐵銷異物；加強磨煤機粗粒子下降管巡檢檢查力度，要求每班班前會必須有一名巡檢人員在會上通報粗粒子下降管沖洗情況等措施，杜絕煤漿泵因異物造成卡缸停車現象。電儀方面對煤漿泵的儀表元器件，在氣化爐停車檢修期間，檢查加注/排放電磁閥及氣路、對加注/排放電磁閥、煤漿泵探頭、PLC柜內卡件及繼電器、壓力開關等拆檢校驗，定期進行更換，確保煤漿泵穩定。

2.7 不斷的進行氣化爐技術改造

在氣化爐運行的十年時間中，針對影響氣化爐長周期運行的關鍵部位，利用備爐的空隙時間進行了技術升級改造(包括氣化爐燒嘴、氣化爐小錐底磚、激冷環內圈、托磚環等關鍵部位)。首先，對氣化爐燒嘴進行了多次改造優化。氣化爐燒嘴改造對氣化爐長周期運行、穩定性、經濟性等有至關重要的影響。為滿足氣化爐 90 d 運行或更長，燒嘴壽命不能成為影響氣化爐運行周期的桎梏，改造后氣化爐燒嘴使用壽命在 100 d 以上。其次，氣化爐長周期運行小錐底壽命要與氣化爐運行周期相匹配。我們又對氣化爐小錐底磚進行了改造，改造后至少使用兩個運行周期(180 d)以上，為探索氣化爐更長運行周期提供了條件。然后，對氣化爐激冷環進行改造。三期氣化爐激冷環內圈為半圓形，半圓形熱應力集中易龜裂使用壽命只有 150 d，嚴重時龜裂造成激冷水泄漏發生安全事故。氣化爐托磚環與激冷環切合間隙與串氣回火，托磚環過火受熱變形收縮嚴重，嚴重影響錐體磚和激冷環壽命。改造后氣化爐激冷環壽命增加1倍以上，激冷環內圈壽命延長2倍以上。

2.8 創新氣化爐備爐模式

我們不斷嘗試創新氣化爐備爐模式，延長氣化爐運行壽命，降低檢維修費用。氣化爐完成一個周期后，根據氣化爐運行工況以及氣化爐關鍵設備、閥門、部位的運行壽命，進行綜合評估后實施了氣化爐停車后不進入檢修僅更換工藝燒嘴后連續運行。檢修時間從原來的 7 d 降至 1 d，不僅降低了檢修費用和檢修安全風險，而且提高氣化爐運行時間。

3 結束語

進一步探索解決氣化爐長周期運行的瓶頸問題，下一步計劃將激冷水管線濾網進行擴容增備和選型改造，以解決長周期運行后激冷水量不足的難題。通過煤漿提濃和粗粒子回收，實現原料煤吃干榨盡；通過細渣回收綜合利用，實現環保和經濟雙豐收。