煤氣化裝置磨煤?jiǎn)卧褂脽熋旱倪\(yùn)行管理探討

文博凱

(云南天安化工有限公司 新產(chǎn)品制造中心，云南 安寧 650309)

1 概述

云南天安化工有限公司煤氣化裝置使用AP粉煤氣化技術(shù)，于2008年5月投產(chǎn)，2013年以前主要使用無煙煤，因入爐煤熱值低(25.2 MJ/kg)、灰份高(25.1%)，氣化爐蒸發(fā)器積灰頻繁。為降低入爐煤中灰含量，2013年6月在原料煤中混配石油焦。石油焦硫含量高達(dá)6%～8%，混燒后合成氣中H2S質(zhì)量濃度達(dá)7000～9000 μL/L。高硫合成氣對(duì)設(shè)備的腐蝕較大，導(dǎo)致氣化爐蒸發(fā)器頻繁泄漏。為提升煤氣化裝置的運(yùn)行周期，公司研究使用高活性、高熱值、低灰分、低硫的煙煤來代替石油焦。2019年1月進(jìn)行煙煤試燒，混配比例10%～25%，逐步提至50%～65%。

煤氣化裝置配套的磨煤?jiǎn)卧腥龡l磨煤線，正常生產(chǎn)時(shí)為一開兩備。磨煤?jiǎn)卧竭^濾器用于過濾，并收集惰性循環(huán)氣體中合格煤粉，然后通過螺旋輸送機(jī)送往煤粉儲(chǔ)倉(cāng)。選用上海金由過濾凈化技術(shù)有限公司袋式過濾器，屬于行噴吹脈沖式過濾器，長(zhǎng)袋低壓脈沖在線清灰。行噴吹技術(shù)是目前世界上脈沖式袋式過濾器的主流技術(shù)，每條布袋都有一個(gè)噴吹孔對(duì)應(yīng)，處于不同位置的布袋受到的噴吹力的均勻性也更好[1]。

2 存在問題

氣化爐混配煙煤比混配石油焦每天多產(chǎn)合成氣約16萬m3，具備可行性和經(jīng)濟(jì)性，但煙煤因活性高，存在悶燃、自燃的風(fēng)險(xiǎn)，可能導(dǎo)致磨煤?jiǎn)卧槊簜}(cāng)內(nèi)碎煤自燃、袋式過濾器布袋燒壞等問題[2-3]。

2.1 布袋第一次損壞

2021年3月23日，磨煤B線放空口有輕微冒黑煙現(xiàn)象，可能是袋式過濾器S1103B布袋損壞，停運(yùn)磨煤B線。打開袋式過濾器S1103B頂部蓋板檢查，發(fā)現(xiàn)反吹箱內(nèi)干凈，但第19組反吹室西側(cè)三根反吹管傾斜，反吹口吹向側(cè)面。處理反吹管后啟動(dòng)磨煤B線，袋式過濾器S1103B排放口冒黑煙情況加劇。再次拆檢袋式過濾器S1103B，發(fā)現(xiàn)第19組反吹室之前傾斜三根反吹管其下布袋口明顯堆積煤粉(見圖1)。對(duì)第19組反吹室80條布袋全部抽出檢查，發(fā)現(xiàn)20條布袋下部脆化通洞(見圖2)，但布袋中、上部完好。

圖1 反吹室布袋口積煤情況

圖2 布袋損壞情況

基于以上情況，分析布袋損壞原因如下：

1)煙煤使用比例提高后，煤粉揮發(fā)份升高，導(dǎo)致煤粉自燃風(fēng)險(xiǎn)增大。

2)袋式過濾器S1103B第19組反吹室西側(cè)三根反吹管傾斜，反吹口吹向側(cè)面，三排布袋反吹失效，導(dǎo)致下部布袋煤粉在布袋外側(cè)堆積較多。

3)磨煤線停運(yùn)時(shí)溫度上漲，可能引發(fā)布袋外側(cè)堆積的煤粉自燃。

2.2 初步改進(jìn)措施

1)磨煤線運(yùn)行時(shí)，控制系統(tǒng)氧含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))小于6%、系統(tǒng)溫度低于 110 ℃，特別是磨煤線停車時(shí)提前降溫降負(fù)荷，嚴(yán)防系統(tǒng)超溫。

2)調(diào)整袋式過濾器反吹壓力不低于 300 kPa，定期檢查袋式過濾器反吹趨勢(shì)、反吹電磁閥動(dòng)作情況，建立檢查臺(tái)賬。

3)定期檢查袋式過濾器反吹管，嚴(yán)防反吹管傾斜導(dǎo)致反吹失效。

4)磨煤線停運(yùn)后，系統(tǒng)惰性化降溫，循環(huán)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間及惰性化時(shí)間不低于 6 h，袋式過濾器反吹不停運(yùn)。若磨煤線要檢修，袋式過濾器反吹運(yùn)行不低于 12 h。

2.3 布袋第二次損壞

執(zhí)行初步改進(jìn)措施后，2021年8月2日，磨煤A線循環(huán)氣放空口又出現(xiàn)冒黑煙現(xiàn)象(布袋于2021年5月更換)。打開袋式過濾器S1103A頂部蓋板檢查，發(fā)現(xiàn)第18組反吹室內(nèi)有大量煤粉。對(duì)第18組反吹室80條布袋全部抽出檢查，發(fā)現(xiàn)41條布袋損壞，損壞情況仍為布袋下部脆化通洞(見圖3)，但布袋中、上部完好。

圖3 布袋下部損壞情況

2.4 原因分析

2.4.1 工藝方面

1)袋式過濾器S1103A反吹運(yùn)行情況

磨煤A線停運(yùn)后對(duì)袋式過濾器S1103A反吹室反吹管檢查正常，運(yùn)行期間對(duì)袋式過濾器S1103A反吹趨勢(shì)例行檢查，正常；對(duì)袋式過濾器S1103A反吹電磁閥動(dòng)作情況例行檢查，正常；確認(rèn)反吹運(yùn)行正常。

2)磨煤A線運(yùn)行溫度情況

磨煤A線運(yùn)行期間短停兩次，在停運(yùn)過程中，溫度未控制好，導(dǎo)致系統(tǒng)溫度瞬時(shí)上漲，最高漲至 146 ℃。咨詢廠家告知，工作溫度為連續(xù)不超 190 ℃，瞬間不超 200 ℃。因此，磨煤A線運(yùn)行溫度遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)溫度。

3)磨煤A線運(yùn)行氧含量情況

磨煤A線本次運(yùn)行期間氧含量基本保持6%左右，低于控制高限8%，氧含量未超標(biāo)。

2.4.2 設(shè)備方面

1)袋式過濾器S1103A入口管通洞

7月16日，發(fā)現(xiàn)袋式過濾器S1103A入口管道彎頭處磨通一個(gè)洞。此處有可能導(dǎo)致袋式過濾器S1103A局部氧含量稍高，但整個(gè)系統(tǒng)氧含量不高，局部氧含量稍高導(dǎo)致布袋損壞可能性不大。

2)袋式過濾器布袋長(zhǎng)

袋式過濾器布袋長(zhǎng) 6.6 m，下部反吹效果相對(duì)較差，下部外側(cè)堆積煤粉不易被吹除。未使用煙煤時(shí)，布袋下部外側(cè)堆積煤粉不易自燃；使用煙煤后，布袋下部外側(cè)堆積煤粉容易自燃燒壞布袋。

2.4.3 原料方面

1)煙煤碎煤倉(cāng)、原料煤碎煤倉(cāng)料位下降趨勢(shì)異常

磨煤?jiǎn)卧織l磨煤線配兩個(gè)碎煤倉(cāng)，每個(gè)碎煤倉(cāng)底部配一臺(tái)給煤機(jī)。2021年8月1日00∶24，兩臺(tái)給煤機(jī)頻率偏差并未調(diào)整，原料煤碎煤倉(cāng)下降速度逐步減緩。兩個(gè)倉(cāng)料位下降趨勢(shì)線從平行開始拉開差距，且不能下降至正常低位。煙煤添加比例上漲，和損壞時(shí)間吻合。

2)入爐煤灰分情況

8月2日，入爐煤分析灰分從13.3%下降至11.5%，從分析數(shù)據(jù)反應(yīng)煙煤添加比例上漲。

3)給煤機(jī)頻率情況

8月1日，因原料煤碎煤倉(cāng)下煤量降低，單元料位低，兩臺(tái)給煤機(jī)頻率從47%/52%逐步提至61%/61%。從工藝操作反映給煤機(jī)給煤能力下降。

4)上煤情況

7月，氣化爐煙煤使用比例為55%左右。8月1日，煙煤使用比例最高達(dá)69%。對(duì)比3月23日袋式過濾器損壞前幾天煙煤使用比例，3月18日，煙煤使用比例也達(dá)69%。

綜上工藝、設(shè)備、原料方面原因分析，袋式過濾器燒壞主要原因?yàn)椋?/p>

①雨季原料煤火車來煤水分含量偏高(10%～12%，非雨季6%)，原料煤碎煤倉(cāng)內(nèi)碎煤容易掛壁，碎煤倉(cāng)通道變小。原料煤下煤量不足，導(dǎo)致煙煤添加比例高至69%。

②因袋式過濾器布袋較長(zhǎng)，下部反吹效果相對(duì)較差。下部外側(cè)堆積的煤粉不易被吹掉，袋式過濾器高負(fù)荷區(qū)域布袋外側(cè)更容易積煤自燃，導(dǎo)致布袋損壞。

2.5 處理后運(yùn)行情況

8月8日，啟動(dòng)磨煤A線，兩臺(tái)給煤機(jī)保持正常頻率：48%/48%，原料煤碎煤倉(cāng)料位計(jì)下降正常，兩個(gè)碎煤倉(cāng)料位下降趨勢(shì)線恢復(fù)平行。8月9日，磨煤A線入爐煤灰分升至正常值15.1%，氣化爐煙煤使用比例降為正常比例52%。

3 管理措施

通過對(duì)兩次袋式過濾器損壞原因分析，制定煤氣化裝置磨煤?jiǎn)卧褂脽熋旱墓芾泶胧?/p>

1)確保磨煤系統(tǒng)密封性完好，持續(xù)開展磨煤系統(tǒng)管道例行測(cè)壁厚工作，及時(shí)處理系統(tǒng)漏點(diǎn)。磨煤線運(yùn)行時(shí)，控制系統(tǒng)氧含量小于6%。

2)控制磨煤線溫度低于 110 ℃。磨煤線停車前將負(fù)荷降至最低，溫度降至 80 ℃ 再停運(yùn)磨煤線，嚴(yán)防系統(tǒng)超溫；磨煤線停運(yùn)后，系統(tǒng)惰性化降溫，循環(huán)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間及惰性化時(shí)間不低于 6 h，袋式過濾器反吹不停運(yùn)。若磨煤線要檢修，袋式過濾器反吹不低于 12 h。

3)磨煤線檢修期間持續(xù)加強(qiáng)系統(tǒng)監(jiān)控，如發(fā)現(xiàn)CO含量或溫度異常上漲，及時(shí)啟動(dòng)循環(huán)風(fēng)機(jī)降溫，防止袋式過濾器局部自燃。

4)調(diào)整袋式過濾器反吹壓力不低于 300 kPa，定期檢查袋式過濾器反吹趨勢(shì)、反吹電磁閥的動(dòng)作情況，建立檢查臺(tái)賬。

5)定期檢查袋式過濾器反吹管及布袋花板腐蝕情況，重點(diǎn)檢查袋式過濾器高負(fù)荷區(qū)域，嚴(yán)防反吹管傾斜、脫落導(dǎo)致反吹失效。

6)持續(xù)監(jiān)控運(yùn)行磨煤線碎煤倉(cāng)料位下降趨勢(shì)，重視雨季碎煤倉(cāng)掛壁情況，出現(xiàn)料位趨勢(shì)異常變化，及時(shí)調(diào)整給煤機(jī)頻率，控制煙煤添加比例不超55%。

7)提高袋式過濾器反吹頻率，將袋式過濾器反吹間隔時(shí)間從 360 s 降至 180 s。