Shell煤氣化給煤系統(tǒng)運(yùn)行瓶頸的研究與改造

(河南能源化工集團(tuán)鶴壁煤化工有限公司，河南 鶴壁 458000)

河南能源化工集團(tuán)鶴壁煤化工有限公司(以下簡稱鶴壁煤化工)60萬t/a甲醇項目煤氣化是采用當(dāng)今國際先進(jìn)的第二代Shell干煤粉氣化工藝，其中，磨煤系統(tǒng)在Shell煤氣化工藝中占極其重要的地位。根據(jù)氣化爐設(shè)計煤種和生產(chǎn)能力的需要，磨煤干燥系統(tǒng)設(shè)置兩臺磨煤機(jī)，正常生產(chǎn)時兩套系統(tǒng)均運(yùn)行，滿足氣化爐滿負(fù)荷設(shè)計需要，磨煤機(jī)給煤系統(tǒng)是保證磨煤機(jī)安全運(yùn)行和滿負(fù)荷生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。

氣化裝置磨煤系統(tǒng)自安裝以來，落煤管存在斜度，經(jīng)常出現(xiàn)落煤管堵煤現(xiàn)象，導(dǎo)致磨煤系列停運(yùn)，而且落煤管存在的斜度還造成落煤管沖刷磨損嚴(yán)重，磨煤機(jī)內(nèi)部中心管易磨穿，如果檢查不及時，煤粉會進(jìn)入旋轉(zhuǎn)分離器齒輪箱內(nèi)，污染潤滑油、破壞旋轉(zhuǎn)分離器密封組件，進(jìn)而影響旋轉(zhuǎn)分離器的正常運(yùn)行，成為煤氣化裝置安全、穩(wěn)定、長周期運(yùn)行的瓶頸，筆者針對磨煤系統(tǒng)落煤管存在的偏差，對其進(jìn)行研究和改造，有效地解決了落煤管堵煤問題。

1 給煤和磨煤干燥系統(tǒng)

1.1 給煤系統(tǒng)

從煤儲運(yùn)系統(tǒng)來的原煤由輸煤皮帶送至氣化裝置的2個獨(dú)立原煤倉內(nèi)儲存，原煤由重力式稱重給煤機(jī)稱重，經(jīng)落煤管進(jìn)入磨煤機(jī)內(nèi)，在磨煤機(jī)內(nèi)被干燥和研磨后，送到煤粉袋式過濾器進(jìn)行氣粉分離，經(jīng)煤粉旋轉(zhuǎn)給料機(jī)及煤粉螺旋輸送機(jī)進(jìn)入煤粉儲罐。煤粉再靠重力從粉煤儲罐流入粉煤放料罐，通過充入高壓N2加壓使煤粉放料罐與煤粉給料罐壓力相同，當(dāng)料位低至一定程度時，打開放料罐底部閥門又一次加煤，煤粉流入粉煤給料罐，最終送往氣化爐的4個煤燒嘴。為維持煤粉給料罐與氣化爐之間的壓差，粉煤給料罐需不斷注入氮?dú)猓员ＷC氣化爐的穩(wěn)定運(yùn)行。

在煤粉輸送過程中，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都將影響到氣化爐煤燒嘴的穩(wěn)定運(yùn)行，從而影響氣化裝置的負(fù)荷及后系統(tǒng)的生產(chǎn)，為此必須保證干煤粉的安全輸送和儲存。

1.2 磨煤干燥系統(tǒng)

磨煤干燥系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備是磨煤機(jī)，原煤倉來的碎煤在磨煤機(jī)內(nèi)通過碾壓被送往下游氣粉分離，為氣化爐提供粒徑、濕度適宜的原料。煤粉粒度的變化與旋轉(zhuǎn)分離器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、磨輥加載力、循環(huán)風(fēng)量等因素有關(guān)。在磨煤機(jī)運(yùn)行過程中，如果旋風(fēng)分離器轉(zhuǎn)子磨損嚴(yán)重或掛有異物，會影響煤粉分離，應(yīng)經(jīng)常檢查、維護(hù)。磨煤機(jī)給煤量和循環(huán)風(fēng)量調(diào)節(jié)要按一定的比例，循環(huán)風(fēng)量可以在標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量上下適當(dāng)變動，但最終要確保風(fēng)煤比合適。磨煤機(jī)的給煤量隨著給煤機(jī)負(fù)荷的波動而調(diào)整，給定的給煤量不能超過磨煤機(jī)的允許出力。循環(huán)風(fēng)量主要是通過循環(huán)風(fēng)機(jī)液力耦合器的開度調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)，以最低開度開啟風(fēng)機(jī)，液力耦合器的開度隨著給煤負(fù)荷的提高而加大。建立正常的風(fēng)煤比非常重要，如果標(biāo)定不準(zhǔn)確，不僅影響氣化爐負(fù)荷，還會影響磨煤機(jī)的運(yùn)行，所以運(yùn)行期間應(yīng)定期校對測量裝置，防止測量裝置出現(xiàn)質(zhì)量問題。

由人工定期打開排渣門，清理排渣箱內(nèi)的煤矸石，清理的時間間隔應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來決定，每次啟動磨煤機(jī)時必須檢查和清理排渣箱，以保證安全運(yùn)行。正常生產(chǎn)時應(yīng)1～2 h排一次渣，磨煤機(jī)在操作過程中必須嚴(yán)格遵守各項規(guī)程和說明，不允許金屬塊、石塊、木塊和其他粗硬異物進(jìn)入磨煤機(jī)，以延長磨煤機(jī)使用壽命。

1.3 給煤機(jī)系統(tǒng)

原煤經(jīng)稱重、給煤機(jī)計量后，與石灰石一同從磨煤機(jī)上部加入進(jìn)行研磨，每臺稱重給煤機(jī)由現(xiàn)場控制柜實(shí)現(xiàn)瞬時給煤量測量和控制、腔內(nèi)溫度報警、堵煤、跑偏、斷鏈監(jiān)測報警以及清掃鏈電機(jī)控制等控制、聯(lián)鎖保護(hù)功能。

2 給煤系統(tǒng)運(yùn)行的瓶頸

氣化裝置磨煤系統(tǒng)在安裝時，上部稱重給煤機(jī)出煤口與下部磨煤機(jī)入煤口存在一定的偏差，兩中心南北偏差約為700 mm，造成落煤管有一定的斜度，落煤管經(jīng)常出現(xiàn)堵煤現(xiàn)象，從而導(dǎo)致磨煤系列停運(yùn)。清理落煤管給裝置穩(wěn)定運(yùn)行造成很大的影響，而且落煤管存在的斜度還造成落煤管沖刷磨損嚴(yán)重，磨煤機(jī)內(nèi)部中心管易磨穿，如果檢查不及時，煤粉會進(jìn)入旋轉(zhuǎn)分離器齒輪箱內(nèi)，污染潤滑油、破壞旋轉(zhuǎn)分離器密封組件，進(jìn)而影響旋轉(zhuǎn)分離器的正常運(yùn)行，成為系統(tǒng)穩(wěn)定生產(chǎn)的瓶頸。

3 給煤系統(tǒng)改造方案

3.1 改造前基本情況

在此次磨煤機(jī)給煤系統(tǒng)技改之前，落煤管經(jīng)常出現(xiàn)堵煤情況，若來煤濕度較大、氣溫較低，則堵煤更為頻繁，一個運(yùn)行班(8 h)會堵煤2～3次，造成兩個系列運(yùn)行一段時間就要停下，人工檢查清理落煤管堵煤，不但耗時耗力，而且頻繁啟停磨煤系統(tǒng)設(shè)備，尤其對中速磨煤機(jī)有很大影響，更為關(guān)鍵的是給裝置穩(wěn)定運(yùn)行造成了很大影響，有時直接影響到裝置的負(fù)荷。針對這一問題，曾對落煤管進(jìn)行多次改造，效果均不佳。改造情況如下：①對落煤管彎曲型式進(jìn)行改動，主要是解決磨煤機(jī)中心管磨損問題，效果不是很好，而且沒有解決堵煤問題；②在落煤管上安裝空氣炮，通過空氣炮的噴射吹掃解決堵煤問題，也沒有什么效果；③對原來落煤管進(jìn)行改動，在管道間增加一個偏心錐體，效果也不大；④在落煤管上增加振打器設(shè)備，通過振打解決堵煤問題，效果也不好。盡管實(shí)施多項技改，堵煤問題仍然沒有解決。

3.2 改造方案

此次改造，利用裝置停車檢修對稱重給煤機(jī)方位進(jìn)行調(diào)整，使給煤機(jī)出口與落煤管和磨煤機(jī)入口盡量在一條中心線上，改造前后對比見圖1。

圖1 給煤機(jī)方位改造注：1—稱重給煤機(jī)上插板閥；2—稱重給煤機(jī)；3—稱重給煤機(jī)下插板閥；4—稱重給煤機(jī)出煤口；5—落煤管；6—磨煤機(jī)入煤口

4 改造效果及效益

4.1 改造創(chuàng)新點(diǎn)

通過對給煤機(jī)進(jìn)行移位，即以稱重給煤機(jī)尾部入煤口法蘭為中心移動給煤機(jī)頭部，使給煤機(jī)頭部出煤口與下部磨煤機(jī)入煤口盡量保持同心，從而有效地解決了落煤管堵煤問題，而且此技改方案施工難度相對不大，施工費(fèi)用相對較低。

4.2 改造實(shí)施后運(yùn)行效果及效益情況

自2017年11月11日改造后，磨煤系統(tǒng)運(yùn)行至今，A系列未發(fā)現(xiàn)一次堵煤情況，改造效果良好；B系列由于原磨煤機(jī)中心管磨穿后對其內(nèi)部進(jìn)行貼補(bǔ)焊接處理，貼補(bǔ)鋼板較厚，與落煤管形成了一定錯邊量，效果沒有A系列好，通過檢查只發(fā)現(xiàn)3次部分堵煤情況，也有很大的改善，下一步是將磨煤機(jī)中心管內(nèi)貼補(bǔ)鋼板問題解決，效果將更為明顯。

按一個運(yùn)行班(8 h)堵煤2次，清理一次需要2 h計算，需要8個人工時，若1個人工時按10元計，則每年節(jié)省人工費(fèi)用17.52萬元。頻繁開停磨煤機(jī)，易造成磨輥。襯瓦、磨盤等損壞，更換一次備件需要20萬元，若每年少更換2次，可節(jié)省成本40萬元。檢修一次磨煤機(jī)需要3～5 d，單系列長期運(yùn)行，會影響裝置滿負(fù)荷運(yùn)行，若按85%負(fù)荷運(yùn)行4 d，每天少生產(chǎn)甲醇200 t，甲醇價格按3 000元/t，每年少檢修2次，可創(chuàng)造效益480萬元。

5 結(jié)語

通過對稱重給煤機(jī)方位的改造，使給煤機(jī)出口與磨煤機(jī)入口盡量保持同心，進(jìn)而解決落煤管堵煤問題，保證磨煤系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，維持裝置的高負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行，為企業(yè)創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟(jì)效益。