航天炉长周期运行总结

时间：2024-08-31

吴珍汉

（安徽昊源化工集团有限公司安徽省阜阳市 236000）

前言

安徽昊源化工集团有限公司两套航天炉装置分别于2013年4月、2014年4月全线投产，经过不断摸索与改进，运行周期不断增加，运行情况见下表1，目前已创造连续运行322天、410天的历史记录，连续打破最长运行记录，创业内之最。截止6月23日，一期气化炉已连续运行440天，从运行情况来看，各项主要工艺参数均在正常范围内，系统无较大隐患，各主要设备运行正常，吨氨煤耗1.305吨左右，本文从工艺控制、装置优化及设备管理三方面来探讨如何确保装置长周期运行。

表1 昊源集团航天炉运行情况

一、工艺控制

实践证明，关键工艺指标的严格控制，对HT-L长周期运行周期起到至关重要的作用。

1.原料煤质量

原料煤灰熔点控制在1300℃以下，灰熔点过高，气化炉必须在较高的温度下进行操作，影响气化炉运行周期；灰熔点变形温度与流动温度区间在100℃以上，温度区间过窄，会造成盘管挂渣不稳，气化炉操作弹性小，易造成炉温波动；水分一般控制在12%左右，过高的水分会增加磨煤系统负荷，增加原煤消耗，水分过低，原煤在输送过程中会造成现场扬尘，污染环境，同时造成原料煤的浪费；煤中灰分一般在8%左右，过高的灰分会增加灰水系统的负担，加剧水系统堵塞结垢等问题，灰分过低，盘管挂渣薄，炉温高。

粉煤水分控制在2%以下，水分过高，容易造成粉煤锁斗架桥、粉煤管线堵煤等问题，直接影响入炉粉煤流量的稳定，造成气化炉负荷、炉温的波动；粉煤粒度合格率控制在60%左右，粒度过细，影响粉煤在气化炉内的流场分布，加重磨煤系统设备的磨损；粒度过大，则原料煤的比表面积小，造成原料煤燃烧不充分，增加原煤消耗。

2.气化炉炉温

炉温的高低直接反应出气化炉运行的经济性，炉温过高，合成气中CO2含量高，有效气成分差，产量差，消耗高；同时过高的炉温会对气化炉盘管、烧嘴等造成烧蚀，严重制约气化炉长周期运行。正常情况下，插入式炉膛温度控制在800℃以下，埋入式温度600℃以下，温度超出该指标时，适当降低氧煤比、调整配煤比例等操作手段进行控制，炉膛温度高于1000℃或埋入式温度高于800℃，必须引起足够重视，及时采取措施进行控制，尽快恢复到正常范围内。如果炉膛温度测点故障较多，还可以通过汽包外送蒸汽阀门开度、盘管密度、甲烷含量等工艺参数来确定炉温的高低，正常情况下汽包外送蒸汽阀开度30%以下，盘管密度控制在750g/cm3以上，当超出指标范围时，应及时进行调整；气化炉正常运行情况下，应尽量保证气化炉负荷及炉况的平稳，入炉氧气流量阀门严禁随意调整，保证氧量稳定，合成气中甲烷含量能直接反应出气化炉操作温度的高低，因此将甲烷含量作为一项重要的工艺指标进行控制，从而确保炉况的稳定。

3.渣口压差的控制

渣口压差反应出合成气通过气化炉渣口时的阻力情况，当渣口积渣较多时，合成气通过渣口的阻力就会增大，甚至造成合成气通过渣口时出现偏流情况，严重时会直接破坏下降管水膜，烧坏激冷环与下降管。2015年3月二期气化炉停车检修，渣口积渣严重，渣口直径不足30公分，合成气严重偏流，导致激冷环、下降管烧穿，合成气得不到充分洗涤，气化炉出口温度高，被迫停车。

正常情况下，渣口压差在35KPa以下。当高于35KPa以上时，应针对不同情况采取相应措施：①如因炉温低造成渣口压差低，应提高氧煤比，采取提高整体炉温的方法提高渣口的温度，增强液态渣经过渣口时的流动性，消除渣口积渣；②气化炉流场发生变化，可采取降低炉压，拉长火焰的方法，使渣口积渣融化；③因原料煤发生变化导致渣口压差波动，应及时调整原料煤配比。

4.气化炉及洗涤塔外排黑水流量控制

黑水外排流量的多少，直接决定了气化炉与洗涤塔内水质情况。气化炉外排小，则气化炉内黑水浓度高，容易造成激冷室内积灰结垢，同时随合成气带入洗涤塔的黑水量增加，造成洗涤塔内水质差，因此正常情况下，气化炉黑水外排控制在150m3/h以上；洗涤塔黑水外排流量小，直接影响洗涤塔的水质，造成以下后果：①激冷水水质恶化，使激冷水管线及激冷环结垢；②洗涤塔内部积灰结垢、甚至造成洗涤塔液位计失真，失去参考价值，同时带来安全隐患；③合成气带灰到后续变换工段，缩短触媒使用周期。所以，正常情况下，洗涤塔外排控制在25m3/h以上。

5.灰水水质的控制

灰水系统的水质对系统的影响较大，灰水的各项指标必须严格执行，水质差会加速系统结垢，造成管道、设备积灰，使灰水循环量减少，直接制约气化炉系统的安全稳定运行。灰水PH值控制在7-9之间，碱性越强，越有利于垢片的形成，低PH值的环境下，可以延缓系统结垢；灰水硬度严格控制在1000mg/L下，表明硬度过高系统中钙镁离子含量高，硬度长时间在1000mg/L以上会直接加速气化炉积灰的程度，严重时导致因气化炉液位过低而被迫停车检修，因此，当硬度高于1000mg/L时，应针对性的采取如下措施：①加大系统水循环量，采用大补大排的方法来降低硬度；②因原料煤的原因造成系统水质硬度偏高，应及时调整原料煤的配比。

二、装置优化

1.灰水除硬装置

为解决系统结垢问题，2016年9月，我公司新上一套三法一体灰水除硬装置，这是电化学水处理技术在煤气化装置的首次应用，项目投运一年半来，各项指标参数大幅度降低，水质有显著改善。2018年4月，二期航天炉检修发现激冷室及洗涤塔内部积灰现象显著减少，特别是制约系统稳定运行的激冷水管线积灰情况得到明显好转，为航天炉长周期的运转提供了有力保障。装置投用后水质情况如下表2。

表2 装置投用后水质情况

2.粗渣系统改造

航天炉炉渣通过渣锁斗系统排至渣池，然后经链式捞渣机带出渣池由渣车送出界区，刮板与链条长期在恶劣的环境下使用，一般使用一年左右就要进行一次更换，且日常维护量很大。二期气化炉运行后，为节约资源，我公司将两套渣锁斗排渣管线用DN350管线串连起来，通过盲板隔离，两套气化炉炉渣排至一个捞渣机内，改造完成后，两套捞渣机一用一备，有效提高了装置利用率，为企业节约了运行成本。

渣中的水在捞渣机斜板处分离效果较差，导致带出的渣中水含量高，给周围环境带来较大污染，为解决环保问题，在捞渣机下料口增加两套脱水装置，捞渣机排出的含水量较高的粗渣经脱水装置脱水后，水含量大幅度减少，有效解决了粗渣污染问题，同时节约了大量人力资源。

3.真闪冷凝器改造

真闪系统闪蒸出的闪蒸汽，进入真闪冷凝器的壳层，与管层的循环水换热冷凝后排至沉降槽，闪蒸汽含有大量灰尘，导致真闪冷凝器经常出现结垢情况，使换热效果变差，直接影响进入沉降槽的黑水温度，使絮凝沉降效果降低。真闪冷凝器的壳层结垢，清理十分困难，为检修带来较大难度。经过改造，两套真闪冷凝器进口管线增加串联管线，需要检修时，两套系统共用一个真闪冷凝器，同时闪蒸汽进入真闪冷凝器的管内，循环水走管间，检修期间直接对管层进行冲洗，有效提高了真闪冷凝器的使用周期，稳定了灰水系统的水质。

三、设备方面

1.检修质量控制

系统每次停车检修，所有设备、管道内部都存在积灰结垢的情况，检修质量的控制是气化炉长周期运行的关键因素，因此检修期间必须严把检修质量关，确保气化炉、洗涤塔、激冷水管线等关键部位垢片清理彻底，否则在开车过程中垢片脱落会堵塞管道、过滤器，造成灰水流量偏低，影响正常工艺控制。检修期间，应对各液位计、流量计等进行彻底清理，便于正常生产时提供可靠直观的操作依据。

2.运转设备管理

各关键运转机泵，必须加强巡检力度，如烧嘴冷却水泵、中压锅炉水循环泵，必须确保备用泵在线备用，当一台泵出现问题时，另一台泵能够及时启动；2017年8月公司曾因P-1702电气线路故障，而导致运行泵跳车，由于备用泵完好备用并及时启动，没有造成气化炉连锁停车的事故发生，为公司挽回了一次因停车造成的损失。

各备用机泵应进行定期切换，防止备泵因长时间不运行导致不能在线备用的情况发生，如激冷水泵，每半月倒泵一次，倒泵前对备用泵的进出口管线进行清理，防止垢片进入后续管线。倒泵后，也要对停下的泵进出口管线进行清理，确保时刻在线备用，从而确保装置长周期运行。

3.管道设备检测

航天炉气化装置涉及到粉煤管线、合成气管线、黑水管线，这些可燃、高压管线一旦出现大量泄露，如没有及时发现，造成的后果将难以想象。

2017年3月，因连续运行时间较长，一期气化炉至洗涤塔合成气管线多处严重减薄，漏点难以消除而被迫停车检修。

建立压力管道定期检测制度，特别是易冲刷易腐蚀的管件部位，必须进行定期检测，出现厚度减薄时，应持续加强关注，需要进行补焊的部位应及时进行补焊，检修期间，应及时对减薄部位进行更换。

4.仪表阀门定期检查

为便于操作控制，航天炉装置设置了大量仪表阀门，关键部位均设置了切断阀或调节阀，这些阀门的正常使用，有力保障了航天炉系统的稳定运行，因此必须加大对仪表阀门的检查力度，防止因阀门检查维护不到位而导致不必要的停车事故发生。我公司曾多次出现仪表阀门故障而造成系统停车或大减量的事故发生，2013年8月因17XV1308阀门开信号丢失直接造成气化炉连锁停车，为公司带来重大损失；2014年3月因粉煤锁斗至给料罐粉煤切断阀执行机构故障，阀门打不开造成系统大减量，险些造成停车事故。