SHELL煤气化煤粉加压及输送系统运行分析
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【摘 要】阐述了shell煤气化煤粉加压及输送系统工艺原理及流程，分析了Shell煤气化煤粉加压及输送系统在运行中遇到的问题及解决措施，并提出了Shell煤气化煤粉加压及输送系统在现运行中存在的技术难题。
【关键词】Shell煤气化；气化技术；干煤粉加压及输送系统
我公司河南煤业化工集团龙宇煤化工有限公司年产50万吨甲醇项目气化装置采用壳牌煤粉加压气化工艺，原煤经研磨成煤粉并经干燥处理后，依次经过常压煤粉仓、煤粉锁斗和煤粉给料仓，由高压氮气将煤粉送至气化炉喷嘴。在煤粉的输送过程中，任何一个问题都会直接影响煤粉的正常输送及气化炉能否正常运行。我公司自2008年4月开车以来，煤粉加压及输送系统一直是制约装置高负荷长周期运行的因素之一，多次因该系统出现各种不同的问题而造成系统降负荷、甚至停车的事故。创造了壳牌气化炉106%负荷连续运行190天的纪录。
1 Shell煤气化煤粉加压及输送系统工艺原理概述
煤给料系统由两套相同的给料系统组成，利用低压容器和高压容器之间良好的密封隔离，通过隔离、充压、排放、泄压、重新给煤的程序控制来完成煤粉的加压给料，从而达到工艺要求。连接高压和低压给料系统线路都使用了两道阀或者一个阀加一个孔板或者加一个控制阀。
煤粉的输送是通过高压二氧化碳或氮气充入粉煤管线中，带动煤粉建立一定的速度，高压气体一方面从X-1207充气锥进入粉煤管线，另一方面从X-1301煤粉收集器进入进行调节，保证煤粉的流量稳定。每套给料系统对应于对称的两个烧嘴供料，并配套有两套循环回路。
2 SHELL煤气化煤粉加压及输送系统在运行中遇到的问题及解决措施
在国内投产的装置中都出现了不少问题，有些是共性问题，有些是因为配套厂商或选型不同而从在的个性问题，这里主要探讨一下在我们公司SHELL煤气化煤粉加压及输送系统存在的问题及解决措施，希望对国内其他壳牌装置有所帮助。
2.1 V1204笛管
（1）出现的问题
1）笛管脱落；2）笛管卡具脱落；3）笛管在运行的过程经常扭曲变形
（2）原因分析
1）由于卡具固定不牢固，极易造成笛管的脱落和卡具的脱落。
2）在开始充压的过程中瞬气量间通过大，压差较高，造成笛管严重的振动，极易造成笛管的脱落和扭曲变形。
3）排堵时在一定程度上也会造成笛管的松动。
4）CO2压缩机带油，造成笛管充气板堵塞和损坏。
5） 个别部位损坏后笛管内煤粉积存。
（3）防范措施
1）笛管卡具在固定死后进行焊接加固。
2）12PV0102增加旁路，加限流孔板，保证有气通过，防止出现煤粉倒入到笛管中。
3）充气笛管进行改造，笛管的上半段长度有原来的2.5米改为1米，并且在充气板上钻孔径为Q5的孔，在上下笛管的两头各钻4个Q10的孔。
4）加强CO2机组出口气体油含量分析，及时切换油精过滤器，尽量减少CO2压缩机所带的油含量。
5）V1204充压总管上增加油过滤器，并定期进行排放，减少油进入。
6）减少12PV0102阀门的开度，防止大量的气体进入，造成笛管的振动。12PV0102的开度被限位到35%。改造后未出现笛管脱落和扭曲变形现象。
2.2 V1204泄压管线问题
（1）出现的问题
1）96米泄压管线三通处经常造成磨穿。
2）由于在泄压时振动比较大顺焊缝处产生裂纹 。
（2）原因分析
1）由于在泄压的中有煤粉带入且速度较快对管道的冲刷比较厉害，极易造成管线的磨穿.
2）由于泄压时压力比较高，管线的振动比较大，磨损后导致强度不够而出现裂纹。
（3）防范措施
1）每次泄压时尽量煤粉排放干净，V1204出现低料位时再进行泄压。
2）96米泄压管线改为锻件三通。
3）对V1204泄压管线管支架进行加固，进一步减小容器的振动现象。
2.3 煤粉泄露及自燃问题
（1）出现的问题
1）V1204充气锥在开车时极易出现煤粉泄露事故。
2）V1205在检修时由于煤粉排放不干净，在停车更换时造成煤粉泄露。
3）S1201、V1201、 V1205在停车时由于煤粉排放不干净造成煤粉自燃的现象。
（2）原因分析
1） V1204充气锥在安装时由于充气锥法兰面加工和热处理问题导致变形，上法兰面与下法兰面密封不好。
2）V1205在排料时由于排放压力比较低，造成煤粉排放不干净。
3） S1201、V1201、 V1205在停车后有积存的煤粉，由于没有氮气，空气的进入造成煤粉的自燃。
（3）防范措施
1） 对V1204充气锥法兰进行加工处理修复。每次检修后气密必须合格。
2）V1205每次在停车排料时，压力不能低于1.5MPA，在煤粉排完后进行充泄压几次，保证煤粉的彻底排放干净。
3）每次长期停车后务必将S1201、V1201、 V1205的煤粉排放干净。
4）每次停车后中控严格监控好S1201、V1201、V1205的温度变化，出现异常时及时通入氮气，防止出现煤粉自燃现象的发生。
2.4 阀门问题
（1）出现的问题
由于V-1201A/B、V1204A/B和1205A/B之间差压较大，V1204每下一罐料，有些球阀要开关3-5次左右。长时间运行后，会造成阀门内漏，造成阀门前后压差大，会导致阀门无法打开、卡死现象，不得不单阀运行。
（2）原因分析
1）在正常运行时若双阀组中的一个阀门微漏会造成两阀之间有压力，阀门上下压差过大，阀门因此难以正常开启和关闭。
2）双阀组长期受高压高速气固冲刷和磨蚀，阀门容易出现磨损或卡涩。
（3）防范措施：
对关键锁斗阀进行开关时间进行监测，定期检查和更换球阀，一般使用周期在6个月左右。V1204B和1205B下料阀采用盘阀控制，效果较好，目前已使用14个月，未出现大问题。
2.5 粉煤锁斗高压过滤器S-1202A/B
（1）出现的问题
粉煤锁斗高压过滤器S-1202A/B 滤棒损坏
（2）原因分析
1）安装时滤棒固定不牢，造成滤棒松动，在压力变化时滤棒容易出现断裂。滤棒本身结构或固定方式不合理，在受力方面存在薄弱环节，在煤粉锁斗V-1204充压过程中，压力变化较大时滤棒容易出现断裂。
2）由于煤粉粒度过细、湿度过高或者煤粉输送气体高压或者二氧化碳中带油或者杂质等原因，造成滤棒部分微孔堵塞，在V-1204充压过程中，滤棒压差不平衡，容易出现滤棒断裂。
3） S-1202反吹期间，反吹气体流量调节阀12FV0125/0225开度过小，反吹效果不佳，部分滤棒微孔未吹通，在V-1204充压过程中，滤棒压差不平衡，滤棒容易出现断裂。
4）S-1202反吹期间， 12FV0125/0225开度过大，V-1204充压初期，压差过高，容易造成滤棒断裂。
5） 由于S-1202底部加有带孔的插板，煤粉因温度过低、湿度大等原因容易堵塞插板上小孔，造成S-1202罐体内积存煤粉，在V-1204充压期间，滤棒受力不均，造成滤棒断裂。
（3）处理措施及建议
1）紧固、更换已损坏的滤棒，并在S-1202底部加带孔的插板，防止滤棒万一再次断裂时掉落堵塞V-1204或V-1205底部内部充气锥，堵塞煤粉通道，引起对应煤烧嘴跳车。
2）滤棒底部加固定托架或更换强度更大的新型滤棒。定新备件时，建议滤棒生产厂家更改滤棒结构和改进固定方式。
3）控制煤粉粒度细粒含量不超过10%，湿度在1-2%，超高压氮气/二氧化碳缓冲罐V-3051定期排油，避免氮气/二氧化碳带油，防止S-1202等烧结金属过滤元件的微孔堵塞。
4）在V-1204充压期间，根据压差调整S-1202的反吹力度，防止反吹气体量过大或者过小，造成滤棒损坏。随着V-1204压力升高可以逐渐开大12FV0125/0225，在确保安全前提下，尽量将S-1202内的煤粉吹除。
3 SHELL煤气化煤粉加压及输送系统在运行中遇到的现存技术难题
3.1 煤粉布袋式过滤器S-1201A/B内部煤粉结块
（1）问题描述
在运行期间发现S-1201A/B压差高报，排除仪表故障后，现场拆开其下部旋转给料机X-1206A/B后，发现X-1206A/B上部积满块状煤粉，最大块已堵塞S-1201A/B底锥下料口，上部还有部分泥状煤粉。结块后没有很好办法只能人工清理，不但增加操作人员工作量，还会影响周边环境卫生。
（2）原因分析
1）由于煤粉加压输送是采用高压氮气二氧化碳进行输送，5.0Mpa的二氧化碳在减压为常压后会降低66℃左右，减压后经过计算温度为40-50摄氏度，极易泠凝造成煤粉结块现象的发生。
2）系统正常时煤粉输送系统动力源由高压氮气切换为高压二氧化碳，在粉煤锁斗V-1204A/B泄压，V-1205A/B调整压力时，二氧化碳在限流孔板或者调节阀门处会发生节流膨胀作用，使煤粉中含有的微量水分瞬间结冰（在煤块中有冰粒出现）。冰粒在伴热的作用下融化形成泥状煤粉，部分泥状煤粉水分蒸发呈块状。
（3）现有措施
1）增加放空管线、S-1201A/B箱体及锥体伴热。
2）V-1205A/B泄压时尽量通过粉煤锁斗高压过滤器S-1202A/B，减少进入S-1201A/B煤粉量。
3）V-1205A系统泄压阀门12PV0128B改为盘阀，减少阀门磨损、泄漏，减少制冷效果。
4）S-1201A/B底锥由DN200更换为DN300，X-1206A/B内径由DN200更换为DN300
5）在s-1201的底部加一股流化热氮气。
6）S-1201A/B箱体增加温度指示，监控其温度变化情况结合压差，人工不定时清理。
7）在S-1201A/B与V-1201A/B的平衡管，S-1201A/B与X-1205A/B的平衡管各加一股热低压氮气
（4）现有措施效果
结块现象有所缓解，但是仍未根除，仍需人工不定期清理。
3.2 煤粉锁斗下料需要破桥
（1）问题描述
煤粉锁斗V-1204下料困难，每次下料都需要进行不同程度的破桥处理。
（2）原因分析
1）煤粉太干或太湿，粒度太细都易架桥。
2）煤粉锁斗的输送过程中存在压力不平衡，V-1204/5压差变化导致煤粉易架桥。
3）煤粉锁斗伴热温度低等原因。
4）充气锥堵，工艺气中油含量高。
5）冲压过快或每次排料时没将煤粉排放干净就进行泄压。
（3）现有措施
1）严格控制煤粉的粒度和水分工艺指标。
2）V-1204与V-1205压差波动不能太大。
3）提高煤粉锁斗伴热等。
4）V1204充压总管上增加油过滤器S1204，并定期进行导淋排放，减少油进入。V1204现采用多孔板充气锥。
5）严禁手动冲压，每次排料时尽量将煤粉排放干净后在进行泄压。
（4）现有措施效果
煤粉锁斗下料情况有所好转，但有时候仍需手动干预排堵。
4 结束语
本文浅析了壳牌煤气化煤粉加压及输送系统在运行当中常见的问题及解决措施。通过以上问题的解决我公司壳牌煤气化煤粉加压及输送系统操作有了很大的优化，降低了员工的劳动强度，现在能够实现长周期高负荷的运行，提高了运行的经济效益。
参考文献：
[1]煤气化生产技术（许祥静）（二版）出版社：化学工业出版社，2010.
[2]煤气化制甲醇技术（彭建喜）出版社：化学工业出版社，2010.
[3]大规模煤气化技术（许世森，张东亮，任永强） 出版社：化学工业出版社，2010.