恩德粉煤气化装置改造总结

中化吉林长山化工有限公司造气是采用朝鲜技术, 由抚顺恩德机械有限公司承担工程设计并施工的煤气化装置, 公司以生产尿素为主, 其设计能力是为年产18万吨合成氨提供合成气, 是国内第一套为合成氨提供原料煤气的恩德粉煤气化装置。建于2002年, 2013年11月投产。生产运行过程中装置存在诸多问题, 使生产不能安全稳定运行。

一、回流管加粗改造

原设计回流管外壳内径600mm, 内部保温材料三层, 依次为20mm硅酸铝针刺毡, 230×114×65保温砖, 230×25/45×114粘土耐火砖, 回流管有效直径202mm, 缓冲罐进出口直径202mm, 从原始开车到2004年8月份, 因回流管堵塞1#炉停炉5次, 停炉处理时间123.35小时;2#炉停炉4次, 停炉处理时间119小时, 每次处理时堵塞物并不坚硬, 经过疏通就能流出, 但是每次分离器内残留物都很多, 处理时间都比较长。

整改措施:经公司研究决定利用2004年度大检修期间对回流管进行加粗改造, 回流管外壳直径不变, 通过更换保温材料将缓冲罐出入口, 回流管入炉口加粗并改变角度, 回流管有效直径加至300mm, 改造后使用至今没有发生堵塞现象, 回流管外壁温度虽然由原来的90℃, 增加到105℃, 但仍属正常范围。

二、旋风分离器加中心管改造

恩德炉原始开车运行稳定后, 对几项指标进行分析:灰渣碳含量10%, 废锅入口处飞灰碳含量28%, 飞灰产量5870kg/h, 洗涤塔入口煤气含尘3233mg/m3, 气化炉下部与上部压差1.13KPa, 由于可燃物少, 在气化炉运行现象上表现出中部温度不易控制, 经常在二次喷嘴处挂渣, 以上数据和现象可以直观看出由于旋风分离器捕集效率低, 直接影响到恩德炉的碳转化率, 而且对操作也带来了很大难度。

整改措施:对分离器的改造方案是增加中心管, 此位置的操作温度为950℃, 所以中心管采用耐温 (耐温1200℃) 耐磨铸钢材料制做。此项改造使用一年时, 其中灰渣碳含量降至8.1%, 废锅入口处飞灰碳含量降至23%, 飞灰产量降至5010kg/h, 洗涤塔入口煤气含尘降至1621 mg/m3, 气化炉上部和下部压差增至2.5KPa, 二次喷嘴处再没有出现挂渣现象。旋风分离器增加中心管后, 从分析对比看效果明显, 分离效率提高, 循环倍率增大, 碳转化率提高, 经济效益可观。

三、恩德炉供煤机轴瓦改造

恩德炉在生产过程中发现, 恩德炉供煤机轴瓦由于设计上的不合理, 造成大量的损坏, 一对新轴瓦严重的使用周期达不到七天, 最长也不超过20天, 严重影响恩德炉的正常运行。

整改措施:分析确定了轴瓦损坏快, 使用周期短的原因是供煤机轴的轴向力大, 径向力小, 由于轴向力大的原因, 轴肩对轴瓦止推面和轴承座的磨损较快, 决定选择用每台供煤机轴的轴肩与轴瓦止推面之间加推力轴承8 118一口, 由于间隙不够, 把轴止推面取消, 变滑动摩擦为滚动摩擦, 延长了轴瓦的使用寿命12个月以上, 保证了恩德炉的长周期。用于技术改造的投资极少, 六台供煤机每台加推力轴承8118一口, 每口50元, 合计300元, 年节约检修费用近7万元, 实现了车间制定的“投资少, 效益高, 见效快”的工作目标。

四、富氧空气预热器改造

恩德炉开车运行半年, 时逢高温季节由于气温高空分装置出氧量受到严重影响, 迫使恩德炉减量或降低氧浓度操作, 因此无论从哪个角度说, 降低氧耗都显意义重大。此时恩德炉的氧耗是860m3/t NH3, 富氧空气的温度为40℃, 入炉蒸汽 (203℃) 和富氧空气混合温度110℃。理论上, 随着富氧空气预热温度的提高, 流化床中氧化层高度减少, 氧气消耗降低, 考虑到占地面积、热效率等因素采用翅片式热管空气预热器, 换热机积800m2, 长×宽×高:1850×1535×1682mm, 翅片管长1800mm, 内径φ38mm, 外径φ60mm, 消耗13Kg蒸汽5-6t/h, 投入使用后的情况是, 预热后富氧空气温度115℃, 入炉前和蒸汽混合后温度为160℃, 氧耗降至780 m3/t NH3。同时煤气中的有效气成分也有所提高。

五、空喷塔上水管线加付线, 塔内加一层喷头

恩德炉原始开车两个月, 就因为空喷塔阻力突然增大被迫停车, 检查后发现塔底循环水排水管口被煤结物堵塞, 导致塔内积水, 封住塔底的煤气入口管。正常生产每两个月停车清理一次空喷塔, 每次清理至少要8小时, 严重影响生产。

空喷塔结垢原因:一是粉煤灰中碱性物的溶出, 二是带入系统的碳酸盐。三是:进水量少, 塔内温度高。要想加强水质的处理十分困难, 只能在水量上想办法。针对以上情况, 车间采取两项措施。一是空喷塔上水管线加付线, 在正常生产时, 付线关闭, 在空喷塔出口温度上涨, 可以关闭主进水管线, 开付线, 清水过滤网增加上水量。二是在空喷塔原有三层喷头的下部再加一层喷头 (六只) , 增加空喷塔进水量, 使空喷塔出口温度下降, 含尘降低。

六、贮煤槽加三台声波清灰器

恩德炉投产以来, 每年冬季的生产过程都出现多次贮煤槽蓬煤现象, 对生产造成严重影响。特别是2009年进入冬季, 由于低温持续时间长, 贮煤槽蓬煤情况屡屡发生, 其中两次蓬煤导致恩德炉停车, 直接影响生产系统负荷, 轻者造成系统减量, 重者导致恩德炉停车, 对气化装置的安全稳定运行带来隐患。

经公司决定在贮煤槽上安装三台声波清灰器。工作原理:气源经过腔体及膜片产生低频振动。高能量声波通过扩声筒, 在设备里产生球面纵波的形式共振, 无死角。清理物体表面的灰尘, 使积灰、挂料产生疲劳而剥离, 从而达到清灰的目的。投入生产后, 贮煤槽架空频次减少, 年增加产值6.6万元。

造气车间开工10多年来, 针对系统存在的各种问题, 进行几十项大大小小的改造, 使恩德系统存在的问题大部分得到了解决, 现恩德炉的最长运行周期已达120天, 达到了安全稳定长周期稳定生产。

摘要：中化吉林长山化工有限公司以生产尿素为主, 生产能力18万吨合成氨30万吨尿素, 制气采用恩德粉煤气化技术, 由于原始设计存在的问题和生产条件的变化, 一些设备不能适应生产要求, 通过大大小小几十项的改造, 现恩德炉已能达到安全稳定生产。

关键词：恩德粉煤气化,气化装置改造