王順黨

摘 要：該文對(duì)目前制約煤氣化分廠氣化爐長(zhǎng)周期運(yùn)行因素之一的激冷氣壓縮機(jī)入口壓差高情況進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)查、原因分析、提出預(yù)防措施及整改建議，進(jìn)而達(dá)到優(yōu)化激冷氣壓縮機(jī)操作條件，實(shí)現(xiàn)氣化爐長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：壓縮機(jī) 壓差 溫度 結(jié)晶 腐蝕

中圖分類號(hào)：TH45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）02（c）-0096-02

多倫煤化工煤氣化裝置中，沿用殼牌干煤粉氣化技術(shù)的特殊要求，采用了一臺(tái)離心式壓縮機(jī)（K-1301）將回流的氣體打回到氣化爐中段，作為氣化爐的激冷氣。在殼牌的設(shè)計(jì)中，此壓縮機(jī)被命名為循環(huán)氣壓縮機(jī)，但為了區(qū)別于聚丙烯裝置中的循環(huán)氣壓縮機(jī)，我們習(xí)慣把它稱為激冷氣壓縮機(jī)。

此壓縮機(jī)前后壓差不大、壓比較小，同時(shí)功率也較?。? 700 kW）。因此，選擇了6 000 V高壓電機(jī)帶動(dòng)液力耦合器，通過(guò)調(diào)節(jié)液耦勺管開度提升壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速。

1 工藝過(guò)程描述

激冷氣體一部分是來(lái)自U1500除灰單元的陶瓷過(guò)濾器出口干熱合成氣體；另一部分來(lái)自U1600濕洗單元濕洗塔的出口濕合成氣。

激冷氣壓縮機(jī)K-1301主要是將這兩路合成氣混合調(diào)配成200 ℃左右的稍微過(guò)熱的激冷氣，經(jīng)激冷氣壓縮機(jī)K-1301提壓后注入到反應(yīng)器頂部，把回流的合成氣送回到氣化爐，用于激冷氣化爐產(chǎn)生的熱氣，將1 500 ℃～1700 ℃的熱合成氣體冷卻到900 ℃以下，使氣體中夾帶的灰渣液滴固化并且冷卻，從而形成非黏性的飛灰，避免氣化爐膜式壁以及合成氣冷卻器結(jié)垢。

激冷氣量首先取決于氣化爐所產(chǎn)生的合成氣產(chǎn)量，操作人員可以通過(guò)調(diào)整激冷比來(lái)調(diào)節(jié)氣化爐溫度，實(shí)現(xiàn)不同的氣化爐工況溫度需求。

在開工燒嘴啟動(dòng)后，系統(tǒng)一旦建立最低壓力就應(yīng)啟動(dòng)激冷氣壓縮機(jī)，當(dāng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到4 800RPM時(shí)，氣化爐就可以進(jìn)行下一步投燒嘴工作。

其振動(dòng)、軸位置的偏移、軸承溫度等工藝參數(shù)發(fā)生異常，都將導(dǎo)致壓縮機(jī)停車，而壓縮機(jī)一旦停車，將引發(fā)氣化爐乃至整個(gè)煤氣化裝置的停車，同時(shí)有可能導(dǎo)致氣化爐超溫，其結(jié)果是災(zāi)難性的。由此可見(jiàn)，激冷氣壓縮機(jī)K-1301對(duì)于工藝的重要性是不言而喻的。

2 現(xiàn)狀調(diào)查

氣化分廠2012年3套氣化爐開車過(guò)程中，因?yàn)榧だ錃鈮嚎s機(jī)入口壓差高被迫停車已是嚴(yán)重制約氣化長(zhǎng)周期運(yùn)行的因素之一。

按照設(shè)計(jì)要求，激冷氣壓縮機(jī)入口溫度要達(dá)到200 ℃，出口溫度要達(dá)到215 ℃。來(lái)自U1500單元的熱合成氣溫度設(shè)計(jì)值為389 ℃，U1600單元出口冷合成氣設(shè)計(jì)溫度為172 ℃。通過(guò)調(diào)節(jié)熱合成氣13TV0020閥及濕洗塔C1601出口冷合成氣16PV0076閥門來(lái)調(diào)配循環(huán)氣壓縮機(jī)入口合成氣溫度到設(shè)計(jì)要求的200 ℃。

多倫煤化工目前現(xiàn)狀為來(lái)自U1500單元的熱合成氣溫度實(shí)際值為269 ℃，U1600單元出口實(shí)際溫度為162 ℃。通過(guò)調(diào)節(jié)熱合成氣13TV0020閥及C1601出口冷合成氣16PV0076閥門來(lái)調(diào)配循環(huán)氣壓縮機(jī)入口合成氣溫度只能達(dá)到185 ℃。

激冷氣一部分來(lái)自U1500干洗單元，含有微量飛灰；一部分來(lái)自U1600濕洗單元，是飽和狀態(tài)的粗合成氣，飛灰內(nèi)表面積較大，吸收微量水分，所以激冷氣中形成了潮性飛灰，造成入口過(guò)濾器壓差高，激冷氣流量較正常時(shí)偏低，激冷氣壓縮機(jī)振值高報(bào)。

激冷氣壓縮機(jī)入口過(guò)濾器設(shè)計(jì)為50μm，設(shè)計(jì)壓差0.01 MPa，0.04 MPa時(shí)高報(bào)，而一旦高于0.1 MPa時(shí)將引起壓縮機(jī)入口流量遞減，氣化將被迫降負(fù)荷，壓差再高時(shí)甚至停車處理。嚴(yán)重制約裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行，制約公司年度生產(chǎn)計(jì)劃的完成。

3 原因分析

總的原因是激冷氣壓縮機(jī)入口合成氣溫度低，造成管線內(nèi)NH4Cl結(jié)晶，冷凝液腐蝕管線生成鐵銹等物質(zhì)堵塞過(guò)濾器。而制約壓縮機(jī)入口溫度低及過(guò)濾器堵塞的原因則包括以下幾種情況。

（1）主要因?yàn)槭苊悍N限制，爐溫控制較低。煤質(zhì)要求在700 ℃以下飛灰不易結(jié)垢。因此為保證飛灰不會(huì)在SGC入口十字反吹處結(jié)垢堵塞，工藝嚴(yán)格控制氣化爐合成氣冷卻器（SGC）入口13TI0019點(diǎn)溫度在670 ℃。而最終SGC出口溫度只有260 ℃，進(jìn)而影響U1500單元出口的干熱合成氣溫度。

（2）在氣化爐停車后，經(jīng)常因?yàn)榈獨(dú)饩o缺而沒(méi)有執(zhí)行必要的大吹掃程序，只是簡(jiǎn)單地手動(dòng)吹掃，更有甚者只是采用恒定的氮?dú)饬恐脫Q系統(tǒng)，無(wú)升、降壓過(guò)程，致使管線內(nèi)部不干燥，且吹掃不徹底。

（3）U1500單元高溫高壓陶瓷過(guò)濾器S1501在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)陶瓷濾芯斷裂情況，致使壓縮機(jī)入口熱合成氣中夾帶飛灰，飛灰遇冷合成氣吸收冷合成氣中微量水分，形成潮性飛灰并結(jié)塊，堵塞過(guò)濾器。

（4）激冷氣壓縮機(jī)進(jìn)出口管線伴熱能力不夠；激冷氣管線死角很多，在整個(gè)裝置停車后，存在于死角中的稍微過(guò)熱的激冷氣變涼，隨著溫度的降低，激冷氣變飽和，其中的水冷凝下來(lái)；加之檢修期間若打開氣化爐人孔，又有空氣進(jìn)入合成氣管線，碳鋼管線上冷凝下來(lái)的水與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，致使管壁上生成鐵銹。

（5）另外煤里面含有多種元素，其中氯在發(fā)生氣化反應(yīng)過(guò)程中，伴有多種副反應(yīng)，其中一個(gè)就是溫度低結(jié)晶生成NH4Cl晶體，在氣化開車過(guò)程中，激冷氣溫度長(zhǎng)時(shí)間保持在185 ℃左右，而NH4Cl在低于200 ℃時(shí)就可能冷凝下來(lái)，電離成NH4+、Cl-，從而產(chǎn)生露點(diǎn)腐蝕，腐蝕管線。

（6）激冷氣壓縮機(jī)入口管道是碳鋼材質(zhì)，合成氣中H2S對(duì)碳鋼的腐蝕嚴(yán)重，特別開停車時(shí)經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)入口管道的氣體溫度較低，加劇了腐蝕的程度，產(chǎn)生了一定量的銹皮，隨著激冷氣壓縮機(jī)升速，冷氣量增加，銹皮被吹掉，然后被帶到壓縮機(jī)入口過(guò)濾器處，致使從管道脫落的銹皮將過(guò)濾器濾孔堵塞，造成壓差升高。隨著壓縮機(jī)入口過(guò)濾器壓差增高，激冷氣量越來(lái)越小，氣化爐被迫降負(fù)荷運(yùn)行，最終造成氣化裝置停車。

4 預(yù)防措施及整改建議

4.1 預(yù)防措施

（1）開車過(guò)程中，應(yīng)先提高激冷氣溫度，再提高激冷氣量。

（2）停車時(shí)，要完成氣化爐大吹掃，保證整個(gè)系統(tǒng)置換完全，不留死角，并且最大限度地保持伴熱，保證管線內(nèi)部干燥。

（3）由于氣化煤質(zhì)原因，要求氣化爐合成氣冷卻器（SGC）入口13TI0019點(diǎn)溫度在670 ℃左右才可以保證飛灰不會(huì)在SGC入口十字反吹處結(jié)垢堵塞。因此只能通過(guò)降低調(diào)整SGC處振打器振打頻率，盡可能提高合成氣冷卻器出口溫度。另外，目前氣化分廠已經(jīng)將來(lái)自U1500單元的熱合成氣閥門13TV0020閥門處于全開狀態(tài)，只能用關(guān)小13PV0076閥門建立較高壓差的方式提高壓縮機(jī)的入口溫度。

（4）對(duì)于在開車過(guò)程中，一旦出現(xiàn)高溫高壓陶瓷過(guò)濾器S1501出口粉塵含量高，且濕洗塔C1601水質(zhì)變黑變混濁時(shí)，就要考慮判斷是否S1501濾芯斷裂，有必要直接停車，避免斷裂濾芯污染其他濾芯，且大量飛灰進(jìn)入壓縮機(jī)入口造成過(guò)濾器堵塞。

4.2 整改建議

（1）增加壓縮機(jī)入口管線的蒸汽伴熱管線管徑，盡量通過(guò)外部加熱來(lái)提高管線內(nèi)合成氣的溫度，減少冷凝、減少NH4Cl晶體析出，降低腐蝕程度。

（2）將來(lái)自U1500單元的熱合成氣閥門13TV0020加裝旁路，運(yùn)行期間保持一定開度，用于增加熱合成氣配比量。

（3）將激冷氣壓縮機(jī)入口前的碳鋼管道全部更換為耐腐蝕耐磨材質(zhì)的管線。

5 結(jié)語(yǔ)

該文結(jié)合激冷氣壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的入口過(guò)濾器壓差高情況進(jìn)行全面的原因分析，并提出整改措施。通過(guò)優(yōu)化工藝操作條件，把壓縮機(jī)入口溫度盡可能提到最高；通過(guò)技改，進(jìn)一步解決這一制約氣化長(zhǎng)周期運(yùn)行的瓶頸。

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