楊青哲

殼牌煤氣化中急冷壓縮機(jī)技改實(shí)踐

楊青哲

（鶴壁煤電股份有限公司化工分公司，河南鶴壁458000）

急冷壓縮機(jī)在殼牌煤氣化中發(fā)揮著為氣化爐合成氣提供急冷氣的作用，使從氣化爐出來(lái)的高溫高壓合成氣達(dá)到迅速降溫的作用。在生產(chǎn)中，由于設(shè)計(jì)缺陷，急冷壓縮機(jī)打量不足直接制約著氣化爐負(fù)荷的提升，已經(jīng)成為制約生產(chǎn)的一個(gè)瓶頸，通過(guò)對(duì)急冷壓縮機(jī)的一系列改造一定程度上提升了一部分急冷氣量，確保生產(chǎn)的有序進(jìn)行。

殼牌煤氣化；急冷壓縮機(jī)；急冷氣量

1 概述［1］

殼牌煤氣化中，有4個(gè)水平布置且對(duì)稱(chēng)燃燒的煤燒嘴反應(yīng)器。在安裝燒嘴時(shí)，使其與半徑呈一個(gè)較小的角度，這樣在反應(yīng)過(guò)程中，氣體朝上作旋流運(yùn)動(dòng)，在頂部離開(kāi)反應(yīng)器，同時(shí)液態(tài)渣沿著豎直的圓筒壁向下流。離開(kāi)反應(yīng)器頂部的合成氣（溫度大約為1 600℃），在冷卻過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)正常急冷的無(wú)固體循環(huán)合成氣（溫度大約為200℃，也稱(chēng)為急冷氣）被送入反應(yīng)器頂部流出的高溫合成氣中。急冷氣流一路上通過(guò)急冷管中的長(zhǎng)通道，利用現(xiàn)有的渦流進(jìn)行混合，這樣就使得混合氣體的溫度低于900℃。

在上述整個(gè)過(guò)程中，急冷壓縮機(jī)發(fā)揮了向氣化爐源源不斷地提供急冷氣的作用，以確保從氣化爐頂部出來(lái)的合成氣能快速地把溫度降到后續(xù)系統(tǒng)所需的合適溫度。如果出現(xiàn)急冷壓縮機(jī)打量不足的情況，后續(xù)系統(tǒng)的溫度就會(huì)不斷升高，被合成氣帶入后續(xù)系統(tǒng)的飛灰的黏性也會(huì)增強(qiáng)，這樣會(huì)給后續(xù)系統(tǒng)中的合成氣冷卻系統(tǒng)以及飛灰處理系統(tǒng)帶來(lái)由于飛灰黏結(jié)所產(chǎn)生的不必要的麻煩。如果不能及時(shí)解決急冷壓縮機(jī)打量不足的問(wèn)題，就必須采取降低氣化爐運(yùn)行負(fù)荷的措施，以減少氣化爐所產(chǎn)生的熱負(fù)荷，保證后續(xù)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。急冷壓縮機(jī)的打量不足問(wèn)題是直接制約氣化爐運(yùn)行負(fù)荷的關(guān)鍵問(wèn)題，為解決急冷壓縮機(jī)打量不足的問(wèn)題，我公司先后多次對(duì)急冷壓縮機(jī)進(jìn)行了不斷的摸索和改造，本文將對(duì)急冷壓縮機(jī)的改造作一個(gè)小結(jié)。

2 急冷壓縮機(jī)技改小結(jié)

2.1 急冷壓縮機(jī)進(jìn)口管線氣液分離器的技改

在急冷壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)之初，在進(jìn)口管線上有一個(gè)氣液分離器（D1301），當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的初衷就是要在這里將合成氣中所夾帶的一部分水汽通過(guò)氣液分離器分離出去，以免將合成氣中夾帶的水汽帶入后續(xù)系統(tǒng)，對(duì)后續(xù)系統(tǒng)造成一定的損壞。氣液分離器的設(shè)計(jì)容量為86 m3，合成氣在通過(guò)氣液分離器的過(guò)程中，不免會(huì)對(duì)合成氣的流通帶來(lái)一定的阻力，同時(shí)氣液分離器作為一個(gè)靜設(shè)備，也有一些氣體緩沖罐的作用，會(huì)對(duì)氣體產(chǎn)生一定的緩沖力。在對(duì)急冷壓縮機(jī)改造之初就通過(guò)急冷氣管線改造首先將氣液分離器去掉，直接換成了DN500的急冷氣管線，以此增加急冷壓縮機(jī)的通氣量。

2.2 急冷壓縮機(jī)進(jìn)口管線過(guò)濾器的技改

在急冷氣進(jìn)口管線上有一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)備——急冷氣過(guò)濾器（S1307），在急冷氣進(jìn)入壓縮機(jī)之前，作為急冷壓縮機(jī)的最后一道保障，也參與到了急冷壓縮機(jī)的連鎖保護(hù)之中，正常生產(chǎn)時(shí)S1307的壓差一般控制在70～80 kPa，當(dāng)壓差達(dá)到130 kPa時(shí)，也達(dá)到了跳車(chē)值，從而引起急冷壓縮機(jī)的跳車(chē)。急冷氣在管道內(nèi)的輸送過(guò)程中難免會(huì)夾帶一些雜質(zhì)，在進(jìn)入急冷壓縮機(jī)之前，一些大的顆粒雜質(zhì)就會(huì)被過(guò)濾出去，這樣就能防止一些雜質(zhì)進(jìn)入急冷壓縮機(jī)，對(duì)壓縮機(jī)葉輪和精密設(shè)備造成損壞；但同時(shí)也對(duì)急冷氣的輸送帶來(lái)了一定的阻力，一定程度上也影響了急冷壓縮機(jī)的打量。通過(guò)多次對(duì)急冷管線爆破清理，在保證急冷管線清潔的情況下，對(duì)急冷壓縮機(jī)進(jìn)口過(guò)濾器進(jìn)行拆除，使急冷壓縮機(jī)的打量有了一定的提升［2］。

2.3 急冷壓縮機(jī)進(jìn)出口閥門(mén)的技改

急冷壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)之初，進(jìn)出口各有一個(gè)主控可以自主開(kāi)關(guān)的閥門(mén)（13XV0035/13XV0036），并且這2個(gè)閥門(mén)參與了急冷壓縮機(jī)的部分連鎖保護(hù)，在急冷壓縮機(jī)密封氮?dú)鈮毫Φ偷臅r(shí)候，這2個(gè)閥門(mén)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，防止密封氮?dú)庥捎趬毫ψ兊褪?duì)壓縮機(jī)的密封保護(hù)作用，通過(guò)進(jìn)出口閥的緊急關(guān)閉，以保護(hù)壓縮機(jī)不受損壞。這2個(gè)閥門(mén)的設(shè)計(jì)初衷是沒(méi)有問(wèn)題的，但對(duì)急冷氣的流通也產(chǎn)生了一定的阻力，所以在壓縮機(jī)打量不足的情況下不得不將這2個(gè)閥門(mén)去掉，用膨脹節(jié)作為代替，一定程度上提高了壓縮機(jī)的打量，解決了一些壓縮機(jī)打量不足的問(wèn)題。

2.4 急冷壓縮機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)技改

急冷壓縮機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中，通過(guò)一個(gè)10 000 V的直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，將進(jìn)口管線上的氣液分離器、過(guò)濾器以及進(jìn)出口閥門(mén)去掉之后，急冷壓縮機(jī)的打量有了一定的提升，但其負(fù)荷也有了一定的提升，原配的直流電機(jī)負(fù)荷同樣需要做更大的功，在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的定子溫度都有了不同程度的提高，特別是在室外大氣溫度高的時(shí)候，電機(jī)的定子溫度高這個(gè)問(wèn)題尤為嚴(yán)重，原來(lái)的冷卻風(fēng)機(jī)已經(jīng)不能繼續(xù)將溫度降到合適的溫度。在這樣的情況下，通過(guò)改造（見(jiàn)圖1），在冷卻風(fēng)機(jī)后面加了1個(gè)套筒，從空分車(chē)間引來(lái)一路液氮作為冷卻氣，利用液氮在空氣中急劇氣化，吸收空氣中的大量熱氣，對(duì)周?chē)目諝膺M(jìn)行冷卻，從而使驅(qū)動(dòng)電機(jī)冷卻。該方法在一定程度上降低了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的定子溫度，從而使問(wèn)題得到了解決。

圖1 急冷壓縮機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)改造

2.5 增加1臺(tái)壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)備機(jī)使用

1臺(tái)壓縮機(jī)在正常生產(chǎn)過(guò)程中如果出現(xiàn)故障，在沒(méi)有備機(jī)的情況下會(huì)直接導(dǎo)致整個(gè)氣化系統(tǒng)的大連鎖跳車(chē)。因此在對(duì)舊壓縮機(jī)（k1301）進(jìn)行正常技改的情況下，重新購(gòu)置了1臺(tái)新型壓縮機(jī)（k1302），以作備機(jī)使用，在1臺(tái)壓縮機(jī)出現(xiàn)故障的情況下，k1302會(huì)直接自動(dòng)啟動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。

3 技改取得的效果

通過(guò)一系列的改造，急冷壓縮機(jī)的打量與之前相比有了一定的提升，合成氣冷卻段的溫度（13TI0019）也得到了一定的控制，從而解決了因?yàn)闅饣癄t出口溫度高，飛灰黏性大，合成氣冷卻器十字架大量積灰的問(wèn)題，氣化爐的負(fù)荷也能夠有所提升。對(duì)后續(xù)系統(tǒng)飛灰處理單元的飛灰輸送也起到了很好的作用，很少出現(xiàn)飛灰黏結(jié)，輸灰管線堵塞的問(wèn)題。改造之前氣化爐的運(yùn)行負(fù)荷最高控制在86%，由于氣化爐冷卻段積灰問(wèn)題嚴(yán)重，很難實(shí)現(xiàn)氣化爐的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，經(jīng)常需要停車(chē)對(duì)氣化爐冷卻段積灰進(jìn)行人工清除。通過(guò)技術(shù)改造，氣化爐現(xiàn)運(yùn)行負(fù)荷最高提升到了100%，取得了我公司自試車(chē)以來(lái)最好的運(yùn)行成績(jī)。通過(guò)對(duì)急冷壓縮機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)的改造，急冷壓縮機(jī)的定子溫度也得到了一定的控制，其溫度趨勢(shì)圖見(jiàn)圖2。

圖2 電機(jī)定子溫度趨勢(shì)圖

4 技改之后對(duì)操作人員的操作要求

通過(guò)對(duì)急冷壓縮機(jī)進(jìn)行一系列的改造，取得了一定的成效，氣化爐負(fù)荷得到了突破，急冷氣量也相比之前有了一定的提升，夏季電機(jī)定子溫度也得到了控制，重要設(shè)備的備機(jī)使用也可以實(shí)現(xiàn)裝置的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

針對(duì)這些改造所帶來(lái)的一些風(fēng)險(xiǎn)，這就要求巡檢人員和操作人員有更加仔細(xì)的巡檢和更加精準(zhǔn)的操作，只有這樣才能保證生產(chǎn)的正常有序進(jìn)行，使針對(duì)急冷壓縮機(jī)的改造也能夠取得更好的效果。

改造所帶來(lái)的一定風(fēng)險(xiǎn)是存在的，但也不是完全不能避免的?，F(xiàn)場(chǎng)巡檢人員要針對(duì)急冷壓縮機(jī)進(jìn)行仔細(xì)的巡檢，嚴(yán)格執(zhí)行巡檢規(guī)定，及時(shí)發(fā)現(xiàn)急冷壓縮機(jī)所出現(xiàn)的各種問(wèn)題。主控操作人員在操作過(guò)程中也要嚴(yán)格按照操作規(guī)程，監(jiān)護(hù)好各項(xiàng)操作指標(biāo)。在檢修期間，每次開(kāi)停車(chē)和檢修要定期對(duì)管道進(jìn)行例行檢查，及時(shí)清理管道中的各種雜質(zhì)，必要時(shí)要對(duì)管道進(jìn)行爆破處理，保證急冷氣管線的清潔，確保里面沒(méi)有任何可能危害急冷壓縮機(jī)的各種雜質(zhì)。對(duì)于去掉的一些閥門(mén)和過(guò)濾器以及氣液分離器，其中的管道接口在正常生產(chǎn)過(guò)程中每天都要對(duì)其進(jìn)行檢查，防止急冷氣泄露對(duì)設(shè)備和人員造成危害。另外，關(guān)于液氮的使用，要制定出一個(gè)詳細(xì)的投用方案，每次投用液氮的時(shí)候都要確保主控和現(xiàn)場(chǎng)的密切配合，防止液氮對(duì)操作人員及其他職工造成傷害。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)急冷壓縮機(jī)進(jìn)行一系列的改造，取得的成效和對(duì)操作的要求本文已經(jīng)詳細(xì)論述，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)巡檢和主控工藝人員的操作要求也由此變得更加嚴(yán)格。這些改造在一定程度上解決了部分問(wèn)題，短期內(nèi)對(duì)生產(chǎn)效益有很大的提升，特別是新的急冷壓縮機(jī)的使用，實(shí)現(xiàn)了重要設(shè)備的備機(jī)，保證了在急冷壓縮機(jī)出現(xiàn)故障的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，確保生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。

[1]鄭振安.殼牌煤氣化工藝在荷蘭德姆科列克IGCC工廠的應(yīng)用[J].化肥設(shè)計(jì)，2002，40（5）：5-7.

[2]王紹良.化工設(shè)備基礎(chǔ)（第2版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

10.13752/j.issn.1007-2217.2017.02.010

2017-03-13