姬恒山， 馬小剛

(聯(lián)泓山東化學(xué)有限公司， 山東棗莊 277500)

聯(lián)泓山東化學(xué)有限公司氣化裝置采用多噴嘴對置式水煤漿加壓氣化工藝，單爐投煤量為1 500 t/d, 氣化爐設(shè)計(jì)運(yùn)行壓力為6.5 MPa。一期于2009年12月投產(chǎn)，年產(chǎn)30萬t甲醇；二期于2011年11月投產(chǎn), 年產(chǎn)30萬t甲醇。氣化系統(tǒng)2開1備運(yùn)行，裝置原設(shè)計(jì)年產(chǎn)醇氨60萬t，后變更為72萬t。

1 氣化爐擴(kuò)能改造

2017年，為將甲醇產(chǎn)能擴(kuò)充到90萬t,公司決定對氣化爐擴(kuò)能改造，并與華東理工大學(xué)溝通確定了改造方案。方案中，氣化爐部分背襯磚減薄100 mm，隔熱磚厚度增加25 mm；氣化爐內(nèi)徑增大150 mm，燃燒室容積增加13%。燃燒室容積增大后，氣化爐具備了負(fù)荷提升的條件，需要改造與之匹配的供氧系統(tǒng)、氣體凈化系統(tǒng)。擴(kuò)徑氧氣管線以及將其材質(zhì)更換為蒙乃爾，可以滿足單燒嘴氧量為13 000 m3/h的工藝要求；將洗滌塔下部3層塔盤更換為固閥塔盤，增大氣體上升流通截面，降低氣體流速，防止向后系統(tǒng)帶水[1]。

氣化爐燃燒室容積增大后，新工藝包設(shè)計(jì)投煤量增加26%，單爐投煤量達(dá)到1 893 t/d(干基為1 647 t/d)；物料停留時(shí)間延長，反應(yīng)充分，有效氣成分提升較明顯，實(shí)際運(yùn)行中平均有效氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85.20%(見圖1)。新工藝包設(shè)計(jì)有效氣產(chǎn)量增加30%，單爐體積流量為123 750 m3/h。3臺氣化爐于2018年1月全部改造完成，單爐有效氣產(chǎn)量達(dá)到134 260 m3/h，雙爐運(yùn)行甲醇產(chǎn)量超過3 000 t/d。

圖1 有效氣(CO+H2)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化

2 擴(kuò)能改造后出現(xiàn)的問題

擴(kuò)能改造后，系統(tǒng)運(yùn)行操作引發(fā)新的問題。

2.1 高負(fù)荷、高壓力下單燒嘴帶壓聯(lián)投

為滿足用氧需求，建造三期空分，蒸汽基本飽和利用。現(xiàn)階段系統(tǒng)負(fù)荷高導(dǎo)致單燒嘴跳車，為了平衡全廠蒸汽，不至于引起更多界區(qū)停車，氣化爐必須在高負(fù)荷(95.5%)、高壓力(6.0 MPa)下完成單燒嘴的帶壓聯(lián)投。

如何在6.0 MPa系統(tǒng)壓力下實(shí)現(xiàn)煤漿管線與氣化爐爐膛壓差(PT1103-PT1202)≥0.8 MPa和氧氣管線與氣化爐爐膛壓差(PT1200-PT1202)≥1.0 MPa，是系統(tǒng)單燒嘴聯(lián)投成功的關(guān)鍵[2]。

建立滿足投料氧氣開工流量，逐步緩慢關(guān)小氧氣放空閥后手動遙控閥(HV1203)，使氧氣管線壓力維持在7.0 MPa左右。由于煤漿固液混合物黏度大、粒度大，煤漿管線壓力更難控制，煤漿管線截流過大超壓，易造成高壓煤漿泵損壞?？刹扇∫韵麓胧?/p>

(1) 當(dāng)煤漿循環(huán)管線壓力調(diào)節(jié)閥(PV1103)關(guān)到一定的閥位且調(diào)節(jié)不易時(shí)，易出現(xiàn)管線憋壓情況。每次調(diào)節(jié)30%閥位，可避免閥門動作過大造成憋壓。調(diào)節(jié)要緩慢，仔細(xì)對照壓力的變化再動作。

(2) 通過調(diào)節(jié)高壓煤漿泵的轉(zhuǎn)速，適當(dāng)提高單燒嘴投料負(fù)荷，使煤漿管線壓力滿足投料條件，最后實(shí)現(xiàn)高負(fù)荷、高壓力下單燒嘴帶壓聯(lián)投。

(3) 燒嘴投入負(fù)荷過大時(shí)，出現(xiàn)系統(tǒng)短時(shí)間氣量增大、系統(tǒng)壓力提升快的現(xiàn)象?？焖俜€(wěn)定系統(tǒng)壓力、調(diào)節(jié)用氧量是穩(wěn)定系統(tǒng)的關(guān)鍵要素。

2.2 渣口壓差上漲及液位滿量程

因用水指標(biāo)緊張，系統(tǒng)負(fù)荷提升30%時(shí)，系統(tǒng)補(bǔ)水量減少30%，造成灰水硬度升高、結(jié)垢速率加快。同時(shí)，隨著負(fù)荷提升、氣量增大，激冷室氣速增加，氣化爐帶水帶灰，造成氣化爐液位低且波動大，4條導(dǎo)向支管不流通無法形成旋流，氣化爐3個(gè)液位計(jì)滿量程指示不準(zhǔn)。聯(lián)系儀表后，確認(rèn)非儀表問題。通過渣口壓差、前后氣化爐壓力、鎖斗與氣化爐壓差以及渣樣變化情況分析，判斷為破泡條間積灰導(dǎo)致渣口壓差上漲及液位滿量程?？刹扇∫韵麓胧?

(1) 確保氣化爐真實(shí)液位，保證合成氣充分水浴后降溫。通過增加激冷水量、帶水量(混合器壓差略有上漲)來維持液位真實(shí)值不低；無法增加激冷水量、帶水量時(shí)，可以通過減少排水來實(shí)現(xiàn)。

(2) 穩(wěn)定氣化爐操作，穩(wěn)定煤漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為62.5%～63.0%，穩(wěn)定氣化爐負(fù)荷，氣化爐壓力控制為6.40～6.45 MPa。

(3) 注意監(jiān)控氣化爐其它參數(shù)變化，注意出口合成氣溫度點(diǎn)溫度變化情況，確認(rèn)聯(lián)鎖投用(280 ℃時(shí)，聯(lián)鎖停車)；監(jiān)控氣化爐托轉(zhuǎn)盤溫度變化情況。維持氣化爐運(yùn)行，為系統(tǒng)處理解決問題或者倒?fàn)t提供充足時(shí)間，銜接系統(tǒng)整體運(yùn)行。

3 低損耗平穩(wěn)倒?fàn)t

2020年3月7日進(jìn)行氣化爐A倒C例行工作。通過前期多方總結(jié)和實(shí)際操作，實(shí)現(xiàn)了較低損耗下氣化爐平穩(wěn)倒?fàn)t(B爐負(fù)荷始終不變)。

C爐完成前期準(zhǔn)備工作，對IJ燒嘴進(jìn)行引氧操作：空分總供氧體積流量約為103 000 m3/h，B、C爐實(shí)際用氧體積流量約為95 000 m3/h,剩余氧體積流量為8 000 m3/h。引氧開始時(shí)，在空分氧量滿足的情況下，暫不降負(fù)荷；當(dāng)氧量達(dá)到最大供氧量時(shí)，降低A爐負(fù)荷至93.1%，減少用氧體積流量4 000 m3/h，滿足IJ燒嘴投料條件(用氧體積流量為6 000～6 300 m3/h)。始終滿足并入系統(tǒng)負(fù)荷最大化、氧量最大使用量。

IJ燒嘴投料成功并穩(wěn)定操作后，通知現(xiàn)場準(zhǔn)備開啟高壓煤漿泵(P1103F)建立KL燒嘴煤漿循環(huán)，控制室做好KL燒嘴引氧工作，氧氣管線入工段手動遙控閥(HV1201F)打開，煤漿循環(huán)閥(XV1203KL)打開，再拍停CD燒嘴，開始引氧；引氧完成同時(shí)，KL燒嘴煤漿循環(huán)時(shí)間達(dá)到10 min即可投料。KL燒嘴投料前，通知渣水人員做好切換黑水準(zhǔn)備。投料完成后，當(dāng)系統(tǒng)壓力基本滿足1.0 MPa時(shí)，進(jìn)行黑水切換。

黑水切換完成后，系統(tǒng)進(jìn)行升壓操作，為了節(jié)約提負(fù)荷時(shí)間和保持氧量最大使用量，邊提負(fù)荷邊升壓；當(dāng)C爐負(fù)荷提至103 000 m3/h時(shí)，開始降低AB燒嘴負(fù)荷至89.3%并同時(shí)提C爐負(fù)荷至72.5%。當(dāng)C系統(tǒng)壓力為4.0 MPa時(shí)，打開合成氣出口管線均壓閥(HV1305C)對合成氣出工段手動大閥進(jìn)行均壓(均壓完成后，關(guān)閉HV1305C)，現(xiàn)場打開手閥。當(dāng)C系統(tǒng)壓力為4.0 MPa后，通知調(diào)度降低AB爐壓力至6.0 MPa左右，做好并氣準(zhǔn)備。并氣時(shí)要邊降低AB燒嘴負(fù)荷邊提高C爐負(fù)荷，防止AB燒嘴拍停對系統(tǒng)造成影響[3-4]。

3.1 節(jié)約投料及并氣完成時(shí)間

通過以下措施節(jié)約投料及并氣完成時(shí)間：

(1) 確認(rèn)第二對煤漿循環(huán)建立速度和時(shí)間節(jié)點(diǎn)，當(dāng)引氧完成且KL燒嘴煤漿循環(huán)達(dá)到10 min時(shí)，即可投料。

(2) 確認(rèn)黑水切換時(shí)間和節(jié)點(diǎn)，在KL燒嘴投料前，通知渣水人員做好切換黑水準(zhǔn)備。

(3) 確認(rèn)開合成氣出工段手動大閥時(shí)間節(jié)點(diǎn)，節(jié)約20 min,實(shí)現(xiàn)并入系統(tǒng)負(fù)荷最大化和氧量最大使用量,實(shí)現(xiàn)節(jié)能的同時(shí)對產(chǎn)能影響最小。

3.2 3次倒?fàn)t數(shù)據(jù)的對比

3次倒?fàn)t數(shù)據(jù)的對比見表1。

表1 三次倒?fàn)t數(shù)據(jù)對比

4 結(jié)語

改造后出現(xiàn)各種實(shí)際問題，經(jīng)匯總、分析、對比、總結(jié)形成更優(yōu)的操作方案，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化操作，讓系統(tǒng)更加安全、穩(wěn)定、高效、高產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)效益最大化。