楊青哲

殼牌煤氣化中急冷壓縮機(jī)技改實踐

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)的一個瓶頸，通過對急冷壓縮機(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個水平布置且對稱燃燒的煤燒嘴反應(yīng)器。在安裝燒嘴時，使其與半徑呈一個較小的角度，這樣在反應(yīng)過程中，氣體朝上作旋流運(yùn)動，在頂部離開反應(yīng)器，同時液態(tài)渣沿著豎直的圓筒壁向下流。離開反應(yīng)器頂部的合成氣（溫度大約為1 600℃），在冷卻過程中需要經(jīng)過正常急冷的無固體循環(huán)合成氣（溫度大約為200℃，也稱為急冷氣）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急冷管中的長通道，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℃。

在上述整個過程中，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)的溫度就會不斷升高，被合成氣帶入后續(xù)系統(tǒng)的飛灰的黏性也會增強(qiáng)，這樣會給后續(xù)系統(tǒng)中的合成氣冷卻系統(tǒng)以及飛灰處理系統(tǒng)帶來由于飛灰黏結(jié)所產(chǎn)生的不必要的麻煩。如果不能及時解決急冷壓縮機(jī)打量不足的問題，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)的打量不足問題是直接制約氣化爐運(yùn)行負(fù)荷的關(guān)鍵問題，為解決急冷壓縮機(jī)打量不足的問題，我公司先后多次對急冷壓縮機(jī)進(jìn)行了不斷的摸索和改造，本文將對急冷壓縮機(jī)的改造作一個小結(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)計之初，在進(jìn)口管線上有一個氣液分離器（D1301），當(dāng)時設(shè)計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)，對后續(xù)系統(tǒng)造成一定的損壞。氣液分離器的設(shè)計容量為86 m3，合成氣在通過氣液分離器的過程中，不免會對合成氣的流通帶來一定的阻力，同時氣液分離器作為一個靜設(shè)備，也有一些氣體緩沖罐的作用，會對氣體產(chǎn)生一定的緩沖力。在對急冷壓縮機(jī)改造之初就通過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)口管線過濾器的技改

在急冷氣進(jìn)口管線上有一個關(guān)鍵的設(shè)備——急冷氣過濾器（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S1307的壓差一般控制在70～80 kPa，當(dāng)壓差達(dá)到130 kPa時，也達(dá)到了跳車值，從而引起急冷壓縮機(jī)的跳車。急冷氣在管道內(nèi)的輸送過程中難免會夾帶一些雜質(zhì)，在進(jìn)入急冷壓縮機(jī)之前，一些大的顆粒雜質(zhì)就會被過濾出去，這樣就能防止一些雜質(zhì)進(jìn)入急冷壓縮機(jī)，對壓縮機(jī)葉輪和精密設(shè)備造成損壞；但同時也對急冷氣的輸送帶來了一定的阻力，一定程度上也影響了急冷壓縮機(jī)的打量。通過多次對急冷管線爆破清理，在保證急冷管線清潔的情況下，對急冷壓縮機(jī)進(jìn)口過濾器進(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)出口閥門的技改

急冷壓縮機(jī)在設(shè)計之初，進(jìn)出口各有一個主控可以自主開關(guān)的閥門（13XV0035/13XV0036），并且這2個閥門參與了急冷壓縮機(jī)的部分連鎖保護(hù)，在急冷壓縮機(jī)密封氮氣壓力低的時候，這2個閥門會自動關(guān)閉，防止密封氮氣由于壓力變低失去對壓縮機(jī)的密封保護(hù)作用，通過進(jìn)出口閥的緊急關(guān)閉，以保護(hù)壓縮機(jī)不受損壞。這2個閥門的設(shè)計初衷是沒有問題的，但對急冷氣的流通也產(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個閥門去掉，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)行的過程中，通過一個10 000 V的直流電機(jī)作為驅(qū)動，將進(jìn)口管線上的氣液分離器、過濾器以及進(jìn)出口閥門去掉之后，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，在長時間的運(yùn)行過程中，驅(qū)動電機(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候，電機(jī)的定子溫度高這個問題尤為嚴(yán)重，原來的冷卻風(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，通過改造（見圖1），在冷卻風(fēng)機(jī)后面加了1個套筒，從空分車間引來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，對周圍的空氣進(jìn)行冷卻，從而使驅(qū)動電機(jī)冷卻。該方法在一定程度上降低了驅(qū)動電機(jī)的定子溫度，從而使問題得到了解決。

圖1 急冷壓縮機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)改造

2.5 增加1臺壓縮機(jī)實現(xiàn)備機(jī)使用

1臺壓縮機(jī)在正常生產(chǎn)過程中如果出現(xiàn)故障，在沒有備機(jī)的情況下會直接導(dǎo)致整個氣化系統(tǒng)的大連鎖跳車。因此在對舊壓縮機(jī)（k1301）進(jìn)行正常技改的情況下，重新購置了1臺新型壓縮機(jī)（k1302），以作備機(jī)使用，在1臺壓縮機(jī)出現(xiàn)故障的情況下，k1302會直接自動啟動，從而實現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。

3 技改取得的效果

通過一系列的改造，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，從而解決了因為氣化爐出口溫度高，飛灰黏性大，合成氣冷卻器十字架大量積灰的問題，氣化爐的負(fù)荷也能夠有所提升。對后續(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題嚴(yán)重，很難實現(xiàn)氣化爐的長周期穩(wěn)定運(yùn)行，經(jīng)常需要停車對氣化爐冷卻段積灰進(jìn)行人工清除。通過技術(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以來最好的運(yùn)行成績。通過對急冷壓縮機(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，其溫度趨勢圖見圖2。

圖2 電機(jī)定子溫度趨勢圖

4 技改之后對操作人員的操作要求

通過對急冷壓縮機(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)使用也可以實現(xiàn)裝置的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

針對這些改造所帶來的一些風(fēng)險，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，使針對急冷壓縮機(jī)的改造也能夠取得更好的效果。

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

5 結(jié)語

通過對急冷壓縮機(jī)進(jìn)行一系列的改造，取得的成效和對操作的要求本文已經(jīng)詳細(xì)論述，對現(xiàn)場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題，短期內(nèi)對生產(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，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