国内已投运的5套壳牌煤气化装置运行现状

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    国内已投入运行的5套壳牌煤气化装置均是用于生产合成氨的原料气，投产时间最长的湖北双环煤气化装置至今已运行1.5年，投产时间最短的柳化煤气化装置也已运行10个月。由于壳牌煤气化技术是第1次用于生产合成气，又是首次在中国使用，具有非常强的挑战性。第1批煤气化项目在设计、采购、施工、试车等过程中，遇到许多意想不到的困难，但经过各方的共同努力最终都得以解决。这些凝聚了各方智慧的宝贵经验，将为已投产或即将投产的壳牌煤气化项目提供很好的借鉴经验，也将对正在建设或将要建设的壳牌煤气化项目提供更为全面的示范指导作用。

国内已投入运行的5套壳牌煤气化装置

    一、湖北双环煤气化装置

    湖北双环煤气化装置在化工投料开车5 h后就并入全厂生产系统，煤气化装置运行不到24 h生产负荷即达到80％，有效气成分（CO＋H2）体积分数达到80％。化工投料开车不到2个月煤气化装置生产负荷达100％，有效成分（CO＋H2）稳定在82％（煤质较差）以上，煤渣中的碳含量在1.6％以下。

    湖北双环壳牌煤气化装置在如此之短的时间内实现满负荷生产运行，且各项指标达到优良，比起所有煤气化技术的应用实践都堪为令人惊奇的成功。例如，第1套Lurgi煤气化装置在中国折腾了十余年才基本达到设计要求；第1套水煤浆煤气化装置在中国也是经历了几年的阵痛才实现满负荷平稳运行。湖北双环煤气化装置经过1年多的运行，工艺控制逐步优化，各项技术改造逐步完善，生产运行逐步稳定，装置一直在满负荷条件下运行。2007年共停车7次，全部停工时间仅20多天。2007年2月至9月煤气化装置的开工率已达93.5％，装置开工率在中国已投产的5套煤气化装置中最高，并且停车检修的时间也大幅缩短，装置连续运行时间逐步提高。3～4月连续运行53天，5～7月连续运行47天，7～9月连续运行57天。湖北双环在成功实现合成氨原料油改煤项目之后，每天可节约生产成本110余万元，产生了很好的经济效益和社会效益。

    二、中石化壳牌岳阳公司煤气化装置

    中石化壳牌岳阳公司煤气化装置自一次投料开车成功到目前为止，煤气化装置累计开停车13次，装置最长连续运行49天。2007年5月份开始，装置运行明显好转，7月开工率达到62％。

    三、中石化湖北分公司煤气化装置

    中石化湖北分公司煤气化装置在2007年3月以前运转情况不太理想，大部分时间在进行整改消缺。自从煤烧嘴隔焰罩改造后，装置运行情况发生好转。2007年4月7日投料开车至5月9日，连续运行了32天。6月、7月装置运转率分别达到67.45％和84.62％，装置最长连续运行时间达37天，气化炉最大负荷为77％。

    四、中石化安庆分公司煤气化装置

    中石化安庆分公司煤气化装置在2007年4月以前，也是大部分时间在进行整改。从2007年4月份开始有了明显好转，截止到10月8日，装置连续运行时间达60天。装置投产以来共经历了13次停工（2007年6次）。从停工分类统计看，外部原因仅占23％，而内部原因占76.92％，是影响装置长周期运行的主要因素。在内部原因引起的停车事故中：①设备问题占60％，问题主要集中在烧嘴隔焰罩泄漏造成堵渣、机泵故障、激冷气压缩机变频器故障或进口压差高、高温高压陶瓷过滤器破损等方面；②操作问题占30％，主要集中在渣水系统液位控制方面；③仪表误动作联锁停工仅1次。负荷受气化炉合成器冷却器积灰超温制约以及后工序影响，气化炉氧负荷基本位于60％～77％的水平。

    五、柳化煤气化装置

     柳化煤气化装置自2007年1月8日开车以来，经历8次停车，装置最长连续运行时间为30天，停工检修时间较多，运行达到设计满负荷，运行期间生产平稳。

    5套已投产的壳牌煤气化装置虽然由于各种原因没能实现长周期平稳运行，装置最长连续运行时间只有2个多月（有几个厂是因为受空分装置和低温甲醇洗装置等出现的问题影响），但随着装置运行所出现的问题已经或正在得到解决，以及生产操作经验积累，煤气化装置满负荷、达标、连续长周期平稳运行的目标可以很快实现。

壳牌炉工程应用注意事项

1  试车或运行过程出现的问题

    中国第1批5套壳牌煤气化装置在8个月内先后投产，各套装置在试车和运行过程中都或多或少出现了一些问题。主要问题为：①磨煤系统的气密性不好；②部分蒸汽伴管／电伴热设备和管道保温效果不佳；③柴油系统不洁净，油系统压力不够和不稳定；④煤粉循环管线上的减压管后异径管易磨穿；⑤外部供电供汽供水系统故障；⑥充气锥堵塞和破裂；⑦点火烧嘴头损坏；⑧煤烧嘴罩损坏；⑨激冷气压缩机故障，激冷气压缩机系统抗外部波动能力脆弱；⑩锅炉给水循环泵入口过滤器变形和破损；11 煤粉中杂质等因素引起煤粉流量波动或换煤频繁，导致气化炉运行不稳；12 气化炉内渣保护层不稳定，且难以准确直观判断气化炉内壁保护渣层厚度；13 灰水处理系统故障，渣水系统设备、管道堵塞；14 捞渣机断链；15 飞灰过滤器内件损坏；16 气化炉激冷区损坏；17 气化炉水冷壁进水喷嘴被异物堵塞；18 合成气冷却器积灰。

2  应注意的问题及解决措施

    根据对壳牌煤气化技术的了解，通过对已投入运行的5套壳牌煤气化装置生产运行产生问题原因的分析，对于目前已投产壳牌煤气化项目的运行以及后续壳牌煤气化项目的建设和运行应注意解决好以下的问题。

    （1）保持煤粉有良好的流动性和输送的稳定性，否则会导致搭桥和充气锥堵塞，还会造成进气化炉O／C难以控制，继而造成一系列的后果。应注意的问题：①控制干煤粉水分在1％～2％之间；②保证煤粉在充氮的容器中贮存时间不要过长（少于10天）；③对干煤粉系统进行良好的保温，保证煤粉温度大于80 ℃；④控制磨后煤粉粒度，保证粒度小于5 μm煤粉量所占比例小于10％；⑤增加纤维筛，以防止煤粉中进入杂物（还可防止煤粉控制阀堵塞）；⑥控制均衡加压，防止V－1204因煤粉压实而导致排料不畅；⑦控制对V－1205缓慢加压至气化炉操作压力＋0.8 MPa，保证V－1205充气锥充气量，防止V－1205煤粉压实；⑧注意煤粉质量流量计的安装和初始校验。

    （2）防止充气设备损坏  ① 控制锥部压差，防止压差过高；② 对于V－1204，应控制进入充气锥的N2量，或改变其结构，用多孔板结构取代烧结金属结构。

    （3）点火烧嘴、开车烧嘴  ① 注意点火烧嘴和开工烧嘴的安装，防止烧嘴的机械性损伤或使气化炉水冷壁损坏；② 保持点火烧嘴和开工烧嘴通道的清洁，防止烧嘴头损坏或通道堵塞；③氧气总管应设置气体缓冲罐，避免当第1个煤烧嘴投运后开工烧嘴停车；④注意检查厂商的控制系统与装置控制系统的一致性。

    （4）煤粉循环管线上的减压管后异径管易于磨穿，可改为特殊结构异径管。

    （5）锅炉给水及循环系统  ① 保证锅炉给水循环泵入口过滤器的有效过滤面积、滤网孔径和压差，以避免损坏；② 保证锅炉给水的水质，避免结垢而引起水冷壁管损坏和锅炉给水循环泵损坏；③保证锅炉给水循环泵供电的可靠性，如若突然停电，易造成气化炉底部水冷壁热量无法及时移出而使水冷壁管烧坏；④在设备制造、管道安装、单体试车期间注意保持系统的洁净性，以防止LAMONT孔板嘴堵塞，继而使水冷壁管损坏。

    （6）煤烧嘴  ① 为防止煤烧嘴冷却套和膨胀节损坏，在装配时应保证在烧嘴罩上进行双面焊，用耐火材料填充膨胀节；②煤烧嘴冷却水入口和出口增加温度测量，以便于对煤烧嘴的实时监控。

    （7）防止煤烧嘴罩损坏  ①注意煤烧嘴伸入气化炉内的长度；② 适当加大烧嘴罩冷却水流量；③ 保持煤粉输送系统的稳定；④ 保持煤的品质稳定（若换煤种，必须及时调整各相关工艺控制参数）；⑤关注气化调温蒸汽的加入；⑥适当降低氧煤比；⑦通过助熔剂用量对渣的黏度进行修正。

    （8）气化炉温度控制  气化炉温度控制改由基于气化炉所产生的蒸汽量（响应时间仅几秒钟），而出口CO2含量只作为备用控制（响应时间5～10 min）。注意为保证气化炉所产生的蒸汽流量测量的准确性和稳定性所应采取的相关措施。

    （9）防止气化炉激冷区损坏  当激冷气压缩机跳车或激冷气量不足时，要保证有充足的超高压N2吹扫气化炉激冷区（联锁控制），以防止激冷区烧坏。

    （10）防渣及渣水系统堵塞  ① 为防止大渣的生成，避免1400系统堵塞，在更换煤种时应测量灰分的组成，通过黏度—温度试验确定加入的石灰石量。②注意1400系统渣池水的黏度和密度变化，适当加大循环水排放量，以防止渣浆浓度过高而使管道系统堵塞。

    （11）设备和管道伴热  注意煤粉系统、激冷气压缩系统、飞灰系统设备和管道的良好伴热。

    （12）飞灰过滤器陶瓷管  为防止飞灰过滤器陶瓷管损坏，应加固文丘里和管板之间的连接，并在文丘里和反吹管口之间安装连接件。

     （13）CO2加压和输送  对用于生产甲醇的壳牌煤气化项目，由于用CO2取代N2作为煤粉加压和输送的介质，目前还没有可借鉴的经验，应关注由此可能引起的一系列问题。

     （14）项目建设需关注的其他问题  ① 气化炉的供货和安装是壳牌煤气化项目的最关键路线，处理好与此相关工作最有利于缩短项目建设周期；②增加壳牌煤气化装置关键设备合格认证供货商数量，加快关键设备和仪表国产化进程，加快装置系统的优化工作，有利于降低装置建设投资；③气化炉水汽系统的洁净安装、气化炉内耐火衬里的烘炉、恒力吊的调试、水汽系统的煮炉、仪表和控制系统的单调和联调、装置机械竣工检查等工作均非常重要，应予以特别关注；④磨煤和煤干燥系统应先于其他工序建成，以便首先生产出合格的煤粉，并进行煤粉流量测量系统的校验工作，此举可为气化炉的化工投料创造条件；⑤壳牌煤气化工艺激冷流程用于生产合成氨原料气较废锅流程具有相对优势，相关各方对此应有所期待。
         
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