GSP气化炉开车优化浅析

摘 要：分析GSP气化炉试车期间出现的问题，并提出优化措施。

关键词：烧嘴 锁斗

德国西门GSP干煤粉加压气化技术在世界上的首次工业化应用。装置从2010年11月开始开车，首先遇到的问题是进料系统煤粉流量波动大，投煤后短时间内大联锁停车，公司和设计院共同对系统进行了改造和完善，从工艺条件的调整到DCS控制逻辑的优化，在短的时间内完成方案制定、采购、施工、调试，关键控制阀全部国产化，2010年12月31日，单台气化炉运行48小时，产出了合格的甲醇，装置开车问题得以攻克。

一、气化炉给煤进料系统改造

原GSP气化炉给煤输送原理采用差压输送法，即按照一定的给料器与气化炉之间的差压值（0.2MPa-0.3MPa），从进料容器顶部的三根给煤管输送煤粉到气化炉组合烧嘴。但在实际运行中，发现该差压值根本无法保持稳定，原因是给料容器压力、气化炉压力、给煤量、给氧量之间有复杂的联系，况且在开车过程中，只有气化在运行，系统容量下，抗压力波动干扰能力差，火炬放空阀小流量下调节不稳定，这些因素之间产生的互相干扰，仅靠仪表控制回路及时克服掉，根本不可能。煤粉管线吸入口较小，入口处易产生涡流，造成煤粉流量无规则波动，停车频繁。

1.气化炉给煤线上增加煤粉流量控制阀

借鉴其它干煤粉气化炉的控制理念，增加了给煤控制阀。通过给煤阀来控制给煤量。其优点如下：

原始设计煤粉给料器与气化炉之间的压差仅有最大0.3Mpa，在气化炉和给料容器压力波动的时候，频繁触发压差低联锁。增加了给煤阀后，提高给料器的压力，气化炉与给煤器之间压差提高0.6MPa左右，通过增加的煤粉流量调节阀，对煤量由原来的压差控制改为流量控制，减小压差波动对煤量控制的影响，并对煤粉管线的入口进行了改造，避免了入口处的涡流，保证了三条煤粉管线的流量均衡稳定。

2.增加给煤粉循环线

增加了煤粉循环线，投料前对煤粉系统打回流进行循环。这样可以检查给煤线上设备、仪表的运行状况同时疏松煤粉，及早发现设备隐患。在循环系统运行稳定后切换到气化炉。

3.增加CO2加热器

在正常生产过程中，煤粉输送载气为CO2，由于来自低温甲醇洗的CO2压力约为6.0MPa，温度约70℃，到达煤粉锁斗时温度约为50℃，在锁斗内降压到约4.5 MPa，产生制冷效果，使锁斗内煤粉温度降低，煤粉凝露容易结块，输送不畅，多次产生跳车。在2011年的改造中，我们在CO2进界区前增加加热器，把CO2温度加热到约100℃，在进锁斗降压后仍能保持到75℃以上，避免了煤粉的结块，增加了可输送性，避免了因煤粉结块输送不畅引起的跳车事件。

4.投煤顺序改造

GSP计理念是三条给煤线投料顺序为逐根投料，稳定一条后，再投下一条，但是容易造成气化炉偏烧。经过煤粉流量控制方式的改变，煤粉流量大大稳定，具备了三条线同时投的条件，所以将控制方式由顺序控制改为三条煤粉管线流量均衡的前提下三条线同时投煤，通过改造，避免了三条线不均匀导致的气化炉偏烧，解决了顺序投用时等待时间过长导致的燃烧不充分等一系列问题，使气化炉的挂渣、排渣、洗涤、合成气组分都得到了改善。

二、优化点火程序

在气化炉点火过程中，经常发生气化炉点火枪不着火的情况，分析其原因如下：火检故障、LPG成分变化、LPG与氧气配比不当、气化炉内环境变化等。

试车期间，由于LPG组分变化，环境温度较低时，LPG甚至发生冷凝，点火枪经常点不着火，需要修改LPG与氮气和氧气的配比关系，然后进行点火，针对这一情况，修改了点火联锁、顺控，实现了随时修改配比系数。在点火时降低LPG的比例，点火成功后，再逐步提高LPG的比例，以保护点火烧嘴

三、煤粉下料系统改造

试车初期气化煤锁斗根本无法实现长周期的连续供煤，导致气化炉不能满负荷生产和经常因断煤导致气化停车。主要原因为放射性料位计安装位置不合理，经常误指示。原设计每个锁斗有放射性料位开关三个，其中高料位和高高料位开关安装距离非常近，而低料位开关安装在锥型口上，由于锥型口容易造成煤粉挂壁、飞扬，从而导致误指示。经常在锁斗无料的情况下而不出现低报，无法正常加料，导致缺煤停车。后将高高料位取消，低料位的开关位置上移，避开锥型口。从而使锁斗下料、装料过程中，放射性料位开关能准确工作。

四、优化渣锁斗运行顺控

渣锁斗内为固液混合物，且为流动状态，因此锁斗音叉料位计无法及时准确的反应渣锁斗内液位的实际情况，造成锁斗充压时间过长，不能满足正常排渣的生产要求，借鉴国内同行的运行经验，将程序修改为固定时间充液和排渣的方法，满足了气化满负荷运行的要求。

五、优化检修工艺条件

在试车阶段，急冷水系统及文丘里水系统固含量较高，经常有阀门磨穿的情况，按照西门的要求必须气化炉煤烧嘴、点火烧嘴停车泄压后维修，这样将会浪费大量的时间。经工艺技术人员研究并和西门子技术人员充分沟通后，进行了工艺条件的调整。在出现问题后，停止煤烧嘴，保持点火烧嘴运行，气化炉逐步降压到0.6MPa左右，停急冷水及文丘里水系统，隔离后维修。完成维修后，及时投用升压投煤，大大节约了时间。

六、优化合成气处理系统

由于GSP气化炉的设计原因，气化炉内合成气洗涤效果不能达到预期效果，合成气含固量超标，造成文丘里系统经常磨损泄露，变换入口换热器经常堵塞，导致系统经常停车检修。2012年的改造中，在气化炉合成气出口增加鼓泡塔，对合成气中的固体进行分离，塔底液体返回到气化炉底部渣池。经过改造，合成气出界区固含量由5mg/Nm3降到小于1mg/Nm3的范围之内，大大延长了连续运行周期。

经过以上的技术攻关和技术改造，气化装置单炉连续运行近100天，在国际干煤粉气化领域产生了深远影响。