壳牌煤气化装置排渣系统改造

摘要：文章介绍了壳牌煤气化装置排渣系统存在的问题，针对问题提出了可行的改造方案。结果表明，排渣系统改造后运行良好，完全能够适应气化炉运行的要求。

关键词：煤气化装置；排渣系统；捞渣机；双侧驱动；清扫器；临时排渣

中图分类号：TQ04 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）04-0103-03

河南龙宇煤化工有限公司（简称龙宇煤化工）是河南煤业化工集团有限责任公司的子公司，一期年产50万吨精甲醇、20万吨二甲醚，副产品有4000吨硫磺和15000立方液氩已于2008年4月建成投产。项目采用壳牌干煤粉加压气化技术，该技术采用干煤粉进料和液态排渣方式。

煤粉和氧气在气化炉内发生不完全氧化反应，煤粉中的矿物质在1500℃～1650℃的高温下变成熔融状态，顺着气化炉的膜式壁流下，经过落渣口进入到渣池，经过水激冷后，渣被碎裂为带有棱角的小颗粒，同时伴随少量的针状和细颗粒状的渣或煤泥。当针状的渣较多时，说明气化炉的操作温度较高，当细颗粒状的渣较多时，说明气化炉的操作温度偏低，当大颗粒状的渣较多时，也说明气化炉的操作温度偏低。这些被激冷后的渣经过排渣系统排放到捞渣机，再经过皮带运送到渣场。

1 壳牌煤气化装置排渣系统简介

壳牌煤气化技术是典型的干煤粉气化技术，Shell气化炉采用水冷膜式壁结构，水冷壁外表面附着一层耐火材料，内置金属销钉。生产过程中根据气化炉内温度和煤的粘温特性渣层厚度动态变化，当气化炉温度和煤种相对稳定时，渣层的厚度就相对稳定，这就实现了“以渣抗渣”，有效保护了水冷壁不受反应产物腐蚀、不受高温烧蚀、不受熔渣磨蚀，使得使用寿命延长。

龙宇煤化工煤气化装置的捞渣机是排渣系统的重要设备，其选用某公司生产的GBL/H12B×N型设备。在渣水系统中，带水的渣浆从渣锁斗（V-1403）每小时排渣一次，排渣时间约2～5分钟，将一批渣和水排至捞渣机前仓中，渣池的最高水位和最低水位之间的容量至少能容下1.2倍的渣水容量。粗渣沉淀至渣池底部由刮板捞出经输渣皮带送入渣场；排渣20分钟后打开捞渣机前仓和后仓的联通阀，经初步澄清的渣水流入捞渣机后仓后由水泵抽走排至灰水处理系统。工艺要求该设备应能保证将每批渣在30分钟内从渣池中捞出。

2 排渣系统存在问题

经过我们从2008年4月开车以来的实践总结以及其他壳牌厂家排渣系统的运行经验，我们发现排渣系统存在的突出问题集中在捞渣机无法实现长周期、高负荷运行，无法满足气化炉运行的要求。

捞渣机在运行过程中因设计、制造等原因，经常出现传动链卡链、跳链、绷断，两套圆环链因受力不均而出现不等长，刮板和壳体的刮、卡、碰等现象，并且当气化炉的负荷提到80%以上时，捞渣机的出力已无法满足生产要求。主要表现在如下方面：

2.1 小链条断链

在运行过程中由于捞渣机设计负荷偏低，满足不了生产的要求，会造成渣的逐渐积累，导致捞渣机的负荷逐渐加大，出现大链条跑偏的现象。大链条的跑偏导致捞渣机两侧小链条受力不均匀，一般是电机驱动侧的小链条受力大，因此这边的小链条经常因跑偏出现链条被卡或断链现象。

2.2 驱动电机跳车和链条断裂

在捞渣机运行过程中，由于设计负荷的余量偏小，链条的跑偏又会引起单位时间内捞出的渣偏少，导致两次排出的渣在时间间隔内不能全部捞出。随着渣的逐渐积累，导致捞渣机的负荷越来越大，特别是在刚排渣结束时，随着捞渣机内的渣沉积在底部，对刮板的阻力逐渐增大，导致驱动电机超电流而跳车。此外，每次排的渣都或多或少地含有一些细渣或没有燃烧完全的煤泥，这些细渣和煤泥很容易粘在刮板上，并且在捞渣机上部脱落积累，会增加捞渣机的负荷，使捞渣机在运行过程中电流增大和链条受的

力增大，导致捞渣机跳车和链条出现断裂现象。

2.3 主链轮夹链脱不开

随着老渣机运行时间的延长，主链轮在和链条咬合的部位会逐渐出现磨损，在链条的强度不够时，链条也会变长。当磨损增加到一定程度时，主链轮和链条咬合后会脱不开，造成捞渣机跳车，甚至带来刮板脱落和变形，给检修工作带来很大的被动。

2.4 回程渣量大、托辊磨损严重、皮带易跑偏

输渣皮带并没有出现过严重影响生产的问题，但存在着回程渣量大、托辊磨损严重、皮带易跑偏、检修任务重和需要专人清渣维护等问题。

存在上面问题的主要原因是因为渣中含有煤泥和细渣，这些较细的固体会在皮带表面粘上一层，不易清除，导致回程的渣量较大，这些细渣夹杂在皮带和托辊之间，由于细渣较硬加剧了托辊的磨损和皮带跑偏。

3 改进措施

针对排渣系统存在的问题和原因，我们主要在提高捞渣机运行的稳定性和出力方面进行改进，最终提出如下改进方案：

3.1 捞渣机的驱动装置由单侧驱动改为双侧驱动

双侧驱动代替单侧驱动，驱动轴两端受力均匀，且轴承承受的径向载荷仅为单驱动的1/2。两台驱动电机由同一台变频器（型号MM440）控制。这样的积极效果是能使双侧的驱动机构同步启动、同步调速，保证高度的同步作用，可实现更稳定的无级调速，减小对设备的冲击，同时能对捞渣机的过载起到更为安全的保护作用，驱动机构出力更均匀、平稳，进而使拖动机构受力也更均匀、平稳。主链轮改为精密模锻工艺制造，提高了承载能力、耐磨性等。因此避免了传动链卡链、跳链、断链及电机超电流跳车等事故的发生。增加捞渣机的出力方面仍有待提高，基本上满足气化炉95%负荷运行的要求。

3.2 增加刮板的数量和宽度

如何在现有捞渣机的基础上，提高捞渣机的出力，是提高排渣系统运行负荷的关键问题。对刮板捞渣机来说，有以下几种方式可以提高出力：提高刮板的运行速度，但会造成链条、刮板、链轮、导轮等传动系统磨损加剧，影响使用寿命；将刮板高度加大，需更换全部刮板，重新调整各导轮位置；增加刮板数量，可有效提高出力，但需要核实链条的破断力是否足够，减速机扭矩是否足够；改变排渣方式，将单位时间内的排渣次数增加，减少一次排渣量，给捞渣机设备足够时间将渣捞走。