GE水煤浆气化制浆系统常见问题及处理探析

GE 水煤浆气化制浆系统常见问题及处理探析

吕长璇

国能包头煤化工有限责任公司，内蒙古 包头 014010

摘要：总结了GE水煤浆气化制浆系统常见问题及处理方法，针对煤浆浓度不合格、煤称重给料机故障及堵煤、棒磨机漏浆、系统管线结垢、低压煤浆泵选型等问题提出了处理办法及处理时的注意事项，希望可以对其他公司制浆系统平稳运行带来借鉴意义。

关键词：煤浆制备；称重给料机；漏浆；煤浆泵；结垢

某公司180万吨/年煤制甲醇项目采用6.5MPa(G)、1350℃的GE水煤浆加压气化技术，2010第1台气化炉投料成功。煤浆制备单元的目的是为气化炉制备、储存及输送合格水煤浆。制浆系统的稳定性对于整个工艺流程来说至关重要。整个系统中包含众多设备和管线，运行时会遇到很多问题。

制浆单元主要的工艺流程如下：粒度小于10mm的碎煤由卸储煤装置皮带送入煤储斗，经煤称重给料机称量后送入磨煤机。在添加剂槽中经过添加新鲜水配制成的浓度适宜的添加剂由泵送入磨煤机。污泥水、甲醇装置含油废水、研磨水池渣水和低压灰水送入研磨水槽，研磨水由泵加压经磨机给水流量调节阀控制水量送入磨机。煤、添加剂和工艺水一同送入磨机中，研磨成浓度合格的水煤浆。水煤浆经滚筒筛滤去大颗粒后溢流至磨机出料槽中，经低压煤浆泵送入煤浆大槽内储存，再经高压煤浆泵泵送至气化炉工艺烧嘴。以下是对实际生产中制浆单元常见的问题进行的探讨。

1 煤浆浓度问题

1.1 GE水煤浆加压气化技术要求水煤浆具有较高的浓度、较好的流动性、较好的稳定性、适宜的粒度分布、适宜的pH值。其中煤浆浓度是否合格至关重要。一般要求浓度在60%-65%，研究表明，水煤浆在参与气化反应的过程中，水分的高低将直接影响气化反应过程及反应后合成气的成分。在气化反应温度相同的情况下，对于同种煤质，煤浆浓度越高，则越利于降低比氧耗、比煤耗。因此，在保证煤浆稳定性、流动性前提下，应尽可能地提高煤浆浓度。

1.2 控制煤浆浓度合格的措施

在实际生产中，煤浆浓度的提高需要各方面综合作用，常用的措施如下：

1.2.1严格控制系统开停工和故障处理时冲洗水的用量，用完冲洗水及时将入口加盲板，避免大量冲洗水进入煤浆大槽；

1.2.2 现场操作人员加强巡检，提高通过看浆口观察煤浆在滚筒筛挂格格数的频次，发现挂格低时及时联系中控室调整水煤比；

1.2.3 分析煤浆浓度数据，及时调整棒磨机钢棒级配；

1.2.4 合理安排备用棒磨机与运行磨机的切换，及时进行加减棒操作，维持钢棒级配在合理的范围内；

1.2.5 根据煤浆分析数据，控制好煤浆添加剂的配制浓度和添加量。适宜的添加剂用量可以有效改善煤浆质量。

2煤称重给料机相关问题

2.1称重给料机运行原理

某公司使用的F57型耐压式煤称量给料机用于磨煤机给煤的连续输送和计量。煤称量给料机将来自煤斗的煤通过皮带连续输送进入磨煤机，由安装在皮带下方的称重桥架进行重量检测，和装于尾轮的测速传感器对皮带速度进行检测，测量结果一同送入积算器进行微积分处理并以瞬时流量及累积量显示。其内部调节器将实测瞬时流量信号值与设定流量值进行比较，根据偏差大小输出相应的信号给变频器，通过变频器改变电机转速来实现给煤的输送量与设定值一致，从而完成给煤输送流量的控制。煤称量给料机由主驱动系统、清扫驱动系统、输送、计量部件、壳体、电控系统及辅件等组成。

2.2运行中存在的问题及处理

实际生产中常见的问题有：壳体钢板磨损有泄露、皮带跑偏、皮带破损断裂、托辊脱落、架桥、清扫链条断裂、煤称堵煤、减速机销子脱落等，其中最棘手的问题是称重给料机堵煤。堵煤通常都由皮带跑偏引起，若不及时纠偏，煤粒掉落在下部皮带上并向上转动，大量煤粒逐渐在皮带内侧堆积，最终堆满从动轮和轮与皮带之间的缝隙，达到一定程度后煤称会过载停车，严重时皮带将被直接拉断，后果严重。若备用棒磨机正在检修而不具备开启条件，则给制浆系统带来很大生产波动。处理时通常需要用压力相当于消防水压力的冲洗水进行冲洗，大量冲洗水进入系统，造成煤浆浓度下降、产气量下降进而影响甲醇产量。在处理时应当注意以下几点：

2.2.1 若堵塞严重，应当及时停运棒磨机并冲洗低压煤浆泵及管线，避免大量冲洗水进入煤浆大槽；

2.2.2 在不降低气化炉总负荷的情况下，保持煤浆大槽液位匀速下降，避免液位波动大造成煤浆大槽搅拌器电流大幅度波动;

2.2.3 若可在短时间内疏通，则需要密切注意低压煤浆泵转速，通过间歇提高转速，避免煤浆泵管线堵塞。

为避免堵煤，可以采取以下措施：

2.2.4 进行技术改造，在煤储斗下料口加装堵煤报警，一旦报警立即触发连锁停车，避免堵煤严重；

2.2.5 现场操作人员加强巡检，及时发现皮带跑偏并进行纠正。实践表明，加强检查是避免堵煤的最有效方法。

3 棒磨机相关问题

3.1棒磨机结构原理

某公司甲醇中心煤浆制备采用江阴市亚特机械制造有限公司制造的棒磨机，此棒煤机为 4.3m×6.0m 型单室中心排料湿式溢流型棒磨机，物料通过进料部强制给料，经进料中空轴进入磨机筒体，电机通过气动离合器带动大小齿轮装置驱动筒体旋转，筒体内的物料及钢棒和筒体一起旋转到达一定高度后自由下落，在钢棒重击及研磨共同作用下磨出粒度分布合格的煤浆，经滚筒筛滤去粗煤颗粒及其他杂质后进入下一工序。

3.2 运行中存在的问题及处理时注意事项

运行中经常出现的问题有筒体漏浆、鼓形给料系统堵煤、滚筒筛跑浆等，其中最为棘手的问题是筒体漏浆。由于钢棒与筒体衬板长时间撞击，棒磨机筒体固定螺栓处经常漏浆，导致煤浆进入齿轮箱，破坏齿轮的润滑，长时间运转，会磨损大小齿轮而造成齿轮的跟切现象。漏浆时间长之后煤浆堆满磨机底部检修池，需要人员进入受限空间清理，非常费时费力，严重制约了棒磨机长期稳定运行。

针对筒体漏浆，可采用的措施有：

3.2.1 通过技术改造，不断优化筒体螺栓密封结构，密封层面解决漏浆问题；

3.2.2 更改螺栓材质，选用强度更高的材质以避免螺栓被剪断

3.2.3 避免或者减少磨机筒体无负荷运转时间，以防钢棒将螺栓砸漏；

3.2.4 在处理煤称重给料机堵煤时及时将棒磨机停运，避免长时间空转；

3.2.5 发现有筒体螺栓泄漏后及时短停消漏，避免漏浆扩大。

4 管线结垢相关问题

某公司在投产后，制浆系统管线结垢的频率和垢片厚度都逐年增加。管线结垢导致水系统补水和排水困难。随着结垢严重，给研磨水池液位控制带来极大挑战，严重时整个系统不得不停车检修。

4.1 处理方法和注意事项

4.1.1 进行技术改造，为关键管线和易结垢部分增加备用管线。虽然增大了投资，但可以及时进行切换，对切出的管线进行高压清洗，可以有效避免系统因结垢而增加停车检修次数；

4.2.2 及时与分散剂和絮凝剂厂商沟通，针对系统水质做详细数据分析并跟踪数据变化，通过调整三剂用量来达到缓解管线结垢的目的；

4.2.3 控制好分散剂泵和絮凝剂泵的运行状况，确保添加量正常；

4.2.4 每日对关键部位调节阀开度进行跟踪并记录，通过对比来观察结垢情况是否得到改善。

5 低压煤浆泵相关问题

某公司气化装置原来使用的是德国进口FELUWA公司的往复式双软管低压煤浆泵，但是实际使用中发现相对于离心式煤浆泵，隔膜泵准备时间和启动时间长，开停时操作步骤复杂，设备体积大，维修和保养非常不方便。此外水煤浆中有少量的硬度较高的杂质，单向阀阀芯在回座时很容易被杂质卡涩。卡涩后泵不打量，只能将单向阀拆解下来进行清洗，工作量较大，不利于稳定生产。后新加了上海福思特公司生产的离心低压煤浆泵，运行平稳，过流部件使用寿命可以达到5000h。相较于往复泵，离心式低压煤浆泵具有方便检修、准备时间和启动时间短等明显优点。目前已经很少使用往复式低压煤浆泵了。

5.1运行中存在的问题及处理时注意事项

离心式低压煤浆泵运行中遇到的问题主要有泵不打量、入口堵塞、进出口管线堵塞、油封泄漏等。日常生产中应当注意以下几点：

5.1.1 在过流部件达到寿命后及时更换，避免出现泵不打量的情况；

5.1.2 在棒磨机短停消漏时要提前拉高磨机出料槽液位，间隔几分钟提高一次泵的转速，冲洗管线后再将转速降下来，避免煤浆沉积造成泵入口和进出口管线堵塞；

5.1.3 密切关注泵的润滑油油位和油封泄漏情况，及时发现并处理。

结语：通过GE水煤浆气化制浆单元运行中存在问题及解决措施的总结与探讨可以为煤浆制备单元稳定运行提供参考，促进整个气化系统的稳定运行。

参考文献：

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【3】赵瑞强.GE水煤浆气化煤浆制备运行情况总结.[J]天然气化工-C1化学与化工，2017，42：62-65

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