航天炉装置破渣机优化运行总结

于振海，童维风，刘 才，耿恒辉

(安徽晋煤中能化工股份有限公司，安徽临泉 236400)

安徽晋煤中能化工股份有限公司(简称中能公司)原料路线改造工程采用了具有国内自主知识产权的HT-L航天粉煤加压气化技术。HT-L航天粉煤加压气化工艺以干煤粉为原料，以纯氧及少量水蒸气为气化剂在较高温度(1 550 ℃)及4.0 MPa压力下对粉煤进行燃烧，采用激冷流程生产粗合成气，激冷后的粗合成气温度降至200 ℃左右送至后工序。

随着航天炉粉煤加压气化装置(简称航天炉装置)工艺设备的不断优化完善，目前装置已经可以实现连续运行400 d以上。航天炉装置运行周期的不断延长，又带来一些新的问题，而破渣机填料泄漏成为较为突出的问题之一。破渣机的长时间运行易造成填料磨损，导致黑水泄漏，漏量扩大无控制时，只能停车检修处理。装置开停车费用高，非计划的开停车影响装置的安全、环保、经济运行。因此，破渣机填料的泄漏成为制约航天炉装置长周期稳定运行的重要因素之一。

1 装置概况

航天炉装置采用复合式单烧嘴顶喷、干法进料、湿法排渣的设计理念。粉煤和氧气在气化炉炉膛内燃烧后液态炉渣和细固体颗粒经激冷环后流过下降管进入激冷室水浴，渣在水中固化并沉到气化炉激冷室的底部；在气化炉激冷室底部收集的粗渣经破渣机破碎进入渣锁斗中，然后通过渣锁斗系统排至捞渣机，粗渣通过捞渣机排出送出气化界区。为了确保顺利排渣，在气化炉激冷室和渣锁斗之间设有渣锁斗循环泵，使渣、水在渣锁斗和气化炉激冷室之间进行循环，减少破渣机上部堵渣的概率，从而确保气化燃烧后灰渣连续稳定排出。

2 破渣机运行现状

破渣机在航天炉装置的实际运行中起着至关重要的作用。初期引进的德士古煤气化装置中没有设计破渣机，因大渣块或脱落的耐火材料等无法破碎造成排渣系统堵塞，导致气化装置被迫停车多次；安装破渣机后，消除了因大渣块或脱落的耐火材料等堵塞排渣系统导致装置停车的隐患。

航天炉装置破渣机位于气化炉激冷室下部与激冷室相通，由法兰连接，内部激冷水温度高、压力大、渣灰含量高。破渣机运转机构为填料及密封水密封，长期运行易造成填料磨损泄漏，进而影响航天炉装置稳定长周期经济运行。破渣机填料泄漏几乎每年都会影响到航天炉装置的连续运行，所以解决破渣机填料泄漏问题是确保航天炉装置长周期稳运行的一个关键环节。

3 技改优化措施

3.1 优化破渣机密封水水源

破渣机密封水原始设计为由密封冲洗水泵提供的脱盐水，密封水泵出口设计压力为5.0 MPa。由于系统管线长、阻力大，密封水到达气化炉四楼的破渣机轴承时，压力只能达到3.9 MPa；密封水管线的管径小，进破渣机轴承的密封水量受到限制，经常出现破渣机轴封漏黑水现象，影响航天炉装置的安全稳定生产。

对破渣机密封水源线进行改造：将破渣机轴承密封使用的脱盐水改为锅炉水，锅炉水压力为5.4 MPa，且供应量稳定，可以确保破渣机轴承的密封效果，实现破渣机稳定运行。

3.2 增加换热器

破渣机填料密封水采用压力为5.4 MPa、温度为120 ℃的锅炉水，而破渣机填料内部的系统水温正常在70 ℃左右，为了消除因密封水温度高导致破渣机填料内外温差大的影响因素，通过技改增设了换热器，消除温差过大带来的不利影响。

增加换热器后破渣机填料密封水温度由120 ℃降到60 ℃，温差由50 K降至10 K，破渣机填料的运行效果得到了很大的改善(见表1)。

表1 破渣机密封水增加换热器前后的温度

3.3 优化破渣机运行方式

在优化破渣机水源、增加换热器后破渣机的运行周期明显提高，由最初的连续运行6个月就会出现填料泄漏延长至10个月才会出现轻微泄漏；虽然破渣机填料的运行周期有很大提高，但距连续运行12个月以上仍有一定差距，由此可见填料长周期运行磨损的问题仍没有得到彻底解决。

为避免泄漏进一步发展，通过停运破渣机的方式，延长填料使用寿命。

在实际生产应用过程中，当破渣机运行出现轻微泄漏时将破渣机停运，一旦气化炉内有大渣块脱落堵塞排渣通道时，再启动破渣机运行一段时间，大渣破除后再停止运行，如此破渣机填料泄漏量基本能保持稳定,且可以有效延长填料使用寿命，从而实现航天炉装置长周期稳定、环保运行。

中能公司1#航天炉破渣机额定电流为36 A，功率为18.5 kW;2#航天炉破渣机额定电流为57 A，功率为30 kW。2台破渣机在调整前后的运行参数见表2。

表2 调整前后2台破渣机的运行参数

通过停运破渣机，延长了填料使用寿命，一般可延长至14个月以上，通过判断排渣通道是否堵塞，及时启停破渣机，因此不会影响气化炉系统的正常排渣，从而实现航天炉装置长周期稳定运行，同时降低了系统电耗。

3.4 持续优化

通过技改优化，破渣机运行的稳定性得到了大幅提高。根据破渣机填料安装方式及结构，在原填料密封组基础上增设1组新填料，当原填料泄漏量有增大趋势时，使用备用新填料，从而可以进一步延长破渣机的稳定运行周期。通过新填料的增加，避免了因破渣机泄漏而造成环保影响或被迫停车检修的事件发生，进一步提高了航天炉装置的运转效率。

4 结语

航天炉装置破渣机轴承填料使用有一定的寿命，随着装置运行周期的不断延长，破渣机的填料能否实现长期运行经受着较大的考验。目前在运的航天炉装置一般连续运行都在6个月以上，破渣机填料泄漏时有发生，因泄漏量较大无法控制被迫停车的不在少数。通过对中能公司航天炉装置破渣机的不断技改优化，破渣机填料的使用寿命可以延长至1 a以上，为装置的稳定、经济运行奠定了坚实的基础。

通过优化技改可以有效延长填料使用寿命，同时降低电耗，实现航天炉装置长周期稳定、环保运行；技改后每年可节约电费及减少开停车费用约60万元，装置的运行稳定也避免了非计划停车，提高了装置的运行效益。