史来顺，崔文丽

(河南龙宇煤化工有限公司，河南永城 476600)

河南龙宇煤化工有限公司煤气化采用世界先进的Shell气化炉干煤粉气化技术及气流床加压气化、液态排渣工艺。Shell气化炉经过10年运行，目前已经实现安稳长满优运行，最佳运行天数为332 d。经过数次技改后，Shell气化炉长周期、满负荷运行记录不断被突破。随着运行时间的增加，新的影响Shell气化炉满负荷运行的问题又暴露出来。

1 存在的问题

磨煤系统是为Shell气化炉提供合格煤粉的装置，近几年来，由于Shell气化炉长周期、满负荷运行，磨煤系统要保持高负荷运行，而磨煤机长时间运行却得不到及时的维修和保养，致使磨煤机的故障率很高[1-2]。当一台磨煤机发生故障时，另一套磨煤系统无法保障气化炉满负荷运行；若长时间磨煤机故障处理不好无法启动时，Shell气化炉就会因煤粉不足而停车。近3年来，因磨煤机故障导致气化炉停车的事件发生6起。如何保证在磨煤机出现故障情况下Shell气化炉不会因煤粉不足而停车，这是Shell气化炉长周期、满负荷运行所面对一个新的问题。

2 技改方案

河南龙宇煤化工有限公司(以下简称龙宇煤化工)一期年产500 kt甲醇、200 kt二甲醚装置，配套磨煤系统将粒径为13 mm的碎煤与合格粒度的石灰石在一定的比例下，在惰性环境和微负压的条件下碾磨成粒径为5～90 μm、含水质量分数<2%的煤粉。二期年产400 kt乙酸、200 kt乙二醇装置配套五环炉，配套磨煤系统将粒径为13 mm 的碎煤与合格粒度的石灰石在一定的比例下，在惰性环境和微负压条件下碾磨成粒径在5～90 μm、含水质量分数<2%的煤粉。一期Shell气化炉和二期五环炉均采用了干煤气化技术，都有独立磨煤系统，而且煤粉指标是一样的。若将二期磨煤机磨的煤粉输送到一期使用，就可以在一期气化炉一套磨煤系统故障处理时，保证Shell气化炉满负荷运行。

2.1 技改前石灰石系统流程

Shell气化炉有2套独立的石灰石系统，主要由石灰石输送系统、控制系统、石灰石贮仓系统三部分组成(见图1)。从石灰石贮仓出来的石灰石减压后，被压缩空气输送到气化框架内的石灰石仓内。2套石灰石贮仓共配置1台空气缓冲罐[3-4]。石灰石贮仓系统共设置2座550 m3石灰石贮仓，每座石灰石贮仓顶部设排气过滤器和压力真空释放阀。为便于检测石灰石贮仓的料位，石灰石贮仓均设置高、低料位计。正常情况下，2套石灰石系统中一套运行用来输送石灰石，另一套备用，这样就可利用一套系统来贮存输送煤粉。

2.2 技改后石灰石系统流程

石灰石输送气体使用压缩空气，由于煤粉粒度较细，在空气中容易自燃，所以输送介质改为低压氮气。在去石灰石仓的石灰石管线上加1个三通，一路可以去石灰石仓，一路可以去石灰石贮仓，这样石灰石贮仓内的物料既可以是石灰石输送到石灰石仓内，也可以是煤粉输送到石灰石贮仓内。

二期五环炉磨煤系统用罐车装煤粉，然后运输到一期用氮气输送到石灰石贮仓V1107A内，煤粉进入石灰石锁斗V1108，然后用氮气输送到68 m煤粉仓V1101A/B内，用来补充煤粉仓减少的煤粉。

V1107A,V1107B.石灰石贮仓 V1108.石灰石锁斗 V1103.石灰石仓图1 技改前石灰石系统流程

V1107A,V1107B.石灰石贮仓 V1108.石灰石锁斗 V1103.石灰石仓 V1101A,V1101B.煤粉仓图2 技改后石灰石系统流程

3 技术改造可行性分析

(1) 二期五环炉设计磨煤系统有3台磨煤机，单台磨煤机设计负荷为20～80 t/h，正常运行时磨煤机负荷在65 t/h。二期1台五环炉满负荷运行时耗煤约1 250 t/d，2台磨煤机完全能保证二期五环炉用的煤粉。一期Shell气化炉磨煤系统有2台磨煤机，单台磨煤机设计负荷为25～85 t/h。正常运行时磨煤机负荷在75 t/h。一期气化炉满负荷运行耗煤2 200 t/d，若一套磨煤系统出现故障长时间无法处理时，另一套磨煤机能生产煤粉1 800 t/d，气化炉缺少了400 t/d煤粉，所以只需要补入400 t/d煤粉就能保证一期气化炉满负荷运行。

(2) 石灰石仓设计容积为550 m3，设计能力可装400 t石灰石，石灰石系统在正常情况下输送石灰石能力为30 t/h，而煤粉粒度比石灰石小的多，煤粉水分比石灰石要少，煤粉流动性较强，比石灰石更容易输送，因此，在贮存能力和输送能力上都可以满足要求。

(3) 煤粉粒度较小，容易在大气中发生自燃，但输送煤粉使用氮气输送，氮气将空气隔离，可保证输送煤粉安全稳定。

(4) 输送石灰石用的压缩空气经减压后压力为0.2 MPa，将石灰石输送到50 m高度。而输送煤粉用低压氮气压力为0.5 MPa，将煤粉输送到68 m高度，低压力氮气压力完全可以将煤粉输送到68 m。

(5) 一期Shell气化炉用煤中加入石灰石比例为0.02%，需要消耗石灰石40 t/d，1套石灰石系统即可保证Shell气化炉运行所需的石灰石。

4 技改后运行情况

2016年4月，石灰石贮仓改为煤粉仓完成，用30 t罐车从二期五环炉煤粉贮罐中装入煤粉，送到一期石灰石系统处，用氮气将煤粉送入石灰石贮仓V1107内，经石灰石锁斗V1108送入煤粉仓V1101A/B内。经实际测算，向石灰石贮仓V1107内送1车煤粉平均需要40 min，将石灰石贮仓V1107内30 t煤粉送到煤粉仓V1101A/B内平均需要20 min。经计算，煤粉从罐车内送到石灰石贮仓V1107，再送到煤粉仓V1101A/B内，平均约为30 t/h。经过3 d试运行，用2辆罐车输送的煤粉加上1套磨煤系统运行，完全可以满足气化炉满负荷运行。

5 结语

(1) Shell气化炉是比较先进的气化炉，随着运行时间的增加，停车维护次数越来越少，磨煤系统得不到及时的维护和保养。若长时间运行，磨煤机磨损较大，设备容易损坏，而且磨煤机检修时间较长，更换1次磨辊需要10 d左右。此次技改正好填补了单系列磨煤系统检修时气化炉满负荷运行的缺陷，保证了气化炉满负荷稳定运行。

(2) 从资源方面考虑，二期设计有3台磨煤机，2套磨煤系统运行就可以满足2台五环炉运行，第3台磨煤机作为补料使用。在一期1套磨煤系统故障时，将二期第3套磨煤系统煤粉送到一期使用，这样充分利用了现有资源，可达到效益最大化。

(3) 从效益方面考滤，在磨煤系统出现故障需要长时间检修时，此技改在少量材料投入后，完全能保证Shell气化炉满负荷运行，避免气化炉停车，经济效益显著。

[1] 段磊.粉煤气化装置石灰石给料方式的优化改造[J].大氮肥,2014,37(6):364- 367.

[2] 杨建国.煤粉气化装置中的磨煤干燥系统设计概要[J].硫磷设计与粉体工程,2006(5):18- 23.

[3] 张茜,倪彬,任洪起.石灰石控制系统在SHELL煤气化中的应用及改造[J].纯碱工业,2014(1):22- 24.

[4] 张元梁.Shell粉煤气化装置运行分析[J].化肥工业,2012,39(1):47- 49.