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Shell煤气化飞灰过滤器国产化滤芯的应用
作者:管理员    发布于:2016-02-26 11:37:01    文字:【】【】【

  :2013煤气化技术是指将固体煤转化为煤气的化学过程,煤气化不仅提高了煤炭资源的利用和利用效率,减少煤炭利用过程中的污染排放,煤气即可用作各种用途的燃料气,也可以用作化工合成工艺的原料气,还可以用作冶金行业的还原气以及用来生产氢气等。目前通过以煤气化技术为龙头的多种煤化工项目在全国如雨后春笋般上马。因此煤气化技术对解决我国煤炭利用过程中存在的资源浪费与环境污染问题,实现经济,能源,环境的协调发展具有重要的现实意义。目前世界上技术成熟的煤气化工艺种类繁多国内应用较多的主要有以下几种:德士古水煤浆气化技术(Texaco),壳牌干粉煤气化技术(Shell),鲁奇循环流化床气化技术(CFB),鲁奇块煤加压气化技术(Lurqi),目前我公司采用的是壳牌煤气化技术,shell煤气化与其他煤气化工艺相比具有碳转化率高,热量回收率高,单台炉产气量大,煤种适应范围广等优点。

  1壳牌煤气化技术及其重点设备飞灰过滤器简介飞灰过滤器S1501简介:表1设备参数简介设计压力物料名称合成气,飞灰工作压力腐蚀余量设计温度设备净重工作温度设备容积本体材质物料密度Shell煤气化工艺原煤的干燥和磨煤系统与常规的电站基本相同,煤经过预破碎后进入干燥系统,使其水分小于2 ,然后进入磨煤机制成煤粉,通过氮气输送至煤粉储仓,再进入两级煤粉锁斗加压通过高压氮气输送至4个气化炉烧嘴,煤粉在烧嘴处与高纯度的氧气及蒸汽混合进入气化炉反应,反应温度约为1400°C1600°C左右,产生的熔渣经水激冷后成为固态渣排除,粗合成气夹带飞灰经过循环气激冷后则进入气化炉合成气冷却器进行冷却,冷却的过程中再次加热气化炉自产5.和蒸汽加热至400°C.被冷却后(280°C)的粗合成气进入飞灰过滤器S1501进行除灰,洁净的合成气进入水洗塔C1601进行降温除杂,后温度约为155C的合成气进入后部的CO变换系统。下图为飞灰过滤器S1501简图。

  飞灰过滤器共安装15组滤芯,每组内48支,因此共计安装720支滤芯。

  氢气氮气―氧化碳二氧化碳甲烷氧气十氩气硫化氢陶瓷滤芯简介:由德国PO公司生产,滤芯基材系陶瓷,表面喷涂莫来石过滤表层,过滤精度0.3pm,滤芯规格C>60X1520mm.金属滤芯简介:FesAl金属间化合物是一种介于金属与陶瓷之间的低密度材料,被称为“半陶瓷”它既具有金属材料的延展性好、强度高、加工性能好、抗热震性高、可焊接等优点,还具有陶瓷材料的热稳定性好、抗氧化和耐腐蚀性能高、耐磨性能好等特性,在高温腐蚀环境下具有广泛的应用前景。

  Fe3八1滤芯是以Fe3八l粉末为基础,通过成型、烧结、焊接、退火等粉末冶金工序制备的多孔过滤元件。FesAl滤芯具有精度高,通量大、强度高、再生性能好、耐高温、抗腐蚀、耐冲击与抗磨损等诸多优异性能、可以用于高温、高压及腐蚀环境下的精密过滤与气固分离等。在涉及含尘气体在高温下直接净化除尘和应用的领域,如能源工业中的整体气化联合循环发电(IGCC工艺)的高温煤气、煤化工中粉煤气化技术(Shell、GSP工艺)的高温合成气、冶金工业高炉与转炉高温煤气、石化和化工工业的高温反应气体、玻璃工业的高温尾气、锅炉及焚烧炉的高温废气等的高温除尘净化,均可使用Fe3八l滤芯。

  滤芯为整体成型、无纵向焊缝;虑芯采用非对称复合结构,基体为孔径较为粗大的骨架层,起支撑与通透作用;外表面为孔径细小的薄膜层,起过滤作用。因此滤芯具有强度高、通量大、精度高等优点;滤芯的基体与表面薄膜层的材质均为FesAl;滤芯的外径96mm、厚度5mm、长度1520mm,单支滤芯的有效过滤面积为0.273m2. 3m、过滤后固含量< 20mg/Nm3.耐热性:可在700°C下长期使用;强度性能:压溃强度80MPa,为陶瓷滤芯压溃强度的3倍;室温抗外压强度>5MPa. 2生产运行中存在的问题及分析气化装置2008年5月开车以来,共出现10次因陶瓷滤芯断裂而引起的装置停车,直接经济损失1000万元以上,陶瓷滤芯断裂的原因有以下几种:①滤芯在高压差下运行,负荷波动造成其断裂;②上游工况不稳定,残炭较多造成气压差过快上涨造成其断裂;③停车后上游系统大量水汽附着滤芯表面(水汽与飞灰混合凝固)再次开车压差较大,造成其断裂;④反吹系统故障,自清洁失效形成高压差,造成其断裂。综合以上原因及生产过程中经验的总结初步分析结果是:陶瓷滤芯受其本身的材质所致,其韧性较差,脆性较强,抗负荷波动能力较弱,尤其是压差达到25KPa以上,抗冲击强度较低等。

  3更换国产金属滤芯后使用情况使用周期装置(开车时间一名称停车时间)名称金属滤芯数量金属滤芯状态备注106单元1组,共48支全新装置正常停车检修取出203支新,37支因陶瓷滤芯断裂清洗过一次停车而取出106单兀4组,共192支176支清洗过一次,因陶瓷滤芯断裂16支清洗过两次停车而取出单元全套15组,共720支全新目前正常运行金属滤芯考核评价运行时间从2010年11月22日起,运行装置为106单元,安装滤芯1组共48支滤芯,至2011年7月7曰整套装置大修停车,使用约7个月,期间装置停车6次(表1列出了历次停车信息),滤芯累计运行时间4636h,过滤系统高氧负荷90,滤芯运行状态良好。该过滤系统操作压力3.8MPa,操作温度320C,合成气量149000Nm3/h,反吹气压力7. 6MPa,反吹气温度202C,初期使用时压差1213KPa,使用1个月后稳定在2223KPa,过滤后含尘量小于10ppm.运行数据与使用进口陶瓷滤芯相当。

  根据运行考核数据及使用后滤芯解剖分析结果,滤芯过滤精度、结构强度及耐腐蚀性能基本满足装置运行要求。但由于投入滤芯数量不多,滤芯工况条件下流通能力未能得到考核。为此,神华鄂尔多斯煤制油分公司决定增加滤芯组数以做进一步评价。

  清洗后的金属滤芯2011年9月7日,将使用后的1组国产金属滤芯经清洗后加上4组全新金属滤芯(合计192支)混合10组清洗后的陶瓷滤芯组重新投用煤气化装置105单元,同期,106单元使用全新进口陶瓷滤芯,两套装置对比运行。两套装置氧负荷均基本稳定在90,过滤系统操作压力3.79MPa,操作温度270C,合成气量160000Nm3/h,合成气组分如表3所示。反吹气压力7. 5MPa,反吹气温度225°C,105单元初期使用时压差1516KPa,比106单元低2KPa左右,说明金属滤芯流通能力达到或优于进口陶瓷滤芯。此状态持续56天,后因105单元气化炉水冷壁出现泄露,宝力格油田自动化应用与研究郑增玉,董建超,雷强,徐永峰(华北油田二连分公司,内蒙古锡林浩特026000)口、注水井95口、联合站1座、接转站3座和计配站12座,定员215人,实有180人,缺员35人;单井集油采用双管水和三管伴热两种方式,工艺先进;联合站、接转站分别配有注水、外输、加热炉、化验和调度等岗位,站内工艺流程复杂。为此,在宝力格油田设计实施了自动检测控制系统,实现了对188口油井、89口注水井、1座联合站、3座接转站以及12座计配站生产参数远程检测、站内要害部位自动控制;对单井和重要岗位实施远程视频监视,实现了计配站无人值守。

  大大减轻了职工的劳动强度、提高了生产过程的自动化程度,创造了可观的经济效益。

  宝力格油田位于二连盆地马尼特坳陷东北部,包括巴19、巴38、巴48、巴51等断块。宝力格油田有油井198口、注水井95口、联合站1座、接转站3座和计配站12座;定员215人,实有180人,缺员宝力格油田自动化始建于2007年,实现了对188口油井、89口注水井、1座联合站、3座接转站以及12座计配站生产参数远程检测、站内要害部位自动控制,对单井和重要岗位实施了远程视频监视,计配站实现了无人值守;实现了对已建0―7计自动化系统的平稳兼容;实现了对宝――蒙输油管线的泄漏检测、报警定位。达到了降本、增效、减缓劳动强度的目的。

  1宝力格油田自动化应用简介宝力格油田自动化系统中心控制室建在宝力格作业区,为一级单元,单井、计配站、接转站、联合站为二级单元,构成了一个二级SCAD八系统导致大量水蒸气进入S1501过滤单元,导致压差升至3032KPa,并一直处于稳定状态。

  经清洗再生后,主要的参数均较陶瓷滤芯清洗后无较大差异,满足再次使用的参数要求,且48根滤芯整体外观稳定,清洗后测试数据也比较稳定。

  第二次在105单元使用的滤芯(包括再生的48根)清洗后,各项参数也较为稳定。

  根滤芯全部更换为金属滤芯,装置氧负荷均基本稳定在,85,压力3.82MPa,操作温度270°C,合成气量150000Nm3/h,截止到目前为止已累计运行5700多个小时,且仍在运行过程中,压差稳定在2325KPa,过滤后含尘量小于10ppm.从图中可以看出,使用的滤芯外形依然保持平直状态,滤芯粉末体、异型端及焊缝等部位没有发现微裂纹。滤芯外表面薄膜层完整,未发生脱落,也没有明显的腐蚀与磨损现象。使用后滤芯底部有一定积灰架桥现象,与陶瓷滤芯使用后基本相仿。

  4陶瓷滤芯与金属滤芯的对比金属滤芯与陶瓷滤芯相比拥有以下优点:①具有更强的抗负荷波动能力。②自身的韧性较高,脆性较弱。③高压差具有更高的抗冲击强度。④表面过滤表层更坚固,避免如陶瓷滤芯在安装和拆卸过程中造成的滤层损坏。⑤由于其强度较高,因此具有更长的使用寿命,为生产装置长周期运行打下坚实基础。⑥与陶瓷滤芯一样具有清洗再生能力,且再生的金属滤芯使用性能无明显下将降。

  5结束语壳牌气化工艺由于其自身的特点所致,飞灰过滤器滤芯运行条件较为苛刻,高温,高压,磨蚀,腐蚀等,因此滤芯的选择至关重要。陶瓷滤芯在防腐蚀方面优势明显,而国产金属滤芯成功的解决了这一难题,金属滤芯成功的实现大规模工业应用,也为金属材料应用于高温腐蚀环境的开发做出了积极地贡献。

  郑振安。Shelll煤气化技术(SCGP)的特点尹衍升,李嘉,谭训彦,等。粉末冶金技术,

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