总第190期2020年第6期
山西化工
SHANXI CHEMICAL INDUSTRY
Total190
No.6,2020
奏题讨谑DOI：10.16525/jkil4-1109/tq.2020.06.34壳牌煤气化制甲醇激冷气压缩机问题分析和改进 李超华
（同煤广发化学工业有限公司，山西大同037003）
摘要：压缩机是甲醇合成系统的动力心脏，尤其激冷气压缩机是壳牌煤气化单元的关键设备。本文首先
介绍了壳牌粉煤气化工艺及激冷气压缩机，其次详细分析了壳牌煤气化激冷气压缩机运行中出现的问
题及原因，并在此基础上，提出了问题的技改措施及解决方案，为装置安全、稳定、长周期、高负荷运行提
供了保证。
关键词：壳牌煤气化；激冷气压缩机；问题；改进措施
中图分类号.TQ522.61文献标识码:A文章编号:1004-7050（2020）06-0104-03
甲醇是重要有机化工原料和优质燃料，在我国，煤制甲醇在所制造甲醇方法中占有很大的比例皿。压缩机是甲醇合成系统的动力心脏，尤其激冷气压缩机是壳牌煤气化单元的关键设备，在壳牌煤气化中发挥着为气化炉合成气提供激冷气的作用，并且其内部构造繁琐精密，一旦出现问题，将给煤气化装置安全生产带来很大的威胁⑵O 1壳牌粉煤气化工艺及激冷气压缩机简介
1.1煤气化工艺流程
某煤化工项目采用壳牌（shell）公司研发的粉煤气化工艺及废锅激冷流程。煤粉和氧气/蒸汽混合物在气化炉内反应后，生成含一定量飞灰的高温粗合成气，与来自激冷系统的激冷气（约210°C）混合，渣转变成无黏结性的飞灰，与合成气再经废热锅炉冷却到340°C，然后一部分去激冷系统用作热干气，剩余部分去湿洗单元。干法除尘飞灰经减压、气提、冷却排出系统，湿洗的则部分直接作原料气，部分与热干气混合后用作激冷气。同时，为防止盐等在湿洗系统中累积，部分废水进入初级处理
系统。壳牌粉煤气化工艺流程，如第105页图1所示。
1.2激冷气压缩机组成及作用
激冷气压缩机是壳牌煤气化气化单元的关键设备，其由通过膜片联轴器联接压缩机、液力偶合器及电机组成，压缩介质为过滤后及过滤并经水洗后气化炉产生的混合气。整个机组（除了液力偶合器）采
收稿日期：2020-09-23
作者简介：李超华，男,1993年出生，毕业于山西农业大学信息学院，本科，助理工程师，从事甲醇车间压缩机工艺调节操作工作。用润滑油站供油，且油站以及液力偶合器配套的泵站、板式换热器等置于底层。同时，为了便于安装正，压缩机整体布置于同一钢制底座上。为了确保机组安全运转，压缩机组设有各种控制及保安装置。
激冷气压缩机的作用是向气化炉源源不断地提供激冷气，大幅降低进入激冷段的高温合成气温度，以确保从气化炉顶部出来的合成气温度能符合后续系统要求。也就是说，激冷气离心压缩机通过两股气的混合控制压缩机介质的温度。
2运行中出现的问题及原因分析
正常情况下，经压缩机加压的合成气（又称激冷气）在激冷管进口弯头与锥形平台的环形空间形成一个“正压区”，且压缩机出口压力始终比气化炉反应室压力高80kPa以上，即呈稳定状态，使高温合成气不能与分布器直接接触，以保护分布器。然而，一旦“正压区”局部压力P1小于等于反应室的合成气压力P，分布器失去低温气体的保护很快被烧毁，从而造成激冷气分布器难以发挥应有的作用。气化炉激冷气分布器结构，如第105页图2所示。
根据统计显示，分布器损坏形式是高温烧蚀穿孔或扭曲变形。同时，根据部分公司分布器损坏情况分析，造成此现象的原因为操作问题、分布器通道堵塞及激冷盒分布孔堵塞。其中，操作问题指一方面由于压缩机出口背压变化滞后于反应室压力变化，另一方面激冷气一部分从平衡孔进入气化炉环隙，导致“正压区”压力相对不足，保护作用降低，严重时高温气体经过分布器流道窜到气化炉环隙，在此过程中1500°C 左右的高温气体造成分布器大
2020年第6期李超华：壳牌煤气化制甲醇激冷气压缩机问题分析和改进・105・
激冷气
原料煤石灰石
高压煤粉储罐
氧气
蒸汽
激冷气压缩机
调度主机返回气
M
z
z
z
P
合
成
气
冷
却
器
led工矿灯melenled
飞灰储罐
飞灰外送
返回气
洗涤塔（湿洗）
粗煤气图1Shell粉煤气化装置工艺流程图
面积变形甚至烧蚀。而且，对于堵塞造成的分布器损坏而言，目前堵塞通道的情况一般不多，发现多数分布器损坏属于激冷盒分布孔堵塞情况。
2.2激冷压缩机打量不足
壳牌煤气化激冷流程中，激冷压缩机发挥了向气化炉源源不断地提供激冷气的作用。如果出现激冷压缩机打量不足的情况，离开反应器顶部的高温合成气（温度大约为1500°C）就无法被正常降温到后续系统所需的合适温度，且被合成气带入后续系统的飞灰的黏性也会增强，因而也无法保证后续系统的安全稳定运行。
2.3蜗壳与叶轮间缝隙结垢
激冷气压缩机在正式投运40多天后，拆开后发现入口过滤器滤网通孔堵塞较多，压缩机蜗壳及管线内存在大量灰垢，叶轮前轮盖外缘约10mm宽的部位整体磨损等。究其原因，认为激冷气压缩机所输送的介质含灰量较大，并有一定黏度，而通过检查叶轮磨损部位及对工况的了解，叶轮磨损部位均为叶轮与支撑、端板配合间隙最小处，介质通过该部位时阻力增大，易聚集，结垢增多造成间隙逐渐变小，最后导致激冷气压缩机高速轴振值逐渐增大，叶轮磨损严重。
2.4干气密封安装错误
壳牌煤气化装置中，主轴两端干气密封的各部位尺寸完全一样，这种情况下就造成相关安装人员由于失误将两端的干气密封装反，不能使工作中的
山西化工
sxhgbjb@126
・106・第40卷
干气密封在动静环之间形成有效的气膜，干气密封腔体内部有液体流出，这是由干气密封损坏造成激冷气压缩机故障的一种形式。
3改进及处理措施
3.1分布器损坏维修措施
针对上述三种原因造成的分布器损坏现象，需要挖补或更换膨胀圈锥板穿孔处，更换烧毁或变形的导流叶片及分布器上、下下锥板等。同时，由图2可知，分布器结构复杂，包含较多的零部件，同时空间狭小，切割打磨工具操作不方便，因此需要特别注意分布器的检修拆除、恢复工作顺序（恢复顺序与拆除相反），另外还需做好维修前准备工作，以保障维修过程的顺利进行。具体的，拆除顺序根据相关理论及实践经验总结为：膨胀圈-激冷水管与膨胀圈锥板及密封板-上、下锥板。同时，因分布器下方有上百根高速反吹管，故从上方维修相对较易，维修前准备工作有预制足够数量和合适尺寸的导流叶片，足够长度的膨胀圈，足够大小的膨胀圈锥板，适合的上、下锥板等。
3.2激冷压缩机打量不足技改措施
1）进口管线气液分离器的技改。气液分离器作为一个静设备，其作用是分离合成气中所夹带的一部分水汽，以保证后续系统的安全稳定运行。然 而，合成气在通过气液分离器的过程中，由于气液分离器是一个静设备，加之气液分离器初始设计的容量较小等原因，难免会对气体产生一定的缓冲力，给 合成气的流通带来一定的阻力。因此，可以将其直接换成DN500的激冷气管线，以增加压缩机的通气量，保证后续系统的安全稳定运行。
2）进口管线过滤器的技改。急冷气在管道内的输送过程中难免会夹带一些杂质，为了防止一些杂质对压缩机叶轮和精密设备造成损坏，在急冷气进口管线上有一个关键的设备—
—急冷气过滤器，其过滤一些大的颗粒杂质的同时，也参与到了急冷压缩机的连锁保护之中，但同时也对急冷气的输送带来了一定的阻力。因此，对急冷压缩机进口过滤器进行拆除，并多次对急冷管线爆破清理，以防止一些杂质进入急冷压缩机，使急冷压缩机的打量有一定的提升，在一定程度上解决了制约气化炉运行负荷的关键问题。
3）进出口阀门的技改。进出口阀门的设计初衷是防止密封氮气由于压力变低失去对压缩机的密封保护作用，故这2个阀门参与了急冷压缩机的部分连锁保护，但是对急冷气的流通也产生了一定的阻力。因此，通过综合分析与考虑，可将此2个阀门去掉，用膨胀节作为代替，以解决一些压缩机打量
不足的问题，确保从气化炉顶部出来的合成气能快速降到合适温度。
4）冷却风机技改。将进口管线上的气液分离器、过滤器及进出口阀门去掉之后，在长时间的运行过程中，特别是在室外大气温度高的时候，原来的冷却风机因急冷压缩机打量和负荷的提升，已经不能继续将温度降到合适的温度。因此，针对前述所建议的三种技改措施，建议在冷却风机后面加1个套筒，利用液氮在空气中急剧气化，对周围的空气进行冷却，从而使驱动电机冷却。工艺品加工设备
3.3蜗壳与叶轮间缝隙结垢解决方案
经实践分析发现，对于少量的积灰，及时进行吹除，避免飞灰集聚；在压缩机蜗壳上钻孔，引入高温高压氮气，使其吹扫叶轮外缘处，防止飞灰停留；在压缩机蜗壳外部增加中压蒸汽伴热、加厚保温层，在一定程度上提高温度，改善低温状态下的运行状况等，可以在很大程度上解决蜗壳与叶轮间缝隙结垢的问题。
3.4干气密封安装错误整改建议
动环反转损坏干气密封的密封面，造成干气密封失效，进而烧坏的现象，则应该通过将装反的两端干气密封的复原的方法，同时提醒操作人员务必下次注意，不能再出现类似情况的发生。
4结语
通过故障原因分析以及对激冷气压缩机的技术改造，使气化炉负荷得到了突破，夏季电机定子温度也得到了控制，对现场巡检和主控工艺人员的操作要求也变得更加严格，保证了激冷压缩机能够实现生产的长周期稳定运行，短期内对生产效益有很大的提升。
参考文献：
[1]徐明辉，王荣荣，陈鹏.氮气/二氧化碳在壳牌煤气化技
术中的应用[J].山东化工，2012,41（7）58-59.
[2]郑振安.壳牌煤气化工艺在荷兰德姆科列克IGCC工
厂的应用[J].化肥设计，2002,40（5）:5-7.苹果灯
（英文摘要下转第135页）
2020年第6期李亚铁：高突煤层的瓦斯抽采效果提升技术方案研究・135・ 含量在7.71m3/t〜ll・6m3/t之间，平均瓦斯含量为8m3/t，瓦斯抽采的钻孔区域中的煤层瓦斯储量为167&4n?，经过10d的抽采实验后发现，A矿井每日的抽采总纯量达到90.32m3/min，抽采瓦斯量占瓦
斯储量的5.38%，抽采区域瓦斯含量下降约0.48m3/t，平均瓦斯含量降低到7.52m3/t，符合《煤矿瓦斯抽采基本指标》的回采规定标准，这表明，该瓦斯抽采技术方案的钻孔抽采效果较好,A煤井经过该抽采技术的瓦斯抽采作业后，瓦斯抽采量及浓度有较明显的衰减，因此该方案能够有效运用于高突煤层，减少矿井的瓦斯含量，保证作业安全性，提高矿井产量。
5结语
瓦斯积聚将为煤井掘进带来很大的安全隐患，影响到煤井生产和作业人员的人生安全，以A煤井工作面地质条件作为研究对象，对高瓦斯矿井低透气性煤层的瓦斯涌出情况进行了分析，对该煤层的瓦斯抽采技术方案提出了优化建议，将该高突煤层的煤体瓦斯含量降低到7.65m3/t以下，这表明该抽采工艺和流程能起到良好的瓦斯抽采效果，增强高瓦斯低透气性松软煤层的抽采钻孔成孔率，避免施工抽采孔喷孔造成的局部瓦斯超限。在高突煤层抽采中能起到良好的安全保障和技术支撑，适宜在煤井作业和瓦斯抽采中推广。
参考文献：
［1］黄林庆，李国华.高突低透煤层强化抽采钻孔成孔增透关键技术研究［J］工程技术研究,2019(11):11.
［2］柏发松，王永保，苏朝晖，等.高地压强突煤层高中低压水力化增透技术试验研究［J］能源技术与管理，2019
(2)：23.
［3］左杨，崔峰.三软突出煤层深孔钻进技术与装备应用研究［J］山东煤炭科技，2019(7):55-56.
Study on technical scheme of improving gas drainage effect in high outburst coal seam
LI Yatie
(Huoerxinhe Coal Industry Co.,Ltd.,Shanxi Coal Imp.&Exp.Group Co.,Ltd.,Changzhi Shanxi046600,China)
红外线烘干Abstract:In the process of tunneling,the permeability of coal seam will become worse and worse under the influence of in-situ stress,and the content of gas in coal seam will gradually increase,the pressure of gas will increase,and the difficulty of treatment will be improved,which will cause problems such as hole collapse and drill clamping in the construction process,and eventually evolve into gas gushing,gas explosion and other disasters and accidents,which pose a great threat to the personal safety of mine operators.Gas outburst mine generally has the characteristics of soft coal an
d low permeability.Based on the geological characteristics and technical characteristics of high outburst coal seam,combined with the problems of gas drainage in soft and high outburst coal seam,this paper puts forward technical optimization suggestions,aiming to improve the gas drainage effect of high outburst coal seam and enhance the personal safety of mine operators.
Key words:soft coal seam；gas emission；drainage borehole；low permeability
(英文摘要上接第106页)
Analysis and improvement of gas-compressor from Shell
gasification to methanol-excited
LI Chaohua
(Datong Guangfa Chemical Industry Co.,Ltd.,Datong Shanxi037003,China)
Abstract:Compressor is the power heart of methanol synthesis system,especially the key equipment of Shell coal gasification unit.Based on this,this paper first introduces the process of Shell powder coal gasification and the gas compressor,then analyzes the problems and causes in the operation of
Shell coal gasification gas compressor in detail.On this basis,it puts forward the technical reform measures and solutions to the problems,which provides the guarantee for the safe,stable,long period and high load operation of the device..
氢键受体Key words:Shell coal gasification；air-conditioning compressor；problems；improvement measures
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议