气化乙班QC成果.docx
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气化乙班QC成果
小组简介：
气化乙班QC小组成立于2009年4月，小组成员15人，由车间主任任山作技术指导，小组本着“稳定炉况、实现气化炉的长周期经济运行”的方针，我们集思广益、坚持小改小革，积极向公司处室提交合理化建议，至今共提出各类建议60多条，被公司采纳10条，被车间采纳20余条。
我们集全班人员之力在操作中不断进取、不断开阔思路，力争将气化乙班打造成为一个上进、和谐的优秀班组而不断努力。
活动概况：
小组名称：
气化车间乙班QC小组
课题类型：
新技术应用
小组类型：
攻关型
注册编号：
活动次数：
12次
注册日期：
活动时间：
每月中旬第二个白班下班后
人员参加率100%
成员简介：
一﹑选题理由
1、气化岗位的消耗占单醇系统生产总能耗的70%以上，实现气化炉的长周期稳定运行，以降低单醇生产成本,提高公司的经济效益。
2、HT-L自2010年始至今，在生产中的所表现的几个突出问题：
（1）、烧嘴使用情况不理想，在生产中经常出现炉中上部挂渣较
差，局部超温，烧嘴泄漏现象，缩短了运行周期。
（2）、灰水水质差，激冷室内结灰严重。
（3）、混煤比例不均匀，不合理，渣中含碳高，运行不经济。
（4）、气化消耗高，离设计的氧、煤、汽各项消耗指标还有一段距离。
由于以上原因，影响了整个单醇系统的经济效益，因此我们把优化工艺，实现气化炉长周期经济运行，作为本班QC小组的攻关课题。
二﹑现状调查：
气化装置运行从2009年6月份始，经过几个阶段，对设备的改造和对工艺的调整，运行趋于稳定，平均运行周期同比增加了21.092天，最长运行周期达到了88.708天，但每个运行周期的后期工艺极不稳定，烧嘴出现偏喷，气化炉内件损坏等情况，至使单醇系统煤、电、汽等各项消耗迅速增加，经济效益大幅下滑，距我们“长周期经济运行”的目标还有很大距离。
附气化炉运行统计表：
序号
投料时间
运行时间（天）
停车时间
停车原因
1
2009-7-13
15:
02
41.870
2009-8-24
11:
55
12XV0123/133坏未关到位，气化炉断料停车
2
2009-8-30
00:
20
0.569
2009-8-30
13:
59
因在加量时，输入煤量设定时误关了流量调节阀，又加上3#线流量波动，氧煤比高高跳车
3
2009-8-30
18:
15
44.927
2009-10-14
16:
30
因设计存在问题，下降管烧坏在上部烧了个孔
4
2009-10-22
12:
56
0.244
2009-10-22
18:
48
因公用工程站压力与气化炉压差达到0.6MPa,导致气化炉跳车
5
2009-10-22
22:
50
3.815
2009-10-26
18:
24
全厂停电，停车
6
2009-10-27
12:
20
19.906
2009-11-16
10:
05
因空分增压机故障停车，气化炉停车处理
以上数据显示2010年平均运行周期35.735天。
每次长周期运行后期都会出现气化炉整体工况不稳定，主盘管密度波动大，汽包补水排水量大，渣口压差不稳定、烧嘴泄漏量大等问题，至使气化产量降低，消耗大幅增加，气化系统计划停车。
这些不稳定因素的出现和气化系统本身的设计以及工艺的不完善，是分不开的，也因此严重制约气化炉的长周期经济运行。
如果这些问题不能及时解决，本套HT-L粉煤加压气化技术的优势得不到充分体现，将直接影响到公司的效益和发展。
三﹑设定目标：
1.总结吸收Shell、Texaco、GSP等各家煤气化的核心技术和成功经验，为航天炉粉煤加压气化工艺的优化提供创新依据和完善的技改方案。
2.充分发挥粉煤气化技术的先进优势，实现气化装置的长周期稳定运行。
气化炉连续稳定运行目标值≥60天。
四﹑原因分析:
1、气化乙班QC小组根据调查情况，通过召开专题活动会，集思广益，采用因果图对影响“气化炉长周期经济运行”的因素进行分析：
设备
影响气化炉长周期经济运行的因果分析图
制图：
郭兴建制图时间：
2010年11月23日
由因果图可知：
影响气化炉“长周期稳定运行”的末端因素有七个：
1、烧嘴设计的缺陷；
2、灰水水质差；
3、煤种繁杂，品种多，更换频繁；
4、煤的掺烧比例控制不当，灰渣粘温特性差；
5、气化工艺设计不合理；
6、气化炉内件设计存在缺陷；
7、对航天炉粉煤加压气化技术掌握的深度不够；
五﹑要因确认及制定对策：
1、烧嘴设计的缺陷：
烧嘴是航天炉关键设备之一，是由点火、开工、及煤烧嘴组成的顶烧式复合式烧嘴，并通入三路冷却水对每个通道进行保护，主氧出烧嘴后，以切煤的形式喷出，其切角的合理与否直接影响气化炉的流场，关系到气化炉的稳定和经济运行。
开工烧嘴在煤烧嘴投入后，退出运行，此时反混中的煤粉易进入点火、开工氧通道，严重时会造成堵塞，而且由于主氧在喷出有一定的夹角，所以中心火焰较短，致使气化炉，炉顶及中上部温度偏高。
制定对策：
为保证点火、开工路氧通道的洁净和通畅，现在开工路加入约1500NM3/h的CO2作为烧嘴的保护气，同时此路气体进入气化炉后可改善气化炉的流场，加大煤的反混程度，延长煤在炉内的停留时间，降低了灰渣残炭，提高了煤的转化率。
2、煤种繁杂，品种多，更换频繁：
气化原料煤的供给受煤价，运输和公司宏观调控的制约，无法实现单一煤种的经济运行。
制定对策：
分析运行煤种的灰渣特性，及时掌握煤种的化学成份和分析数据，精确配煤方式，保证气化炉进料的稳定。
3、灰水水质差
灰水处理是煤气化工艺的一个难点，灰水结垢问题也没有很完善的解决方法，而且在运行中我们的煤种更换频繁，炉子运行的波动引起灰水成份的变化和水中灰渣含量的变化，给灰水处理带来更大的困难，从而加重了灰水系统结垢，气化炉因此被迫停车的现象也频繁发生。
制定对策：
为了改善水质，降低灰水系统的结垢，在沉降槽北侧上一台外排水泵，一，对灰水系统进行置换；二、减少分散剂的损失，保证约剂的效果。
沉降絮凝使用絮凝剂和聚合氯化铝接合使用以提高絮凝效果。
4、煤的掺烧比例控制不当，灰渣粘性差：
由于我们的煤种较多，各煤的灰渣粘温特性变化较大，技术数据得不到及时反馈，同时受配煤设备的制约，以及我们掺烧混煤的知识经验不足，致使我们在更换煤种时得不到更好，更快的合理混烧，从而造成气化炉运行中波动较大，运行不稳定不经济，气化装置的优势未能充分发挥。
制定对策：
加强业务知识的学习，到兄弟厂家进行学习交流，并积极和设计院学习探讨，以进快掌握各煤种的掺烧数据。
5、工艺设计不合理：
气化装置是一个有机整体，不论哪一道工序出现问题，都有可能造成气化炉运行的波动或被迫停车，经过一年多的运行发现，磨煤系统频繁出现称重给煤机皮带打滑、振动料斗堵塞、振动筛堵、系统氧含量过高，气化系统中激冷水过滤器出口堵灰严重等一些影响气化运行稳定的因素。
要使粉煤加压气化优势得到充分发挥，必须保证煤系统的粒度，水分及运行的连续性，而以上问题的出现，破坏了整个气化工艺的不稳定。
制定对策：
针对问题实际情况，查找问题的源头，通过对工艺进行优化、添加辅助设备、更改部分工艺流程来减少或杜绝不稳定因素的出现。
6、气化炉内件设计不合理：
气化炉开车初期，激冷室上部由一个旋流板，下部下降管周围分布三层破泡板，下降管最底部是由工字钢组成的钢构支撑，由于破泡板及支撑钢的间距很小，占用了气化炉激冷室大部分空间，而灰水处理效果也较差，致使气化炉激冷室内，在旋流板，支撑钢上积满了灰垢，气化炉液位难以控制，气化炉被迫停车检修，并割除了旋流板，其后，在2010年4月份，激冷室内破泡板改为上升管，并加检漏装置，同年9月，气化检修时去除了下降管外围了破泡条。
在气化炉内件的相继改造期间，气化炉运行的周期也在延长，稳定性相继提高，激冷室结灰情况有所减轻，为气化炉的长周期稳定运行打下坚实的基础。
7、对航天炉粉煤加压气化技术掌握的深度不够：
航天炉是我国自主研发的首套粉煤气化示范装置与国内其他先进的煤气化工艺有着很大的区别，我们不论是在操作技术或经验都处于起步状况，对气化装置的掌握需要一个摸索与总结经验的过程。
虽然经过了两年的运行，但我们需要掌握的深度和精度都有待加深。
制定对策：
加强业务知识的学习，对Shell、Texaco、GSP炉的工艺操作学习了解，对于有利于航天炉操作的知识加强吸收。
下班后各班总结交流操作经验，利用休息时间由车间工艺员、设备员以及各班班长讲课交流，以提高气化车间人员的整体业务水平。
通过以上确认，找出“影响气化炉长周期经济运行”的主要原因有三个：
•1.煤的掺烧比例控制不当，灰渣粘性差；
•2.灰水处理效果差；
•3.工艺设计存在不合理的地方
六、实施
（一）、对系统中工艺设计不合理的改进
1、称重给煤机加一路干燥N气
称重给煤机的作用，接受振动料斗来煤并通过皮带把煤输送至磨机，由于和磨机始终处于连通状态，系统中露点温度较高的循环气通过磨机顶部反串至给煤机和振动料斗。
振动料斗和给煤机温度较低，遇热循环气产生冷凝，一方面致使振动料内的煤产生结块，堵塞振动料斗，另一方面在给煤机内打湿皮带使皮带打滑。
由于以上原因最终迫使磨煤系统停车，而且因此停车的现象非常频繁，大约每两个班就会出现皮带打滑，每6-7天就会出现振动料斗堵塞情况。
11系统频繁停车和倒磨，使煤粉的水份和粒度都行不到保证，从而导致12单元的放料不顺，以及粉煤管线的波动等一系列问题的出现。
为了改变这种情况，我们QC小组通过学习讨论，并分析原因，提出合理建议，在车间和有关处室的支持下，于2010年7月份实施。
在称重给煤机侧面加一路干燥N2，使给煤机内始终有一股干气流至磨机，避免热蒸气的反串。
该建议实施后，从没出现过因煤结块引起振动料斗堵塞，从而减少了粉煤质量的波动，也降低了操作及维修人员的工作量。
2、稀释风机出口管加15KPaN2
稀释风机是在磨煤系统露点超标时自动开启，给系统补入干燥的空气，以降低露点温度，同时降低粉煤水份的作用，但密封风机对系统补入空气的同时，会造成系统中的O2含量迅速上升。
O2含量是11系统控制的重要指标之一，必须补入N2以稀释。
这样会使11系统的温度、压力、煤的水份等工艺参数循环波动。
现在风机出口管加入15KPa的N2并稳定持续加入：
一，可以降低系统的露点温度，降低系统的O2含量。
二，避免风机的开启，节约了电耗；三、减少了系统的各项工艺的波动，为稳定气化工艺垫定基础。
3、改变激冷水过滤器出口阀门位置，减小激冷水系统的结垢
激冷环是气化炉的一个重要设备，2009年12月21日停车检查激冷室情况时，发现激冷环和下降管被烧坏严重。
拆检激冷环时发现激冷环环隙内有块状垢片，同时在激冷环人口水管盲头处和激冷水调节阀前都发现了大块的垢片，这些垢片说明我们在工艺上还存在一定问题。
还必须在设备工艺改进方面想办法，以减小激冷水系统的结垢。
我们建议将两个激冷水过滤器出口手阀都移到出口交汇处这样死区就会减小，形成垢片的几率机就会大大降低，从而在一定程度上有利于保护激冷环和下降管。
在2010-4-1气化炉停车检修时实施，在近几次的停车检修时，再次拆开激冷环检查时，再没有发现有块状垢片，消除了激冷环堵塞的一个隐患。
4.输煤称重显示引入DSC画面
气化输煤比例的稳定是稳定气化炉工况的一个关键，缺少监督是造成煤质波动的一个原因，我们气化乙班建议把煤场的输煤称重显示引入DCS以便于我们对输煤的监控，建议实施后，气化炉入炉煤质的稳定性得到很大提高，气化炉工况也得到进一步稳定。
5.严格控制气化炉与粉煤给料罐压差
煤锁斗在放料和除桥过程会对粉煤流量的稳定造成一定影响，为减小此因素造成的影响，我们严格控制气化炉与粉煤给料罐压差，以尽可能减小对粉煤流量的影响，从而稳定了气化炉的燃烧和炉况，有效的提高了碳的转化率。
（二）、配煤的改进与优化
对于气化来说，合理、均匀的混煤才能实现气化炉的炉况、气质、气量的稳定。
根据一年多的运行经验，气化炉的运行稳定，不但受煤的粒度、灰份、热值的影响，而且受煤的灰渣特性的影响很大。
八月初，我们掺烧榆神煤，以榆神煤工业分析数据显示，不论其热值（28207KJ/KG）灰份（9.74）都是航天炉的首选。
但运行中，气化炉水冷盘管难以挂渣，炉膛温度高，渣口压差高且波动大等问题接踵而至。
鉴于此种情况，单靠摸索配煤运行将会使我们的煤、电、汽等各项消耗飞速攀升，严重时会造成气化炉内件损坏。
为此，公司对此煤种做了灰渣粘温特性分析，在车间的领导下，我们作了对应的策略，通过分析煤种的元素含量，灰分组成等，从而调整配煤比例来改善灰渣的粘温特性。
经过短暂的实践，气化炉运行又恢复稳定，一直到10月初更换煤种，此次试烧为掺烧此类煤种积累了大量的数据和经验。
（三）、灰水处理的改进
1、我们针对煤气化渣水的高温、高压、高硬度、高悬浮物的特点及其对灰水阻垢、分散性能的要求，我们对加药量及加药点进行了优化调整。
2、分散剂由灰水泵的进口加入，为了控制灰水质，从灰水泵出口排出一部分水至污水处理。
这样在排水的同时也排掉了大量的分散剂，不但造成了药剂的损耗，也使系统中的分散剂量减少，降低了药剂应有的效果，为此，经过分析讨论，并最终实施在沉降槽北侧上一台灰水缓冲罐，并单独上一台外排水泵，这样即避免了低压灰水泵在排水时引起的系统液位的波动，也防止了因排水造成的分散剂的损失。
七、实施后效果检查与效益分析：
我们活动后，气化炉的稳定运行情况得到大大改善，效果显著：
附：
气化炉连续运行周期变化趋势图：
经过小组的努力攻关，在车间及相关处室的大力支持下，建议得到很快的批准并实施，使气化的设备与工艺优化日臻科学合理提高了气化装置运行的经济性和效益性，延长了气化装置的运行周期。
2009年因各种因素，全年共停车19次，平均运行时间为12.81天，2010年停车9次，平均运行周期延长至36.99天，相比2009年减少停车10次，平均运行周期提升了188%。
（一）直接损失：
每开一次车要4小时不产醇，一次开车费用约为12.915（万元）
其中：
1、煤耗：
66×800元/吨＝5.28（万元）
2、电耗：
6900×0.5元/kw.h＝0.345（万元）
3、蒸汽：
81×90元/吨＝7.29（万元）
则仅此开车一项2010年节约：
12.915×10＝129.15（万元）
间接损失：
如按1.35t煤生产1吨甲醇计算，仅开车期间的耗煤可产48.89t甲醇，按目前的甲醇市场平均价格3000元/吨计算，可实现销售收入：
48．89×3000元/吨×10次＝146.67（万元）
共产生经济效益：
129.15＋146.67＝275.82（万元）
（二）、为了控制灰水水质，从灰水泵出口排出一部分水至污水处理，为减少药剂的损失，提高药剂效果，在沉降槽北侧加一台灰水贮槽单独作为外排水用。
按照设计要求絮凝沉降后的灰水浊度小于100PPM.进行合理经济的加入聚铝（60PPm），既保证了灰水水质，又节约了生产成本。
根据系统灰水流量，投加80—100ppm分散剂，则每天用250千克，正常生产时外排水量约是灰水泵出口流量的25%左右，如药剂均匀加入，则每年（按330天有效生产时间计）可节约：
分散剂、：
330×250×25%＝20.625吨
聚铝：
330×10×25=82.5吨
分散剂：
8500元/吨，聚铝：
1600元/吨
则每年可节约加药费用：
17.53+13.2=30.73（万元）
（三）、由于气化装置生产的稳定，碳的转化率明显提高，渣中含碳量显著降低，2009年经统计全年平均渣中含碳量为6.456%，2010年至11月份，平均含碳量为2.715%，则同比减少碳损失：
3.741%，按每天8车粗渣，每车5吨，煤中碳含量为56%，则仅此项全年节约煤：
330×8×5×3.741%÷56%＝881.807吨
按目前市场平均煤价800元/吨则全年节约：
881.807×800元/吨＝70.55（万元）
本次活动共产生经济效益为：
70.55+30.73+129.15+146.67＝377.1（万）
通过本次活动，我们取得了丰硕的成果，更坚定了我们实现HT—L粉煤气化装置长周期稳定运行的决心和信心。
八、存在问题及今后打算：
航天炉作为第三代煤气化装置的代表，具有煤耗低碳转化率高，煤种适应性强等特点，不论是初期投资或是运行效益，都将成为今后世界上煤化工发展的方向。
但航天炉作为一个初生代，设备、工艺都存许多不完善之处：
1、烧嘴寿命短，易偏喷，炉膛中上部挂渣不稳定；
2、O/C比控制器不完善，手动控制O/C比，氧量波动大，风险增大；
3、系统中阀门磨损大，维修费用高；
4、激冷室易堵灰，影响装置运行稳定；
5、渣口压差波动大，易堵塞。
今后工作打算：
1、继续深入开展QC攻关活动，加强对小组成员的业务技能培训；
2、认真总结操作经验，不断探索，不断开拓创新，优化工艺使气化炉的节能降耗优势充分发挥出来；
3、总结Shell、Texaco、GSP炉先进的工艺和操作经验，并合理借鉴；
4、今后我们将在工艺调整和操作条件上进一步优化完善，为公司实现粉煤气化的规模化，经济化打下坚实的基础。
气化乙班QC小组
2010-12-6
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