壳牌气化炉配煤动态管理.docx
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壳牌气化炉配煤动态管理
壳牌气化炉配煤
动态管理
河南煤化集团中原大化公司
2013年12月
壳牌气化炉配煤动态管理
（成果创作人：
李常喜陈言胜）
1、企业介绍
中原大化公司煤化工项目于2008年5月26日建成投产，气化技术采用的是壳牌粉煤气化工艺，由壳牌提供基础工艺包，由武汉化四院做详细设计，十一化建工程公司施工建设设计投煤量为2000吨/小时。
原设计原料煤为鹤煤八矿，但是实际运行中鹤煤八矿灰分过高需要添加较多的石灰石，经济性差。
根据调研改为以神木煤为主，公司内部配煤为辅，使用至今。
2、壳牌气化炉配煤动态管理实施背景
荷兰壳牌粉煤加压气化技术是当今较先进的第二代洁净煤气化工艺，气化炉采用水冷壁结构,要求在冷壁衬里内部能形成有效的渣保护层,以渣抗渣。
壳牌炉对煤质要求非常苛刻，要求灰中硅铝比在1.8～2.3，碱酸比在0.2～0.4，以保证顺利排渣,控制渣粘度为2～25Pa·s。
如果煤种或相应指标控制不合适，容易出现炉子渣口堵渣、垮渣、十字架积灰等问题。
甲醇事业部根据使用煤种情况，建立了详细的数据库，制定了相应的应对措施，经过科学配煤稳定了气化炉生产，为煤化工安稳长满优运行创造了基本条件。
3、壳牌气化炉配煤动态管理的创新点
1、实现了科学选煤
建立原料煤采购标准对热值、灰成分提出了要求，又增加了氯、磷等有害元素分析，为物流采购煤种提供了依据，定点定矿使灰成分稳定成为可能，为入炉煤质稳定打下基础。
2、规范了入厂煤验收
每天对入厂煤取样，加强了煤质管控，在发现煤质波动的时能及时反映到采购部门并采取相应措施，为科学配煤提供了依据。
3、实现了科学配煤
根据来煤情况及掺烧情况有计划地调整配煤比例，根据配煤实际情况及时调整石灰石添加量稳定了入炉煤质。
4、优化了动态用煤
每堆煤都有用煤预评估报告为操作人员提供参考；根据来煤情况、堆煤情况、每堆煤使用情况及对应气化炉工况等形成用煤评估报告，根据用煤评估报告及入厂煤质调整优化配煤比例。
这样从源头到到最终用户良性闭环管理，避免了煤质大幅波动，特别是入炉煤粉的波动，为煤化工长周期稳定运行创造了条件。
4、壳牌气化炉配煤动态管理的实施方案
1、加强学习，提高对煤的认识
1.1邀请专家授课，系统培训
打铁还需自身硬，知己知彼方能百战不殆，自身素质提高才能对配煤做到心中有数，在不断积累实际生产经验的同时，我们还专门邀请中国矿业大学张双全教授来我公司授课，张教授从煤的生成、煤的结构、煤的化学组成、煤的物理性质和化学性质，煤的工艺学等方面对我们进行了系统培训，并对公司煤质分析提出了建设性的指导。
经过张教授详尽的培训使我们对煤的认识有了质的提高，对壳牌煤气化有了新的认识，优化了配煤，并对今后寻找备用煤源拓宽了思路。
1.2加强沟通、相互学习
配煤是一个系统工程，从煤源选择、运输管控、入厂煤验收、配煤、操作指导下发及执行、石灰石添加及气化炉控制任何环节出现瑕疵就可能造成气化炉波动。
国龙物流邀请我们生产一线人员参加他们的拓展训练，在训练的间隙与大家沟通交流使采购人员明白煤质稳定对生产的重要性；在事业部系统培训时穿插一些跨门、分厂的内容在学习中引导大家，鼓励各个部门、车间相互学习，特别明显的效果就是输煤班组与气化班组的相互学习后，输煤明白了煤对气化的重要性，气化清楚了送煤、停煤要提前说，消除了以前的误解。
相互理解后沟通就会畅通，熟悉上游及下游客户的需求配煤系统的运行就能抓住关键点，入炉煤质才能平稳。
2、定点定矿、加强煤炭管控
2012年第七次壳牌明确指出煤质稳定是长周期运行的保障，我们根据先进厂家的经验对原料煤提出了定点定矿的要求，并在实际操作中得以实现，主煤神木煤种Z001，配煤煤种P001。
因为煤的成因复杂，造成煤中灰中的矿物质一直在波动，但是定点定矿后使煤的成因相似，稳定煤中元素及灰中矿物质组成为配煤稳定奠定了基础，虽然煤质灰成分仍会波动但是波动在可控范围内。
3、建立原料煤单独采购标准
无论公司内部煤，还是神木煤种，在使用前都要有专人去煤矿取样。
做出煤种全分析内容有：
工业分析、灰熔点、灰成分、与先有使用煤种混配后的粘温曲线，确定使用前还要到专业部门对煤中有害元素进行分析。
根据物流送样、煤矿取样、来煤分析对比数据建立新煤种的质量标准，作为入厂煤取样标准，实际运行中不定期抽查原料煤单独采购质量标准。
质量标准由水分、灰分、硫含量、灰熔点、灰中硅铝比、碱酸比、灰中氧化铁、氧化钙等8个项目构成，每个项目分为合格、让步接收、拒收三档。
水分、灰分稳定确保气化技术经济性能良好，灰熔点、硅铝比、碱酸比、氧化钙和氧化铁指标确保气化炉排渣正常。
每月发布一个原料煤质量月报，公布合格率、让步接收率和拒收率。
原料煤水分、灰分超出允许范围，但是其他指标合格的根据实际情况可考虑让步接收；灰熔点、灰中硅铝比、碱酸比、灰中氧化铁、氧化钙、硫含量变化超出范围的拒绝接收。
以下为原料煤采购标准样表。
4、成立煤质管理小组
保证气化炉用煤煤质的稳定，是煤化工装置长周期稳定运行的前提条件，为了达到这个目标，必须加强煤质和配煤管理，规范工作流程，强化过程控制，从源头保证原料煤质量，煤质管理以使用单位甲醇事业部为中心，实行组长负责制，建立分工协作、分层管理，各司其职、各负其责、会议决定、高效和谐的组织管理构架和运转模式。
煤质管理会议每月召开一次，为每月第二周的周四下午，通报前期煤质管理中的有关情况，协调解决存在的问题；讨论确定重大质量事件处理意见。
小组成员如下：
组长：
李常喜、鲁军
副组长：
牛志民、刘春蕾、马文峰、郭德铭、胜兆泉、秦峰斌
组员：
陈言胜、刘红宇、刘桂香、郭剑峰、丁立君、宋洪娇、窦云飞、郭明波、
郭会敏、张伟山
组长李常喜负责全面工作，鲁军负责协调工作；物流公司负责煤炭市场调研、价格谈判、合同签订、采购、计划调运、监装监运、统计、索赔、结算等工作，负责保障公司煤炭供应和煤质纠纷的组织协调工作，避免缺煤停机或减负荷，有效控制入厂煤标煤单价；煤炭管理办公室负责入厂煤炭接卸、采样、统计、煤场管理、盘库及制订煤场经济库存量等工作，有效控制入厂入炉煤热值差，降低煤炭厂内费用，并做好各环节的安全管理工作，配合事业部做好配煤掺烧；中心化验室负责煤炭制样和化验分析工作，做好化验数据原始记录，建立完善的计量检测设备台帐；甲醇事业部负责配煤质量控制并及时下发操作指导。
5、五步监控确保煤质稳定
5.1合理设置监控点，确保取样分析准确
原料煤在煤矿、煤场、待用混配煤堆、输煤皮带、磨煤机出口设立5个监控点。
煤矿分析根据实际情况安排，如煤矿工作面更换等入厂煤质发生变化时及时分析，分析内容为工业分析、灰熔点、灰成分，取样由国龙物流与甲醇事业部共同完成。
煤场取样由煤管办与甲醇事业部共同完成。
待用混配煤堆、输煤皮带由煤质管理小组成员完成。
磨煤机出口由中心化验室完成。
五处取样点相互关联相互制约，确保了分析的准确性。
5.2增加分析频次，掌握入炉煤质
Ø煤场取样煤场分析频次为1次/天，根据来煤煤种增减，分析项目为工业分析、灰熔点，CaCO3含量分析根据需要增加，取样点为卸煤棚。
Ø待用混配煤堆分析频次为2次/堆，取样时间分别为切头300吨、600吨时，取样由煤管办与甲醇事业部共同完成，取样点为9#皮带。
要求中心化验室在接样后在8小时内出混煤工业分析、CaCO3含量、灰熔点数据，3天内出灰成分分析，粘温曲线煤样甲醇事业部提前4天提供给中心化验室。
Ø混煤皮带分析频次为1次/班，分析项目为工业分析、CaCO3含量、灰熔点，取样点为9#皮带。
Ø磨煤机出口煤粉分析频次为1次/班，分析项目为工业分析、CaCO3含量、灰熔点，其中全分析1次/堆，CaCO3含量分析随时加样，取样点为气化框架，异常情况时随时加样，确保入炉煤煤质稳定。
气化厂下发专门操作指导维持粉煤给料仓在较高料位，保证在煤粉入炉前拿到煤粉分析，使操作人员对气化炉操作做到心中有数。
6、动态配煤指导操作，合理操作优化配煤
6.1加强配煤过程管控
为了使堆取料机在布煤均匀，现在使用1500～2000吨神木煤（或者约1000吨焦煤）打底---500吨赵固配煤---1000吨神木煤---500吨赵固配煤如此循环，确保混配煤堆“千层饼”见下图。
在加强煤质管理的同时，我们还积极查找管理制度、实际操作中的各类潜在的隐患，出台了堆煤管理办法，下发了堆煤确认单明确责任。
实现了堆取料机自动堆料，消除了堆煤过程中的认为因素，加强对输煤皮带，特别是堆煤皮带的监护，维持了配、上煤的稳定运行。
6.2一堆一计算，一堆两评估
对每堆煤配比使用的主煤、配煤不但计算出加权平均工业分析，还要计算出灰中矿物质预期成分，严格控制在指标之内，发现异常及时调整。
使用前根据来煤及切头情况对班组下发用煤预评估报告；班组操作人员计算出新煤入磨、入炉时间有针对性地进行操作。
一堆煤使用后完毕后，根据气化炉运行工况调整下堆煤配比并形成用煤评估报告。
用煤评估报告主要内容有：
来煤情况、堆煤情况、每堆煤使用情况及对应气化炉工况根据用煤评估报告及入厂煤质调整配煤比例。
原料煤管理形成了良性闭环管理，避免了煤质大幅波动，特别是入炉煤粉的波动，为煤化工长周期稳定运行创造了条件。
真正做到“配前有方案、用前有预案、用后有总结，结后有调整”的闭环管理。
下图为预评估报告主要内容。
中心化验室
分析项目
全水
内水
灰分
挥发分
固定碳
硫
氢
空干基
高位发热量
收到基
低位发热量
CaCO3含量
灰熔融性℃
取样
日期
样品
名称
DT
ST
HT
FT
%
%
%
%
%
%
%
MJ/Kg
MJ/Kg
平均
Z001
12.63
4.03
9.21
31.81
54.96
0.47
4.23
28.432
24.805
1136
1185
1198
1230
平均
P001
8.48
1.78
15.47
6.66
76.09
0.43
3.22
28.912
26.129
1215
1329
1452
1464
预期
原煤
11.07
3.18
11.56
22.38
62.88
0.46
3.85
28.612
25.301
1166
1239
1293
1318
切头
11.82
2.43
12.05
23.76
61.76
0.55
3.52
26.947
23.427
2.33
1173
1196
1329
1344
取样日期
样品名称
SiO2
Fe2O3
Al2O3
TiO2
CaO
MgO
K2O
Na2O
碱酸比
硅铝比
%
%
%
%
%
%
%
%
预期
原煤
50.30
5.53
22.54
1.53
7.51
2.66
0.21
2.23
1 此堆煤已切头约600吨给锅炉使用，但是根据经验在前1000吨内都是易波动区域，请进炉时注意调整工况。
2 为了稳妥起见，煤粉中石灰石控制指标为4.0-4.5%，发现异常及时调整并加样分析，保证煤粉中石灰石含量稳定，确保气化渣液化温度<1400℃。
（此堆配煤来煤灰熔点少有波动，取样是有＞1500℃出现，根据经验判断灰中CaO应该在5%以下，但为了稳妥起见石灰石控制尽量靠近4.8%）。
此堆配煤全部为火车配煤，热值高，混煤灰分低需严格控制石灰石添加，操作时请注意观察，及时联系中心化验室加样。
3 气化炉温度控制指标如下：
气化负荷
蒸汽产量
13TI9001
13TI0019
%
kg/s
℃
℃
70
4.3-4.6
1850-1900
<650
85
4.2-4.5
1820-1870
<660
90
4.1-4.4
1800-1850
<670
100
4.0-4.3
1700-1850
<680
101
3.9-4.2
1600-1750
<680
备注：
蒸汽产量考虑后续蒸汽压力、锅炉水温度、气化炉压力是否稳定，因激冷比不同13TI9001可能偏差，仅供参考。
4 综合结论和堵渣风险提示：
堆尾、堆头入炉时可能会少许波动，请参考蒸汽压力、13TI0019温度、有效气产量、CO2含量、13PID0065等及时调节O/C，蒸汽产量不得低于3.8Kg/S，严禁蒸汽产量控制低于控制指标；根据操作经验在煤堆使用1-1.5天后煤质进入稳定期，可从煤粉分析及15单元灰产量判断,参考蒸汽压力、13TI0019温度、有效气产量、CO2含量、13PID0065等判断，可以在蒸汽产量控制指标上低0.1-0.2Kg/S；新煤入炉时注意观察下渣量，及时调整捞渣机频率。
发现波动时及时上报，可适当提高炉温。
7、积极拓展煤源，稳定煤炭供应
单一煤矿不能保证煤炭供应安全，在煤矿发生不可抗力或者天气恶劣很难满足生产需求，同时单一煤矿在采购价格上也不占太大优势，所以在维持生产稳定的同时我们积极联系积极寻找备，特别注重煤信誉好、产量与质量有保证的国营大矿，想办法降低生产成本。
2013年2月份成功掺烧了红柳林神木煤，但是由于煤中氯离子含量过高不适宜作为壳牌炉使用；2013年6月掺烧张家卯神木煤，由于灰成分差异较大暂时停止采购等主煤煤种，相信在大家的共同努力下不久主煤煤源将有重大突破，甩掉单矿过日子的情况，不但降低了生产的风险还能做到性比三家降低成本。
五、壳牌气化炉配煤动态管理的实施效果
1、降低了堵渣、积灰风险，实现了气化炉长周期运行
通过以上措施做到了，根据入厂煤调整配煤，根据配煤指导操作，根据操作指导配煤，根据配煤对规范入厂煤的良性循环，经过配煤、添加石灰石调整，可以及时有效地微调灰中灰成分比例、煤粉热值、挥发份等为生产操作创造良好的条件，避免了煤质大幅波动，特别是入炉煤粉的波动，为煤化工长周期稳定运行创造了条件。
2012年11月9日开车后至2013年1月17日装置101%负荷连续运行70天，实现第一个较长周期；2013年1月30日开车后至7月6日装置101%负荷连续运行158天，不但打破了装置连续运行最长记录71天。
避免一次意外开停车将为公司挽回300万元的损失。
2、采购质量明显上升，经济效益不断提升
煤炭采购成本和入厂煤入炉煤热值差明显下降，采购质量明显上升，经济效益不断提升。
据相关统计2012年与2011年相比甲醇事业部原料及配煤热值差同比下降134大卡/吨，吨甲醇耗原料煤消耗降至1.6吨，日常精醇1400吨以上（平均值与煤质相关）。
3、为选煤提供依据
成功掺烧了红柳林、张家卯等新煤种，为拓宽煤源、降低成本提供了理论数据。
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