脫氧水槽和汽提塔故障治理方法

蔣先廣

(陜西未來能源化工有限公司 陜西榆林719000)

脫氧水槽和汽提塔故障治理方法

蔣先廣

(陜西未來能源化工有限公司 陜西榆林719000)

脫氧水槽、汽提塔的主要作用就是將雜質氣體從水中進行熱力脫除，脫除雜質氣體的水內部循環使用。這些含雜質氣體的水來自水煤漿氣化裝置以及其變換裝置，主要包括黑水、灰水、閃蒸冷凝液、變換冷凝液等。這些水中吸收溶解了較多的氧氣、酸性氣體(如CO2，CO和H2S等)、氨氣等對設備、管道易產生危害的雜質氣體。

由于脫氧水槽、汽提塔屬于常壓塔器，一旦上部汽提段填料坍塌造成的后果非常嚴重。首先，氣化水系統因氨氮等含量急劇增多使水質變差，原水補充周期變短，污水排放量大大超出污水處理裝置設計能力;其次，汽提塔底料泵、除氧水泵經常發生氣蝕現象而損壞，主要原因為水中的揮發物含量變大、泵入口管道因填料、灰渣堵塞造成泵氣蝕。

1 設備概況

陜西未來能源化工有限公司脫氧水槽、汽提塔屬于常壓設備，分別是氣化渣水處理裝置、變換裝置冷凝液廢氣處理的核心設備。

1.1 脫氧水槽基本參數

脫氧水槽臥式槽體Φ3800mm×9700mm，脫氧水槽汽提段Φ2500mm×4500mm，裝填Φ38mm不銹鋼鮑爾環填料。設計/操作壓力為0.500/0.035MPa，設計/操作溫度為160/108℃。

進入脫氧水槽的氣體有低壓蒸汽(140℃，0.35MPa)和低壓閃蒸氣(114℃，0.05MPa)。脫氧水槽液體來源包含低壓灰水、全部閃蒸冷凝液和大部分變換冷凝液、原水補充水，其中低壓灰水、真空閃蒸冷凝液(47℃)、汽提塔底部變換冷凝液(127℃)一起進入汽提段，而高壓閃蒸冷凝液(172℃)直接進入下部槽體容器中再回收熱量，在108℃溫度下進行氧氣等雜質氣體脫除。脫除揮發氣體的水通過除氧水泵加壓進入系統再循環。

基本原理:低壓閃蒸氣、低壓蒸汽對液體在汽提段分別進行一、二次熱力脫除氧等雜質氣體，高壓閃蒸冷凝液對槽內的液體繼續加熱除氧。

1.2 汽提塔基本參數

塔高為8250mm，汽提段Φ2000mm× 4500mm，下部筒體Φ2400mm×4200mm，填料為Φ38mm不銹鋼鮑爾環;設計溫度為200℃、設計壓力為0.22MPa，操作溫度為120～128℃、操作壓力為0.12～0.15MPa。

進入汽提塔的氣體包括低壓蒸汽(140℃，0.35MPa)和高壓閃蒸氣(172℃，0.80MPa)，進入汽提段的液體為變換低溫冷凝液(60℃);經熱力脫除雜質氣體的液體(127℃)通過泵加壓輸送到脫氧水槽。

基本原理:低壓閃蒸氣對變換冷凝液在汽提段進行熱力脫除雜質氣體，高壓閃蒸氣對容器內的液體繼續加熱進行二次熱力脫除雜質氣體。

2 故障現象和原因分析

2.1 脫氧水槽、汽提塔故障現象

脫氧水槽、汽提塔故障現象造成塔盤脫落、填料(不銹鋼鮑爾環)坍塌。

2.2 脫氧水槽填料坍塌的原因分析

脫氧水槽填料坍塌的原因:①蒸汽分布器脫落，造成填料支撐塔盤受熱受力翻轉脫落;②填料結渣堵塞，填料支撐盤受力變大脫落。

(1)脫氧水槽填料支撐盤翻轉脫落。首先，蒸汽分布器支吊架為固定支架，蒸汽進入后溫度猛然上升至140℃，蒸汽分布器受熱膨脹造成支架損壞;其次，蒸汽分布器內部因熱交換容易產生冷凝水，容易使蒸汽分布器發生振動或水擊，使得支吊架損壞造成分布器脫落。

當蒸汽分布器脫落后，蒸汽進入塔內后噴射到對面塔壁上，然后呈一定夾角快速上升。這樣水和蒸汽在汽提段剖面上容易形成倒直角三角形和正直角三角形2個冷熱區域，在這2個三角形區域內，分別形成向下和向上的力，塔盤容易翻轉脫落。

(2)脫氧水槽填料結渣堵塞，支撐盤受力變大脫落。灰水中含有少量細渣，在脫氧水槽汽提段熱交換過程中，因水分子蒸發使細渣容易離析沉淀在鮑爾環內，逐漸引起填料堵塞，造成汽提段超壓，填料和支撐盤因受力變形而脫落。

2.3 汽提塔填料坍塌的原因分析

汽提塔沒有設計蒸汽分布器，填料支撐盤頻繁脫落。當蒸汽進入塔內后噴射到對面塔壁上，然后呈一定夾角快速上升。這樣水和蒸汽在汽提段剖面上容易形成倒直角三角形和正直角三角形2個區域，在這2個三角形區域內，分別形成向下和向上的力，塔盤容易翻轉脫落。

2.4 脫氧水槽、汽提塔故障造成的影響

如果脫氧水槽、汽提塔填料發生脫落故障，則不能有效發揮熱力脫除作用，會對整個生產系統造成嚴重影響。

首先，變換冷凝液中的氨氣不能在汽提塔中被有效脫除，輸送到磨煤工段作為磨煤水，導致磨煤工段氨氣揮發彌漫空氣中，嚴重影響工人的身體健康。

其次，灰水系統中的有害氣體濃度過大，易使泵產生氣蝕和振動而損壞，設備及裝置無法長周期運行，管道與靜設備腐蝕速度加快，影響裝置的使用壽命。

再次，灰水系統中的有害氣體不能按設計要求及時脫除，會大大縮短污水排放周期，增加原水用量和生產成本。甚至會因污水排放量和氨氮濃度超過污水處理裝置的設計能力和污泥菌種的生存要求，使污水不能達標排放。

3 問題解決方案和效果

為解決脫氧水槽和汽提塔填料和塔盤頻繁坍塌脫落的難題，根據氣化爐下降管氣液熱交換原理，將填料式汽提段改造為無填料式雙錐體膜式汽提段。

雙錐體膜式汽提段示意見圖1。

圖1 雙錐體膜式汽提段示意

雙椎體模式的汽提段優點:

(1)有效避免了填料結渣的缺點。含有細渣的灰水或低溫冷凝液與蒸汽產生熱交換，使水分子蒸發分離析出的細渣容易被沖洗到底部容器中。

(2)熱交換效果好。灰水或冷凝液在環狀布水器的作用下，沿上錐體內表面和下錐體外表面成膜狀均勻分布下流，蒸汽加熱錐體后與液體再次進行接觸式熱交換，對氧、氨氣、酸性氣體脫除效果好。

(3)環狀布汽器采用一端活動支吊架，同時下部設排水孔，有效避免分布器因線性膨脹和水錘振動原因而頻繁脫落的難題。

(4)脫氧水槽下部圓形筒體增加積渣錐形體，錐形體下部安裝2只球閥，定期進行排渣，以免堆積的灰渣被帶入除氧水泵入口管線堵塞過濾網，防止泵因流量不足發生氣蝕。

4 結語

通過對汽提塔、脫氧水槽故障的原因分析，結合水煤漿氣化裝置的實際特點對脫氧水槽、汽提塔的局部結構進行改造，保證了水煤漿氣化裝置水循環系統能夠正常脫除雜質氣體，能節約大量污水稀釋水和降低化學除氧成本，保證了除氧水泵入口管線水的溫度、易揮發性介質含量和過流通暢，從根本上解決了氣化裝置污水排放周期變短、除氧水泵汽提塔底料泵易氣蝕振動損壞的難題。本次技術改造大幅度減少了原水用量和檢修人員的勞動強度，節約了大量原水，保證了污水處理裝置正常運行，降低了大量的生產運行成本和檢修經費。

2015-03-10)