大型氣化裝置典型問(wèn)題分析及對(duì)策

吳波

（兗礦內(nèi)蒙古榮信化工有限公司，內(nèi)蒙古達(dá)拉特旗014300）

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大型氣化裝置典型問(wèn)題分析及對(duì)策

吳波

（兗礦內(nèi)蒙古榮信化工有限公司，內(nèi)蒙古達(dá)拉特旗014300）

分別對(duì)水洗塔出口粗煤氣電動(dòng)閘閥、高溫?zé)崴?、閃蒸減壓罐和偏心調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析。指出優(yōu)化工藝操作，控制好工藝指標(biāo)，加強(qiáng)管理制度和必要的技術(shù)措施是解決問(wèn)題的有效手段。

氣化；問(wèn)題；對(duì)策

某公司3 000 t/d甲醇項(xiàng)目氣化裝置，采用我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的華東理工大學(xué)和兗礦集團(tuán)共同開發(fā)的新型四噴嘴對(duì)置式水煤漿加壓氣化技術(shù)，承擔(dān)兩項(xiàng)國(guó)家863課題，由華陸工程科技有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)，中國(guó)化學(xué)工程第四建設(shè)公司承建，是目前同類型投入運(yùn)行最大的氣化裝置。設(shè)置三套氣化系統(tǒng)，兩開一備，氣化爐殼體內(nèi)徑φ3 600 mm，激冷流程，單臺(tái)投煤量2 500 t/d，最大投煤量3 000 t/d，設(shè)計(jì)壓力6.35 MPa；粗煤氣洗滌采用混合器增濕、旋風(fēng)分離和水洗系統(tǒng)；灰水處理采用三級(jí)閃蒸，真空過(guò)濾系統(tǒng)。該裝置自2014年6月24日A爐投料試車，現(xiàn)在滿負(fù)荷運(yùn)行，生產(chǎn)穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)均正常，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^，試運(yùn)行期間出現(xiàn)的問(wèn)題值得總結(jié)。

1　水洗塔出口粗煤氣電動(dòng)閘閥卡

1.1事故經(jīng)過(guò)

2014年6月29日，A套氣化爐運(yùn)行5 d后，B套氣化爐投料成功，閥門均壓準(zhǔn)備與A系統(tǒng)并氣，但B系統(tǒng)合成氣出口電動(dòng)閘閥打不開?，F(xiàn)場(chǎng)多人用增力杠桿試圖開啟，但直到將電動(dòng)頭一級(jí)齒輪齒牙掰壞也未打開，只得停止B系統(tǒng)運(yùn)行。之后，把閥門電動(dòng)頭卸下，拆掉閥桿絲套，采用專用絲套加力的辦法，試著將閘板提起，也未能成功，并且將閥桿輕度扭曲，部分螺紋受損，只能等整個(gè)系統(tǒng)停車再處理。當(dāng)年10月系統(tǒng)全面停車檢修期間，逐漸旋松閥蓋周圈螺栓，閘板突然頂起，打開閥蓋檢查，確定閘板及其導(dǎo)軌并無(wú)損傷。

1.2原因分析

合成氣出口粗煤氣電動(dòng)閘閥為楔式彈性單閘板閥，公稱壓力CL600，公稱直徑24″，制造廠家是中核蘇閥。該閘閥閥桿端部未設(shè)置限位器，以防止閥門過(guò)度關(guān)閉。調(diào)查得知，安裝調(diào)試期間專業(yè)人員未按要求認(rèn)真操作，調(diào)試時(shí)，調(diào)定其關(guān)閉行程位置后，未按要求手動(dòng)提升約1個(gè)螺距的高度，以防止閥門熱態(tài)時(shí)關(guān)閉過(guò)緊，卡澀。閥門在冷態(tài)時(shí)關(guān)閉，熱態(tài)打開，由于閥門公稱直徑大，閥桿、閘板受熱膨脹量大，使閘板進(jìn)一步壓緊，增大閘板的關(guān)閉力矩，導(dǎo)致閘板楔住。當(dāng)閘板卡在閥座中，使用增力杠桿將閥桿強(qiáng)行上提時(shí)，使閘板T形槽和閥桿變形，加重了閘板卡澀的力度。未設(shè)置閘閥中腔泄壓裝置，閥門中腔無(wú)法泄壓以減輕閥門楔入閥體的力度，不利于開閥時(shí)省力。

1.3采取的措施

更換閥桿和電動(dòng)頭齒輪。重新確定閥體與閥蓋的配合間隙，更換墊片進(jìn)行回裝、預(yù)緊固。電動(dòng)頭齒輪和閥桿清洗，涂抹潤(rùn)滑脂，保證電動(dòng)頭和閥桿有效潤(rùn)滑，并定期維護(hù)。重新調(diào)試，手動(dòng)調(diào)定全開啟位置時(shí)，電動(dòng)頭設(shè)定為全開；手輪調(diào)定全關(guān)位置后，上提閘板6 mm，電動(dòng)頭設(shè)定為“0”位。待系統(tǒng)送氣后，閥體預(yù)熱均勻，熱緊閥蓋螺栓。

吸取教訓(xùn)，停車期間，進(jìn)行動(dòng)作試驗(yàn)，測(cè)試其動(dòng)作性能，防止銹蝕或有異物卡澀，系統(tǒng)投料前，先確定閥門能否正常開啟。運(yùn)行過(guò)程中，定期檢查填料函、閥蓋有無(wú)泄漏。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、閥桿螺紋處的灰塵污垢及時(shí)去除，定期潤(rùn)滑。建立設(shè)備維護(hù)記錄檔案，目前，某公司三套系統(tǒng)的合成氣出口粗煤氣電動(dòng)閘閥均正常使用。

2　高溫?zé)崴妙l繁損壞

2.1問(wèn)題簡(jiǎn)介

高溫?zé)崴玫淖饔檬菍⒁患?jí)閃蒸系統(tǒng)的灰水輸送到水洗塔內(nèi)對(duì)粗煤氣進(jìn)行洗滌，它對(duì)氣化系統(tǒng)的水平衡和熱平衡起到重要作用。但在氣化裝置開車初期，該泵頻繁發(fā)生軸承損壞，機(jī)械密封損壞、泄漏等事故，需倒泵檢修。檢修工作量大，費(fèi)用高，設(shè)備管理難度增加，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。

2.2分析及對(duì)策

蒸發(fā)熱水塔塔盤結(jié)垢［1］、積灰堵塞，造成帶水，系統(tǒng)阻力增大，操作工操作不熟練，操作壓力極不穩(wěn)定，所以高溫?zé)崴玫倪M(jìn)口壓力時(shí)高時(shí)低，泵轉(zhuǎn)子竄動(dòng)嚴(yán)重，設(shè)備震動(dòng)值高，是導(dǎo)致高溫?zé)崴妙l繁損壞的主要原因。

為此，公司嚴(yán)把氣化煤質(zhì)量，穩(wěn)定煤質(zhì)，防止灰水水質(zhì)進(jìn)一步惡化。要求藥劑廠家選用合適的分散劑，跟蹤分析灰水濁度，把灰水濁度降低到指標(biāo)以下。調(diào)整分散劑的成分配比，控制灰水鈣鎂離子含量，逐漸穩(wěn)定加藥量，使灰水指標(biāo)長(zhǎng)期處于良好狀態(tài)。優(yōu)化變換氣提塔操作，降低低溫變換冷凝液的氨氮含量，減少塔盤結(jié)垢。將蒸發(fā)熱水塔固閥塔盤的每一層塔盤的導(dǎo)向固閥每隔兩排磨掉一排，減小塔阻力，有利于解決帶水問(wèn)題。

系統(tǒng)經(jīng)過(guò)近1年的調(diào)整，灰水各項(xiàng)指標(biāo)合格，蒸發(fā)熱水塔塔盤結(jié)垢很少，操作壓力穩(wěn)定，泵轉(zhuǎn)子無(wú)竄動(dòng)現(xiàn)象，震動(dòng)值符合要求，高溫?zé)崴眠\(yùn)行周期延長(zhǎng)到3個(gè)月以上。

同時(shí)，將高溫?zé)崴眠M(jìn)口網(wǎng)孔φ2mm的過(guò)濾網(wǎng)改為網(wǎng)孔φ5mm的過(guò)濾網(wǎng)，后來(lái)又改為網(wǎng)孔φ8mm的過(guò)濾網(wǎng)。避免了過(guò)濾網(wǎng)積灰、結(jié)垢而堵塞，防止泵的入口壓力過(guò)低使泵發(fā)生汽蝕。由于機(jī)封沖洗水為外管來(lái)脫鹽水，壓力為0.85MPa且不穩(wěn)定，特改造了一套高溫?zé)崴脤９_洗水系統(tǒng)，供水壓力提高到泵前1.0 MPa，保證機(jī)封動(dòng)靜環(huán)的潤(rùn)滑和散熱，延長(zhǎng)了機(jī)械密封的壽命［2，3］。加強(qiáng)設(shè)備監(jiān)控和工藝管理，避免操作的隨意性。

通過(guò)一系列的技術(shù)措施和有效管理，消除了影響高溫?zé)崴眠\(yùn)行的不利因素，目前高溫?zé)崴酶黜?xiàng)性能指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

3　一級(jí)閃蒸緩沖罐底法蘭磨漏

3.1工藝介紹

氣化爐黑水經(jīng)閃蒸角閥減壓后進(jìn)入緩沖罐擴(kuò)容減壓，然后再到蒸發(fā)熱水塔塔盤解析出閃蒸汽（氣）并回收熱量。氣化爐來(lái)黑水設(shè)計(jì)操作條件：壓力6.35 MPa，溫度247℃；蒸發(fā)熱水塔設(shè)計(jì)操作條件：壓力0.8MPa，溫度175.2℃。因流體含固量高、溫度高、閃蒸汽（氣）量大、流度快，通過(guò)減壓角閥后向下噴射能量大，由于緩沖罐罐體短，流體由角閥噴出后能量釋放不完，對(duì)緩沖罐底墊板磨損極快，進(jìn)而磨漏罐底法蘭，每次倒?fàn)t都要更換墊板，也未必能堅(jiān)持一個(gè)運(yùn)行周期，如果罐底法蘭磨漏需要停車處理，將對(duì)生產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失。

3.2事故經(jīng)過(guò)

2015年12月6日氣化裝置A系統(tǒng)，黑水緩沖罐罐底法蘭磨漏，灰水處理崗位三樓蒸汽彌漫，有毒有害氣體高報(bào)，為保證生產(chǎn)安全，公司決定短時(shí)間停車，系統(tǒng)泄壓、置換，緩沖罐底法蘭外側(cè)加20#δ30鋼板臨時(shí)補(bǔ)焊，維持系統(tǒng)運(yùn)行。

3.3解決方案

待每套系統(tǒng)停車檢修，緩沖罐的直管段由原來(lái)1 000 mm加長(zhǎng)到1 800 mm。加長(zhǎng)后的緩沖罐容量增加，流體向下噴射時(shí)能量得到充分釋放，罐體下端可儲(chǔ)存較多的水和灰渣，流體對(duì)墊板的沖蝕變成對(duì)水和灰渣的沖擊，起到保護(hù)墊板的作用。改造后的緩沖罐墊板只有很輕微沖蝕，效果比較滿意。

4　黑水管線流量調(diào)節(jié)閥后管件磨漏

4.1調(diào)節(jié)閥的選型

在第一級(jí)閃蒸，氣化爐黑水從高壓經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)閥直接降到低壓，由于在閥前已經(jīng)有較大壓降，必然閃蒸出大量閃蒸汽（氣），在閃蒸汽（氣）的推動(dòng)下，流體流過(guò)調(diào)節(jié)閥節(jié)流元件的速度增大。一般的做法是將一級(jí)閃蒸調(diào)節(jié)閥分解為兩只串連的調(diào)節(jié)閥，一只安裝在氣化爐黑水出口下一樓層，另一只靠近蒸發(fā)熱水塔安裝，經(jīng)過(guò)每只閥后的壓降相應(yīng)減小，目的是減輕調(diào)節(jié)閥及其后面管件或設(shè)備附件的磨損。氣化爐黑水調(diào)節(jié)閥一般為角閥，考慮到角閥占用空間大，費(fèi)用高，一般通經(jīng)較小，而某公司氣化爐黑水管徑較大，在氣化爐投料前期和停車后期的系統(tǒng)壓力小，為保證一定流量，第一只調(diào)節(jié)閥不適合使用角閥，某公司氣化爐黑水管線第一只調(diào)節(jié)閥選用偏心調(diào)節(jié)閥，為上海大通自控設(shè)備有限公司制造，閥體材料CF8M+WC，閥芯材料316+WC。

4.2偏心閥的特點(diǎn)及出現(xiàn)的問(wèn)題

該閥體近似一個(gè)圓筒形，閥芯球面的中心與閥軸旋轉(zhuǎn)中心之間設(shè)計(jì)了一定的偏心距，當(dāng)閥軸帶動(dòng)閥芯旋轉(zhuǎn)時(shí)，閥芯球面相對(duì)閥體中心作偏心旋轉(zhuǎn)，閥芯的柔臂發(fā)生彈性變形，使閥芯球面與閥座緊密貼合，達(dá)到可靠密封，所以該閥又稱凸輪撓曲閥。由于閥芯存在凸輪偏心，可以減少閥座磨損，增加密封性能，即使閥內(nèi)結(jié)垢或堵塞的情況下，也開閉自如。閥芯后部設(shè)有一個(gè)導(dǎo)流翼，有利于流體穩(wěn)定流動(dòng)，具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。其次還有流量大、可調(diào)節(jié)范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，適合用于易產(chǎn)生摩擦、沖刷等含固體物料及黏度高流體，該閥在某公司使用效果良好，自投料生產(chǎn)以來(lái)至今未損壞。

但由于閥芯球面與流體形成一定夾角，流體流經(jīng)閥門時(shí)被閥芯遮擋，流體改變流向，發(fā)生偏流，特別在限流操作時(shí)，偏流更嚴(yán)重，總是對(duì)閥后的法蘭和管臺(tái)一個(gè)側(cè)面偏磨，磨損特別快，某公司2015年3月，閥后帶徑對(duì)焊法蘭的法蘭徑磨漏，造成了停車事故。

4.3采取的措施

正常生產(chǎn)時(shí)該閥處于全開狀態(tài)，不作為流量調(diào)節(jié)，只是在氣化爐投料前和投料后系統(tǒng)升壓初期，黑水未切換到閃蒸系統(tǒng)時(shí)，才作為流量調(diào)節(jié)使用，以控制氣化爐液位。更換閥后法蘭和管臺(tái)，壁厚由SCH80增大為SCH120，為了便于以后更換，管臺(tái)和管道間增加一對(duì)法蘭，將來(lái)考慮更換為鎳基耐磨件。停爐檢修時(shí)注意檢查該部位，及時(shí)處理，避免造成停車事故。

5　結(jié)語(yǔ)

隨著工藝系統(tǒng)的不斷完善，裝置運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性大幅提高，經(jīng)濟(jì)效益顯著增加，說(shuō)明解決問(wèn)題的方法正確。

［1］蔡可慶.蒸發(fā)熱水塔結(jié)垢原因分析及解決措施［J］.化肥工業(yè)，2015，42（1）：53-55.

［2］王汝美.實(shí)用機(jī)械密封技術(shù)問(wèn)答［M］.北京：中國(guó)石化出版社，2002：123.

［3］楊源泉.閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992：225-128.

［4］張?jiān)?，?磨煤機(jī)煤粉管道抗磨彎頭材質(zhì)研究［J］.煤礦機(jī)械，2001，22（2）：20-23.

Typical problem analysis and countermeasure on large gasification equipment

WU Bo
（Inner Mongolia Rongxin Chemical Co.，Ltd.，of Yanzhou Mining Bureau，Dalad Banner Inner Mongolia 014300，China）

Separate analysis has been done on problems involving raw gas electric brake valve of water wash tower exit，hot water pump，flash tank and eccentric valve.It suggests the optimization of technical operation，control of technical index，reinforcement ofmanagement system and necessary technicalmeasures are effectivemeasures of solving the problems.

gasification；problem；countermeasure

TE966

A

1673-5285（2016）07-0121-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.07.030

2016－05-24

吳波，男（1967-），工程師，主要從事煤化工生產(chǎn)和管理工作，郵箱：wubo-6666@163.com。