沉降槽出料不暢的原因及對策

李曉鵬

(新疆天業(yè)匯合新材料有限公司, 新疆石河子 832000)

水煤漿氣化裝置是將煤漿與空分送來的氧氣通過燒嘴送入到氣化爐內(nèi)，進(jìn)行欠氧燃燒。氣化爐產(chǎn)生的水煤氣經(jīng)過氣化爐水浴、合成氣文丘里洗滌器以及洗滌塔，除去合成氣中的飛灰送后工段進(jìn)一步處理。氣化爐和洗滌塔產(chǎn)生的氣化黑水，經(jīng)過高壓閃蒸罐、低壓閃蒸罐、真空閃蒸罐三級濃縮處理，黑水溫度由230 ℃降至65 ℃左右。黑水與絮凝劑在管道混合器中混合后，進(jìn)入沉降槽，實現(xiàn)渣水沉降分離。沉降槽底部含固量較高的細(xì)渣由過濾機(jī)給料泵送過濾機(jī)進(jìn)一步處理，其上清液溢流進(jìn)入灰水槽供系統(tǒng)循環(huán)利用。氣化爐開車時，沉降槽設(shè)備罐壁的掛渣層以及氣化黑水管線內(nèi)的垢片脫落，進(jìn)入過濾機(jī)給料泵，卡在葉輪內(nèi)，造成沉降槽細(xì)渣出料不暢[1-2]。如此，過濾機(jī)給料泵進(jìn)口管線的疏通檢修頻次升高，隨著氣化系統(tǒng)運(yùn)行，沉降槽底部大塊渣和細(xì)渣無法及時排除，造成沉降槽底部堵塞，電流升高導(dǎo)致超負(fù)荷跳停，甚至損壞，影響氣化大系統(tǒng)運(yùn)行。

1 沉降槽出料不暢的原因分析

1.1 發(fā)生管線堵塞時間

根據(jù)2020年8—10月氣化生產(chǎn)運(yùn)行沉降槽出料管線堵塞次數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計。2020年8月21日02:48:00，C套氣化爐開車，沉降槽出料管線堵塞頻次統(tǒng)計見表1。2020年9月23日03:41:00，B套氣化爐開車，沉降槽出料管線堵塞頻次統(tǒng)計見表2。2020年10月27日15:43:00，D套氣化爐開車，沉降槽出料管線堵塞頻次統(tǒng)計見表3。

表1 C套氣化爐沉降槽出料管線堵塞頻次統(tǒng)計

表2 B套氣化爐沉降槽出料管線堵塞頻次統(tǒng)計

表3 D套氣化爐沉降槽出料管線堵塞頻次統(tǒng)計

由表1至表3數(shù)據(jù)可以看出:沉降槽底部出料管線堵塞均發(fā)生在氣化爐開車當(dāng)日以及開車后的3～4 d。由此可以確定，沉降槽底部黑水出料管線堵塞與氣化爐開車有關(guān)。系統(tǒng)內(nèi)的結(jié)垢受溫度影響脫落，進(jìn)入沉降槽，從而堵塞過濾機(jī)給料泵，造成沉降槽出料不暢。

1.2 沉降槽底部出料固體物分析

在正常生產(chǎn)時，隨機(jī)抽取物料做檢測分析(見表4和表5)，黑水密度為1 050 kg/m3。

表4 黑水含固量 %

表5 黑水固體顆粒粒度分布 %

由表4和表5可以看出：沉降槽底部出料含固量在10%左右，其粒度分布為14目以上的占到了99.5%。正常運(yùn)行狀態(tài)下，不會造成過濾機(jī)給料泵不打量。

1.3 渣塊來源分析

根據(jù)工藝流程設(shè)置，沉降槽底部出料管線連接過濾機(jī)給料泵進(jìn)口。為了查找渣塊來源，收集每次管線檢修清理出的渣塊，與裝置檢修時設(shè)備運(yùn)行后的結(jié)渣比對。結(jié)果發(fā)現(xiàn)過濾機(jī)給料泵進(jìn)口管線的渣塊分為兩種：一種呈薄片狀，半圓形，厚度為2～5 mm，跟設(shè)備管線的垢片相吻合；另一種呈不規(guī)則硬塊，大小不一，直徑為30～100 mm，與檢修黑水管線清洗出的渣塊相似。由此可見，堵塞沉降槽底部出料管線的渣塊來自原有系統(tǒng)設(shè)備壁附著的垢片、管線垢片、管線結(jié)渣、管線清洗殘留渣塊(見圖1)。

(a) 管線垢片

這些渣塊在系統(tǒng)檢修完成后，隨著水循環(huán)運(yùn)行，被帶入并沉淀于沉降槽底部。根據(jù)工藝流程圖(見圖2)可以看出:沉降槽內(nèi)質(zhì)量較大的顆粒物，在沉降槽耙灰器的作用下，沉淀于沉降槽中間底部。過濾機(jī)給料泵運(yùn)行后，渣塊隨細(xì)渣流出，由于給料泵進(jìn)口較小，此大塊渣無法通過，進(jìn)而堵塞給料泵，造成過濾機(jī)給料泵不打量。渣塊的數(shù)量較多時，過濾機(jī)給料泵進(jìn)口堵塞的概率和頻次升高，同時也增加了現(xiàn)場檢修次數(shù)。

1—沉降槽耙灰器；2—沉降槽溢流堰；3—沉降槽；4—沉降槽耙灰器耙板；5—沉降槽耙灰器刮泥板；6—過濾機(jī)給料泵；K1—沉降槽放料閥；K2—沉降槽排污閥；F1—過濾機(jī)給料泵進(jìn)口管線沖洗水閥；F3—過濾機(jī)給料泵進(jìn)口倒淋閥。

2 預(yù)防沉降槽出料管線堵塞的措施

固體顆粒在絮凝劑的作用下體積變大，受重力影響，固體顆粒沉淀于沉降槽底部，實現(xiàn)固液分離[3-4]。為了防止大渣塊進(jìn)入過濾機(jī)給料泵進(jìn)口管線，根據(jù)渣塊沉降原理，在沉降槽底部加裝沉渣鎖斗(見圖3)。

3 沉降槽沉降鎖斗使用方法

氣化系統(tǒng)正常運(yùn)行時，過濾機(jī)給料泵進(jìn)口管線使用沉降槽底部管線，抽取沉降槽底部細(xì)渣，保持鎖斗為空。當(dāng)準(zhǔn)備系統(tǒng)開車時，管線有沉降槽底部切換至沉降鎖斗。確認(rèn)關(guān)閉沉降鎖斗排渣閥K4、關(guān)閉沉降鎖斗沖洗水閥F2，打開沉降槽鎖斗進(jìn)口閥K2、沉降槽鎖斗出料閥K3，關(guān)閉沉降槽放料閥K1，沉降槽出料切至沉渣鎖斗運(yùn)行，過濾機(jī)給料泵抽取鎖斗上部含固量較少的細(xì)渣。達(dá)到一定時間后，停過濾機(jī)給料泵，關(guān)閉K3、K2，打開F2、K4，排出沉渣鎖斗內(nèi)的大塊渣。操作完成后，關(guān)閉K4和F2，打開K3、K2，重新啟動過濾機(jī)給料泵，如此重復(fù)運(yùn)行48 h，就將脫落的渣塊從系統(tǒng)中排出，大大減少過濾機(jī)給料泵進(jìn)口管線疏通檢修頻次。

1—沉降槽耙灰器；2—沉降槽溢流堰；3—沉降槽；4—沉降槽耙灰器耙板；5—沉降槽耙灰器刮泥板；6—過濾機(jī)給料泵；7—沉降槽沉渣鎖斗；8—沉渣鎖斗人孔；K1—沉降槽放料閥；K2—沉降槽鎖斗進(jìn)口閥；K3—沉降槽鎖斗出料閥；K4—沉降鎖斗排渣閥；F1—過濾機(jī)給料泵進(jìn)口管線沖洗水閥；F2—沉降鎖斗沖洗水閥；F3—過濾機(jī)給料泵進(jìn)口倒淋閥。

圖3 沉降槽底部加裝沉渣鎖斗

另外，在遇到沉降槽檢修時，可使用沉降鎖斗放料排渣，能夠有效降低作業(yè)人員工作量，改善檢修作業(yè)環(huán)境。

4 結(jié)語

沉降槽底部加裝沉降鎖斗后，利用鎖斗沉降緩沖，可以有效預(yù)防過濾機(jī)給料泵進(jìn)口管線堵塞，降低管線疏通檢修頻次，改善檢修作業(yè)環(huán)境，降低人員勞動強(qiáng)度，保持沉降槽耙灰器穩(wěn)定運(yùn)行，維持氣化系統(tǒng)正常生產(chǎn)。在遇到沉降槽設(shè)備檢修時，也可使用沉降鎖斗放料排渣。