氣化裝置試車過程若干問題分析

方勝付

(武漢桓創技術服務有限公司，武漢 430000)

水煤漿氣化工藝是以水煤漿和純氧為原料，采用氣流床反應器，在加壓非催化條件下進行部分氧化反應。煤漿制備單元生產的水煤漿和空分裝置生產的氧氣在氣化爐上部燃燒室發生反應，生成以CO+H2為有效成分的工藝氣；經氣化爐下部激冷室水浴和洗滌塔洗滌后的潔凈工藝氣，被送往變換工段，作為生產甲醇、合成氨或其他產品的原料氣[1]。氣化反應生成的粗渣在激冷室沉淀后經渣鎖斗定期排出，少量細渣隨氣化爐和洗滌塔排出的黑水進入灰水處理單元，經過黑水閃蒸、渣水分離及加藥后返回氣化爐及氣體洗滌單元循環使用。

1 燒嘴冷卻水入口流量上漲

燒嘴冷卻水的作用是保護伸入氣化爐燃燒室的燒嘴頭部避免因高溫熱輻射而損壞。某日，氣化中控操作人員發現氣化爐燒嘴冷卻水入口流量緩慢上漲，而出口流量卻沒有變化，正常情況下兩者應該一致。現場檢查燒嘴冷卻水泵及燒嘴冷卻水進出口管線后均未發現異常，儀表檢查也正常。燒嘴冷卻水入口流量是氣化裝置關鍵控制指標，進入安全連鎖系統大連鎖，如果該問題無法解決，則開車運行會受到影響。燒嘴冷卻水工藝流程見圖1。

圖1 燒嘴冷卻水工藝流程示意圖

燒嘴冷卻水入口流量計屬于孔板流量計，安裝在豎管上。經專業人員討論分析，判斷燒嘴冷卻水入口流量計導壓管里可能存在氣體[2]。

解除燒嘴冷卻水連鎖后，儀表工打開入口流量計導淋，果然有氣體排出，數秒后氣體排完；關閉導淋后入口流量隨之下降，且與出口流量一致。

2 閃蒸系統氣相管線水擊現象

在壓力管道中，由于液體流速急劇改變，造成瞬時壓力顯著、反復、迅速變化，此現象稱為水擊(水錘)[2]。低壓閃蒸系統示意見圖2。某日，操作人員發現閃蒸框架有管線水擊聲音，現場檢查后判斷是從低壓閃蒸冷凝器到低壓閃蒸分離器管線段發生了水擊，于是立即分析并排查原因。根據工藝設計要求，從低壓閃蒸罐頂部出來的低壓閃蒸氣應該在低壓閃蒸冷凝器中被大部分冷凝，冷凝液夾帶少量的氣體進入低壓閃蒸分離器，未被冷凝的氣體從分離器頂部放空。因發生水擊的管線溫度比平時高很多，據此判斷低壓閃蒸冷凝器換熱效果差，導致冷凝液少，而大部分未被冷凝的氣體夾帶冷凝液在管道中高速流動，當遇到閥門或彎頭時便形成撞擊，產生水擊現象。除此之外，低壓閃蒸冷凝器循環冷卻水管線發燙，判斷循環冷卻水發生氣堵現象。于是，安排現場操作人員打開低壓閃蒸冷凝器循環冷卻水出口高點導淋排氣，初始只有氣體排出，1 min后有水流出，該管道水擊聲音逐漸減小；大約10 min后，水擊聲音消失，管道溫度恢復正常。

圖2 低壓閃蒸系統示意圖

3 除氧器滿液位

某日，操作人員上報除氧器液位因緊急停車后一直處于滿液位，儀表處理不了。除氧器設置了遠傳液位計和現場磁翻板液位計，但現場液位計因上部連接管易形成碳酸氫銨結晶導致堵塞(因水質和溫度原因)，疏通數次后就沒有再處理，所以失去參考價值。除氧水系統示意見圖3。

圖3 除氧水系統示意圖

調出中控DCS曲線，發現除氧水泵入口壓力在除氧器滿液位期間漲至240 kPa左右。除氧器液位正常期間，除氧水泵入口壓力為200 kPa左右，說明操作人員在液位計不準確時按照“寧高勿低”的原則操作，導致除氧器一直處于滿液位狀態。中控逐漸減少除氧器補水，同時監控除氧水泵入口壓力。一段時間后除氧器液位慢慢下降，除氧水泵入口壓力恢復到200 kPa左右。

4 澄清槽底流泵不打量

現場操作工反應澄清槽底流泵不打量，原因是澄清槽錐底堵渣。操作工將泵入口切為沖洗水，泵打量正常，關泵入口第一道手閥，接著打開澄清槽底部沖洗水手閥反沖，判斷過水后關閉沖洗水手閥，打開澄清槽底部排地溝閥門后有渣水流出，判斷已經疏通澄清槽錐底。再將泵入口沖洗水切回澄清槽渣水，澄清槽底流泵仍不打量。澄清槽系統示意見圖4。

圖4 澄清槽系統示意圖

現場打開澄清槽錐底排地溝手閥，發現確有渣水流出，判斷原因為澄清槽底流泵入口管線堵塞或泵自身問題。澄清槽底流泵打沖洗水正常，故排除了泵自身故障原因；又因為泵入口第一道手閥離主管距離最短，走沖洗水正常，故否定了泵入口管線堵塞原因。于是分析商討對策，判斷泵入口可能存在氣體，打開泵入口導淋后，確實有氣體排出，澄清槽底流泵打量恢復正常。

澄清槽內渣水溫度約為60 ℃，泵入口走沖洗水時是常溫介質，突然加入熱水后，產生氣體并在泵入口形成氣堵[3]，導致澄清槽底流泵不打量。

5 磨機出料槽泵打量異常

磨煤單元磨煤機磨制出的合格煤漿進入磨機出口槽，再通過磨機出口槽泵送到煤漿槽，供氣化爐及氣體洗滌單元使用。磨機出口槽泵進出口流程見圖5。在磨機開停車期間，不合格的煤漿送磨煤排放池。項目試車期間，磨機出口槽泵在向磨煤排放池送料時，經常不受控，變頻泵打量降不下來。磨機出口槽泵往煤漿槽送煤漿時一直正常，說明泵沒有問題。現場對磨機出口槽泵及其前后設備、管線進行檢查，均未發現異常。

圖5 磨機出口槽泵進出口流程示意圖

磨機出口槽安裝在磨煤框架一樓頂部，懸掛在半空，磨機出口槽泵安裝在磨煤框架一樓地面，泵出口去煤漿槽和磨煤排放池設計在磨煤框架二樓地面上約1 m高度。通過分析磨機出口槽泵進出口設備、管線高度分布，發現是虹吸現象導致[4]。所幸不打量只發生磨機出口槽泵往磨煤排放池送不合格煤漿時段，對正常生產沒有影響。

6 結語

化工生產裝置試車期間，設計、采購、施工、操作會出現各種問題，試車的目的是檢驗設備、管道、電氣、儀表及各控制回路是否正常工作，整套裝置能否按設計要求生產出合格的產品。發現并解決問題是試車的本質，可從化工原理出發，結合設計理念，找出解決問題的方法，生產出合格的產品。