德士古水煤漿加壓氣化裝置真空閃蒸系統消漏技術

胡永剛,張文剛

(陜西長青能源化工有限公司, 陜西寶雞 721405)

德士古水煤漿加壓氣化技術是煤炭清潔轉化的核心技術之一。水煤漿經加壓后與高純度氧氣一起進入氣化爐燃燒反應后,經過洗滌水洗滌冷卻后送至后續工段,含有部分灰渣的洗滌黑水送至渣水處理工段進行冷卻及固液氣分離回收利用。渣水處理工段分為四級閃蒸,分別為高壓閃蒸系統、低壓閃蒸系統和兩級真空閃蒸系統。從渣水處理工段的實際運行過程看,經常出現的問題是管線泄漏,特別是真空閃蒸系統管線最易出現泄漏。行業內針對真空閃蒸系統漏點常用的處理方法是:臨時性堵漏或者帶壓堵漏,但處理效果均不理想,隨著系統運行仍會出現泄漏,不能徹底處理,只能待單系統停車檢修后進行徹底補焊處理。針對此問題,陜西長青能源化工有限公司根據現場管線布置實際情況,提出了技術改造方案,在系統運行時將運行的2套真空閃蒸系統隔離,利用低壓氮氣的化學惰性將有漏點的真空閃蒸系統負壓工況調整為微正壓工況,置換合格后在線進行動火補焊,以徹底消除真空閃蒸系統的漏點。

1 工藝流程

來自氣化爐及洗滌塔排放的黑水(6.4 MPa、245 ℃)經減壓閥進入渣水處理工段的高壓閃蒸系統,閃蒸后的黑水(0.87 MPa、177 ℃)經減壓進入低壓閃蒸系統,二次濃縮后的黑水(128 ℃、0.16 MPa)經減壓閥進入真空閃蒸系統。經減壓進入第一真空閃蒸罐(-80 kPa)的黑水在真空環境中,黑水溫度高于此壓力下的飽和溫度,部分黑水減壓閃蒸出閃蒸汽。第一真空閃蒸罐剩余的黑水進入第二真空閃蒸罐(-90 kPa)再次閃蒸出閃蒸汽,黑水溫度再次降低。第一真空閃蒸罐和第二真空閃蒸罐閃蒸出的氣體分別進入第一真空閃蒸冷凝器和第二真空閃蒸冷凝器冷凝后,分別進入第一真空閃蒸分離器和第二真空閃蒸分離器進行氣液分離。分離出的冷凝液經泵送至除氧器;分離出的氣體經真空泵分離器,凝液送至濾液槽,不凝氣直接排入大氣中。第二真空閃蒸罐底部濃縮的黑水泵送至沉降槽,加入絮凝劑實現渣水分離,最終實現水的循環利用。真空閃蒸系統流程框圖見圖1[1-2]。

圖1 真空閃蒸系統流程框圖

2 真空閃蒸系統運行過程常見問題及原因分析

真空閃蒸系統在運行過程中常見的問題為:管線泄漏導致真空閃蒸系統負壓低,閃蒸效果差,進入沉降槽的水溫高,影響絮凝劑的絮凝效果,最終導致灰水水質差[3]。黑水經高壓閃蒸系統及低壓閃蒸系統處理后,黑水含固量進一步升高,導致管線沖刷磨損漏真空,特別是管線變徑及介質流向改變處更容易出現漏點,導致真空閃蒸系統負壓低,真空閃蒸效果差,嚴重影響系統高效長周期運行。為確保安全,相關動火作業安全規范要求負壓條件下禁止動火,所以對于真空閃蒸系統出現的漏點只能采取包扎、堵塞、帶壓堵漏等臨時處理措施。從真空閃蒸系統運行過程看,管線一旦出現漏點,漏點附近管線已經被沖刷減薄,一段時間后又會出現新的漏點,尤其是在法蘭根部出現的漏點無法臨時處理,而且使用帶壓堵漏檢修成本較高,不能徹底處理漏點,影響系統高效長周期運行。

3 真空系統管線改造

陜西長青能源化工有限公司氣化裝置原來3套真空系統的工藝流程見圖2。3套第一級真空閃蒸系統閃蒸汽進不凝氣真空泵前通過1根DN80管線并聯,3套第二級真空閃蒸系統閃蒸汽進真空抽引器前通過1根DN150管線并聯,運行過程中,運行系統之間不能隔離。

①-真空抽引器;②-真空抽引器冷凝器;③-不凝氣真空泵;④-第二真空閃蒸分離器;⑤-第一真空閃蒸分離器。圖2 真空系統改造前工藝流程圖

針對3套真空系統運行時相互之間不能隔離,以徹底處理真空閃蒸系統漏點的問題,結合真空閃系統管線現場實際布置情況,經技術人員反復討論提出改造方案。改造后的真空系統工藝流程見圖3。在3套第一級真空閃蒸系統閃蒸汽進不凝氣真空泵前并聯總管增加2道DN80閘閥,實現將3套第一級真空閃蒸汽在進不凝氣真空泵前隔離開;在3套第二級真空閃蒸系統閃蒸汽進真空抽引器前并聯總管增加2道DN150閘閥,實現將3套第二級真空閃蒸系統閃蒸汽在進真空抽引器前隔離開。通過該改造可實現運行真空系統之間的隔離。

①-真空抽引器;②-真空抽引器冷凝器;③-不凝氣真空泵;④-第二真空閃蒸分離器;⑤-第一真空閃蒸分離器。圖3 真空系統改造后工藝流程圖

4 真空閃蒸系統動火作業消漏工藝處理措施

分別關閉運行的2套真空閃蒸系統之間第一級真空閃蒸系統閃蒸汽進不凝氣真空泵進口并聯總管DN80隔離閘閥,以及第二級真空閃蒸系統閃蒸汽進真空抽引器進口并聯總管隔離DN150閘閥,將2套真空系統隔離。

向需要消漏的真空閃蒸罐內通入0.4 MPa低壓氮氣,將真空閃蒸系統負壓工況調整為微正壓,利用低壓氮氣手閥,以及第一真空閃蒸罐、第二真空閃蒸罐壓力調節閥,控制真空閃蒸系統壓力為10～20 kPa,同時對真空閃蒸系統進行氮氣置換。

在管線漏點位置及真空泵排出口進行取樣分析,分析合格后,現場辦理動火作業票及其他相關作業票[4]。

作業票辦理完成后對漏點位置進行塞堵,然后對漏點位置進行補焊消除。

漏點消除后關閉低壓氮氣手閥,以及第一真空閃蒸罐、第二真空閃蒸罐壓力調節閥,使真空閃蒸系統恢復至正常工況。

5 結語

通過真空閃蒸系統的管線改造,制定了詳細的工藝處理措施,采取動火補焊,徹底消除真空閃蒸系統的管線漏點。該技術效果較好,保證了真空閃蒸系統的正常運行,為氣化爐系統長周期高效穩定運行奠定了堅實的基礎。