多元料漿氣化爐調試過程中出現的問題及處理方案

趙伯平陜西陜化工煤化集團化肥公司 渭南714100

某公司A系列多元料漿氣化裝置調試工作歷時一個多月，順利實現調試投料任務，為公司煤化工項目首套合成氨系統全線貫通打下了堅實的基礎。期間出現的問題和處理辦法匯總，供同行參考。

1 氧氣系統出現的問題及處理

1.1 氧氣系統管線可能發生燃燒爆炸事故

氣化工段的氧氣管線內流動的介質為濃度大于99.6%的高壓純氧，流動速度極高。如果管道內殘存鐵銹、沙粒、焊瘤，氧氣在流動的過程中會高速碰撞上述雜質并將其席卷帶走，造成顆粒之間、顆粒與管道壁之間、顆粒與氧氣之間的摩擦和碰撞。摩擦和碰撞所做的機械能會轉變為熱能，由于上述雜質顆粒被導熱系數極小的高壓純氧包圍，所以存在蓄熱，從輸氧管道的燃燒機理可以看出，尤其是鐵粉在常壓條件下著火溫度為300～600℃，高壓時著火溫度更低。當這種蓄熱達到該工況下可燃物的著火溫度時，雜物在管道內自發燃燒，管道局部溫度升高，管壁發紅，引發燃燒或爆炸事故。所以氧氣系統的管道在安裝前后需進行嚴格要求的酸洗、沖洗、吹掃、脫脂等清洗工作，避免引氧操作過程中發生意外。

1.2 引氧操作過程中設備及氧氣系統管線可能發生介質刺漏事故

引氧操作是一個由常壓操作到高壓操作的過程。在升壓過程中會突然刺漏，對人員造成傷害。

1.3 氧氣放空流量調節閥動作不正常可能造成氧氣放空量無法控制

由于閥門制造質量問題，在引氧前閥門調試過程中，氧氣放空流量調節閥出現爬行現象，致使中央控制室閥位顯示與現場閥門實際開度不符(即中央控制室指令該閥開3%，而現場該閥接到指令后卻不動作，數分鐘后突然開至30%)，導致氧氣放空流量突然增大，給引氧操作帶來極大的安全隱患。

1.4 問題解決方案

1.4.1 防止氧氣系統管線發生燃燒爆炸事故的方案

(1)氧氣系統管線安裝前后，嚴把質量關，努力做好氧氣系統管線及管件的酸洗、沖洗、吹掃、脫脂等工作。

(2)所有參與開車工作的人員必須服從開車領導小組的統一指揮和領導。

(3)引氧操作前中央控制室指揮人員統一指揮現場所有工作人員撤離至危險源100m以外，通過監視攝像，察看人員撤離情況。

(4)引氧操作時相關區域內不得滯留任何人員，放置重要物品。

(5)所有操作人員培訓合格，能夠熟練進行正確的工藝操作，掌握安全防護技能。確認現場處置預案方案已下發并全員學習。

(6)消防及救護部門待命，具備隨時實施救援的條件。

(7)在氣化爐接收氧氣或正常生產過程中，DCS顯示氧氣流量突然增大，合成氣流量下降，現場氧氣管線出現明顯著火現象，中央控制室操作員迅速關閉所有氧氣閥門，立即聯系調度通知空分關閉氧氣外送切斷閥;做好氮氣置換準備工作。并按相關規定處理救護。待火熄滅后，通知空分打開氮氣入氧氣系統管線置換閥對氧氣系統管線進行置換處理。待確認現場安全后方可允許相關人員進入現場進行處理。

1.4.2 解決引氧操作過程中設備及氧氣系統管線發生介質刺漏事故的方案

(1)引氧操作前用氮氣按照由低壓到高壓逐步升壓查漏的方法，嚴把質量關，做好氧氣系統設備及管道的查漏工作。

(2)在引氧操作過程中發生泄漏事故的處理方案:氧氣泄漏時，人員要迅速撤離泄漏污染區至上風處，并對污染區進行隔離，切斷周圍火源;在做好個人防護時，準備好消防器材、檢測儀器，兩人以上到現場查看泄漏情況、擴散程度。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器，避免與可燃物或易燃物接觸;如果泄漏較小時，應立即在泄漏源周圍設立警戒線，禁止無關人員和機動車輛進入，同時，創造條件對泄漏源進行合理通風，加速擴散，還可接臨時氮氣管對泄漏源進行稀釋。立即匯報總調和車間領導(或值班人員)，安排維修人員采取措施，盡可能消除泄漏源;如果泄漏較大時，關閉進裝置氧氣切斷閥，停止引氧操作。空分裝置氧氣放空，同時匯報總調和車間領導(或值班人員)，管理人員應組織力量進行處理。

1.4.3 解決氧氣放空流量調節閥動作不正常、氧氣放空量無法控制的方案

(1)在引氧操作進行前，現場打開氧氣管線充壓氮氣壓力調節閥前后手動閥，設定壓力為8.3MPa投自調。打開備用爐氧氣入單爐系列切斷閥與氧氣流量調節閥之間的氧氣管線充壓閥前手動閥及備用爐氧氣放空閥后手動閥。

(2)現場操作員撤至樓道后，中央控制室操作員打開氧氣管線充壓閥，給備用爐氧氣入單爐系列切斷閥與氧氣流量調節閥之間的氧氣管線充壓。

(3)當備用爐氧氣入單爐系列切斷閥與氧氣流量調節閥之間的氧氣管線壓力升至0.3MPa后，關閉氧氣管線充壓閥。并指令現場操作員關閉備用爐氧氣入單爐系列切斷閥與氧氣流量調節閥之間的氧氣管線充壓閥前手動閥后，現場操作人員撤離。

(4)待確認現場工作人員全部撤離后，打開備用爐氧氣放空閥。確認備用爐氧氣放空閥打開后，緩慢打開氧氣流量調節閥，手動控制氧氣流量調節閥，使總管氧氣放空流量＜500Nm3/h。

(5)保持總管小流量低壓力氧氣放空24h后，關閉氧氣流量調節閥，聯系調度關閉空分工段氧氣總閥，通過氮氣充壓管線給氧氣管線緩慢充壓至5.0MPa后，停送氮氣。

(6)再聯系調度打開空分工段去氣化界區氧氣總閥逐步緩慢升壓，由空分進行放空并調節壓力，控制升壓速率小于0.1MPa/min，氧氣總管壓力逐步控制在8.0～8.3MPa。

(7)升壓同時手動控制氧氣總管放空流量調節閥，緩慢穩定地逐步增大氧氣放空量，可逐步將氧氣放空量分別加至20000Nm3/h、40000Nm3/h，對系統能力進行驗證確認。

(8)引氧成功，系統穩定，工藝指標確認合格、現場安全，相關人員進入現場進行氧氣管線冷緊工作。

(9)氧氣總管引氧操作結束后關閉。打開備用爐氧氣入單爐系列切斷閥與氧氣流量調節閥之間的氧氣管線充壓閥前手動閥及備用爐氧氣放空閥后手動閥。

2 燒嘴冷卻水系統出現的問題及處理

2.1 出現的問題

為保證氣化爐在運行過程中工藝燒嘴冷卻水盤管及冷卻水夾套不缺水、斷水，設置了燒嘴冷卻水泵自啟動連鎖:燒嘴冷卻水事故閥打開進行連鎖;燒嘴冷卻水進出口流量差的絕對值高高氣化爐跳車聯鎖;燒嘴冷卻水進口流量低低氣化爐跳車聯鎖;燒嘴冷卻水出口溫度高高氣化爐跳車聯鎖;燒嘴冷卻水系統緊急停車按鈕按下氣化爐跳車聯鎖。

在氣化爐聯鎖調試過程中因燒嘴冷卻水系統故障氣化爐跳車兩次。第一次空試因燒嘴冷水泵運行泵跳車備用泵自啟動時間過長 ，造成燒嘴冷卻水泵出口管線水壓低，導致燒嘴冷卻水進口流量低低氣化爐跳車。第二次試運行投料成功數天后，系統晃電燒嘴冷卻水泵電源切至事故電源供電，燒嘴冷卻水泵啟動期間燒嘴冷卻水緊急補水閥沒有及時打開，導致燒嘴冷卻水進口流量低低氣化爐跳車。

2.2 問題產生的原因

經查閱有關資料，參與試車的工程技術人員討論分析產生的原因:①燒嘴冷卻水泵盡管設置了自啟動功能，但是因泵出口壓力低低連鎖啟動值設計偏低，備用泵啟動后，氣化爐已因燒嘴冷卻水進口流量低低聯鎖跳車;②燒嘴冷卻水泵啟動時間過長，備用泵啟動后，氣化爐早已因燒嘴冷卻水進口流量低低聯鎖跳車;③燒嘴冷卻水緊急補水閥開啟時間過長，系統水壓不能得到補充，導致燒嘴冷卻水進口流量低低氣化爐聯鎖跳車;④燒嘴冷卻水進口流量低低氣化爐跳車聯鎖設計值過高。

2.3 解決方案

(1)提高燒嘴冷卻水備用泵因運行泵出口壓力低低連鎖啟動值。

(2)將燒嘴冷卻水備用泵軟啟動改為硬啟動，縮短備用泵自啟動時間。

(3)縮短燒嘴冷卻水緊急補水閥開啟時間，使燒嘴冷卻水系統的水壓得到及時的補充。

3 鎖斗系統出現的問題及處理

3.1 鎖斗系統運行簡述

鎖斗系統的運行由一套邏輯聯鎖程序控制。每個工作循環周期為19 min。具體的排渣過程:

(1)收渣時間到，鎖斗入口閥關閉，鎖斗循環泵入口閥關閉，鎖斗循環泵循環閥開，鎖斗循環泵自循環運行。當確認鎖斗入口閥關閉后，鎖斗泄壓閥打開對鎖斗泄壓。鎖斗壓力顯示小于0.18MPa時鎖斗泄壓管線沖洗水閥打開，對鎖斗泄壓管線沖洗，沖洗干凈后自動關閉鎖斗沖洗水閥及鎖斗泄壓閥。

(2)當鎖斗沖洗水罐液位高報時，關閉渣池溢流閥，打開鎖斗排渣閥和鎖斗沖洗水閥，依靠鎖斗沖洗水罐內低壓灰水的位差將鎖斗內的灰渣排入渣池，由撈渣機撈出裝車外運。打開鎖斗排渣閥和鎖斗沖洗水閥的同時再次打開鎖斗泄壓閥及泄壓管線沖洗水閥，對泄壓管線進行二次沖洗，沖洗干凈后自動關閉鎖斗泄壓閥及泄壓管線沖洗水閥。

(3)當鎖斗沖洗水罐液位低報時，關閉鎖斗排渣閥及鎖斗沖洗水閥并激發渣池溢流閥計時器開始計時，5 min后打開渣池兩溢流閥。撈渣機頂部較清潔的灰水溢流至渣池。

(4)當鎖斗頂部液位開關高報時，打開鎖斗充壓閥，用脫氧灰水泵來的高壓灰水對鎖斗充壓。氣化爐與鎖斗壓差指示小于0.18MPa時，關閉鎖斗充壓閥。打開鎖斗入口閥，在整個運行過程中鎖斗安全閥處于常開狀態，鎖斗具備接受灰渣條件。鎖斗循環泵入口閥開，循環閥關。整個鎖斗系統進入下一輪收渣階段。

3.2 鎖斗系統出現的問題

氣化爐鎖斗系統試運行到排渣階段時，打開鎖斗排渣閥和鎖斗沖洗水閥后，鎖斗沖洗管線震動大。

由于氣化爐鎖斗系統運行至收渣階段的時候，鎖斗安全閘閥、鎖斗入口閥打開后，會有少量的氣體隨灰渣進入鎖斗。收渣時間到，鎖斗入口閥關閉，鎖斗循環泵入口閥關閉，鎖斗循環泵循環閥開，鎖斗循環泵自循環運行。當確認鎖斗入口閥關閉后，鎖斗泄壓閥打開對鎖斗泄壓后，鎖斗內仍然殘存少量的氣體。當鎖斗沖洗水罐液位高報時，關閉渣池兩溢流閥，打開鎖斗排渣閥和鎖斗沖洗水閥，依靠鎖斗沖洗水罐內低壓灰水的位差將鎖斗內的灰渣排入渣池時，就會產生水擊現象，引起鎖斗沖洗管線震動。如果在鎖斗系統進入充壓階段前不把這部分氣體排出，隨著時間的推移，鎖斗排渣時產生的水擊現象會越來越嚴重。

3.3 解決方案

(1)在鎖斗沖洗管合理分布減震裝置。

(2)修改鎖斗系統運行程序。將其運行程序改為:收渣時間到，鎖斗入口閥關閉，鎖斗循環泵入口閥關閉，鎖斗循環泵循環閥開，鎖斗循環泵自循環運行。當確認鎖斗入口閥關閉后，鎖斗泄壓閥打開對鎖斗泄壓。鎖斗壓力顯示小于0.18MPa時鎖斗泄壓管線沖洗水閥打開，對鎖斗泄壓管線沖洗，沖洗干凈后自動關閉鎖斗沖洗水閥及鎖斗泄壓閥。

當鎖斗沖洗水罐液位高報時，關閉渣池溢流閥，打開鎖斗排渣閥和鎖斗沖洗水閥，依靠鎖斗沖洗水罐內低壓灰水的位差將鎖斗內的灰渣排入渣池，由撈渣機撈出裝車外運。打開鎖斗排渣閥和鎖斗沖洗水閥的同時，再次打開鎖斗泄壓閥及泄壓管線沖洗水閥對泄壓管線進行二次沖洗。

當鎖斗沖洗水罐液位低報時，關閉鎖斗排渣閥及鎖斗沖洗水閥并激發渣池溢流閥計時器開始計時，5min后打開渣池兩溢流閥。撈渣機頂部較清潔的灰水溢流至渣池。

當鎖斗頂部液位開關高報時，關閉鎖斗泄壓閥及泄壓管線沖洗水閥。打開鎖斗充壓閥用脫氧灰水泵來的高壓灰水對鎖斗充壓。氣化爐與鎖斗壓差指示小于0.18MPa時，關閉鎖斗充壓閥。打開鎖斗入口閥，在整個運行過程中鎖斗安全閥處于常開狀態，鎖斗具備接受灰渣條件。鎖斗循環泵入口閥開，循環閥關。整個鎖斗系統進入下一輪收渣階段。

4 煤漿輸送系統出現的問題及處理

4.1 出現的問題

(1)在多元料漿氣化爐調試時，已經進入冬季，氣溫較低。多元料漿氣化裝置較為關鍵的機泵之一高壓煤漿泵因機泵自身所配油加熱器故障，出現驅動液、潤滑油流量低現象。

(2)高、低煤漿泵以及煤漿儲備槽周圍的煤漿導淋地溝太淺、太窄。在沖洗高低煤漿泵及其出口管線時，極易出現堵塞現象。

4.2 解決方案

(1)在高壓煤漿泵油箱底部加裝蛇形盤管，并配置溫度自動調節機構。當高壓煤漿泵自身所配置的油加熱器出現故障時，利用系統內的低壓蒸汽對油加熱。

(2)在氣化爐調整負荷前，通知操作人員到場監視其驅動液、潤滑油流量的變化，根據變化及時采取相應處理措施，保證需要的流量。防止高壓煤漿泵、氣化爐跳車。

(3)加寬、加深地溝。在沖洗管線時，注意調整煤漿泵的轉數，使煤漿泵出口的流量與地溝的大小相匹配。杜絕堵塞現象的產生。

5 灰水處理系統出現的問題及處理

5.1 出現的問題

(1)多元料漿氣化爐調試過程中，一臺氣化爐投運，70m3/h煤漿量滿足單系統滿負荷生產需求。在滿負荷運行狀態下，氣化系統開一臺磨機、一臺氣化爐、一套灰水處理和除氧裝置，單爐用水量基本控制在420m3/h左右。但氣化爐運行至目前，存在的主要問題是氣化系統用水量過剩，灰水處理系統外送水量過大。

(2)多元料漿氣化爐調試過程中，脫氧水槽頂部蒸汽放空量過大。

(3)多元料漿氣化爐調試過程中，真空帶式過濾機灰渣出口料斗進場堵塞，造成排渣不暢。

(4)過濾機給料泵備用泵易出現盤車困難現象。其出、入口管線易出現堵塞現象。

(5)真空帶式過濾機操作單元的真空泵備機過長時易出現抱軸現象。

5.2 問題出現的原因

(1)灰水處理系統外送水量過大的原因:沉渣池按原設計是將過剩的污水外排至供水污水處理工段的，但由于當時供水車間污水處理系統施工未完，與廠部協商后進行了工藝技改，將沉渣池過剩的污水排至氣化灰水處理工段澄清槽內，進行水處理后返回到氣化水系統循環使用。過濾機工段的濾液水按原設計工藝是送往磨煤水槽進行廢水再利用，多余的水經磨煤水槽溢流管溢流至雨水井外排。但氣化開車后，迫于環保壓力，為此氣化車間也進行了水路技改，從濾液槽增設配管至澄清槽內，這樣在磨煤水槽水量過剩時可以將一部分水返至澄清槽內，進行水處理后返回到氣化水系統循環使用。碳洗塔塔盤沖洗水變換來的冷凝液量未能達到設計要求，不能滿足生產需要，還需一定量的熱密封水補充。以上三個因素的影響導致灰水處理系統外送水量過大。

(2)脫氧水槽頂部蒸汽放空量過大的原因:由于灰水處理系統低壓閃蒸操作單元產生低壓閃蒸氣溫度過高，氣量過大。導致脫氧水槽內部分液體氣化，產生大量氣體。

(3)多元料漿氣化爐調試過程中，真空帶式過濾機灰渣出口料斗經常堵塞，造成排渣不暢的原因:經分析認為過濾機灰渣出料口原設計的寬度大于運渣車的寬度，經常有少量的灰渣不能進入灰渣車，造成污染。迫于環保壓力，對此作了改進，縮短灰渣出料口的寬度，使之小于渣車的寬度。由于原設計的過濾機灰渣出料斗是分體式的，在其連接處容易積灰。隨著時間的推移，出渣口的寬度會逐漸減小，造成堵塞。

(4)過濾機給料泵出入口管線彎管、平管較多，當渣水中固體顆粒含量較高，渣水流速較低時，會在彎管處沉積堵塞管線。過濾機給料泵備用期間，由于停泵前未用原水沖洗，泵內存有灰渣，堵塞葉輪、葉輪與泵殼之間的空間，導致備用泵無法正常啟動。

(5)真空帶式過濾機操作單元的真空泵密封水為原水，當真空泵長期備用時，會因密封水中鈣、鎂離子化合物堆積的影響，產生抱軸現象。

5.3 解決方案

(1)進行技術改造，將低壓灰水泵出口管線引水至磨煤水槽、沖地水閥前，以取代原用外來水。低壓灰水泵出口管線引水至過濾機做沖洗水時，必須先做降溫處理。否則會對濾布的使用壽命、過濾機的工作環境產生一定的影響。

(2)嚴格控制各液位計沖洗水用量、密封水用量。在不影響設備正常運行的條件下，盡可能地降低其用水量。

(3)在脫氧水槽放空管線上增設冷凝器及氣液分離器，回收放空蒸汽熱量，降低排放量。

(4)加強巡檢力度，及時清理積灰。

(5)增大下料口的錐度，避免灰渣堆積。

(6)在過濾機給料泵的出入口管線彎管、平管處增設沖洗水管線，并改進操作手段，堅持每班沖泵及其出入口管線。

(7)進行技術改造，減少其出入口管線的彎管、平管數量。

(8)真空泵密封水改用脫鹽水、備用泵堅持每班盤車一次，發現問題及時處理。

6 結語

采用上述改進措施后，多元料漿氣化爐調試過程中出現的問題基本上已得到解決。整套裝置能在設計條件下長周期穩定運行，為煤化工項目首套合成氨系統全線貫通打下了堅實的基礎。