殼牌煤氣化除渣系統常見問題及分析

（大化集團大連碳化工有限公司，遼寧 大連116000）

大化集團大連碳化工有限公司30萬t甲醇項目是采用殼牌(Shell)公司開發的干煤粉氣化工藝。并于2010年開始生產出合格甲醇產品。在幾年的運行過程中U1400除渣系統出現了各種問題，本文將對除渣系統出現的各種問題總結歸納并分析。

在氣化爐中，煤粉與氧氣、水蒸氣反應后生成的大部分廢固以熔渣的形式進入除渣工序。在運行中，為避免煤灰在水中累積，U1400除渣系統連續往水處理單元排水，灰水經初步處理后大部分回收利用，由P3305/3306泵向U1400補水。

1 工藝簡介

在氣化爐中，反應后生成的煤渣以熔渣的形式經下渣口沿壁掉進V1401中，熔渣在渣水的激冷下碎裂成密實的小顆粒，且開始往下沉降（P1401抽水幫助沉降），經破渣機X1401破碎后，進入渣收集罐V1402中；為保證激冷效果，在P1401出口用換熱器El401換熱，使渣水在V1401噴淋環前14TI0007/8的溫度保持基本穩定。部分飛灰隨噴淋環噴出的水被帶人渣池中，形成灰水，為避免各種固體雜質在灰水中積累，用水力旋流器S 1403進行分離后，固含量的灰漿水送水處理單元進一步處理，同時由高壓補水泵P 3305來提供補水。

當V1402和V1403處于隔離狀態時，由14XV一0013加入V1402中部，當V1402收渣到一定時間后，V1402與V1403連通時，補水通過閥門14XV0014加入V1403底部。

V1403頂部灰水經P 1402進入V 1402，形成循環回路，確保渣能夠順利排到V1403中。當渣排放罐V1403接料完成后，V1402和V1403隔離開，然后 V1403泄壓到0.025MPa以下，打開14XV0015、14XV0016，渣下到撈渣機T1401，并被撈起拉走。水由P1403泵送往水處理單元初步處理后回收利用。

V1403排渣完成后，將V1403隔離，通過低壓補水泵P3306沖洗V1403及管線，將V1403隔離，通過P3306加滿V1403、14XV0007充氮加壓，待V1402收集渣后排渣。

2 V1402或V1403底部堵渣處理

堵渣就是較大的渣塊在V1403和V1402錐底架橋，和碎渣一起停留在錐底影響下渣。因此堵渣通常時在破渣機參數出現較大波動時出現。從清理的渣型及組分推斷，主要是渣屏累積結渣形成大塊，脫落在渣池或以下部位架橋聚集，造成下渣困難。目前普遍認為渣流動性過好時，熔融渣在渣屏處堆積，在重力作用脫落形成大塊渣。

在正常生產中，操作員主要根據破渣機運行參數、V1403和V1402連通時的靜壓差來判斷V1402是否堵渣，根據V1403的液位變化速度最快的判斷V1403是否堵渣。

V1402堵渣的解決方法有上壓和下壓法2種，主要是通過氮氣和高壓補充水調整V1403壓力，使其低于或高于氣化爐壓力，通過壓力差將架橋的渣破橋。V1403堵渣的解決方法有水力破橋和下壓法2種，前者是通過P3305高壓水在錐底破橋，后者通過P3306加部分水，通過氮氣系統對V1403加壓，通過壓力差將架橋的渣破橋。

3 高壓補水管線堵塞的問題

3.1 事故經過及處理

在渣排放罐V1403收渣過程中，主控發現V1401液位14LI0001最低點液位較往常降低3%～4%，14FV0004閥門開度變大。同時P3305回流閥門開度變大，現場檢查，發現U1400工序各閥門導淋正常、現場無操作。此時排渣程序14KS0001運行正常，U1400工序各測量點數值正常。為保證V1401液位，操作人員關閉了由S1403去U1700閥門。由于14FIC0004流量表故障，暫時無法判斷出現這種情況的原因，可能有：1）14FV0004閥門處堵塞；2）14XV0014閥門處堵塞；3）P3305泵出口壓力不能達到要求。

現場觀察，P3305出口壓力正常。手動關閉14XV0014，打 開14XV0013，14LI00001液位增加速度正常，全開14FV0004，液位增加速度增快，這說明流量表14FV0004和14XV0013都沒有問題，同時由于14XV0014和14XV0013后壓力相同，原因初步確定為14XV0014去V1403連接管線堵塞。于是對這一問題進行初步處理：首先在渣排放罐V1403下渣結束，上水之前，先關閉14XV0013，打開14XV0014對管線進行沖洗。閥門14XV0014打開后，V1403液位沒有變化。由于V1403錐形底，通常V1403底部液位上漲很快。為疏通管線，手動關閉14XV0013，通過調整調節閥開度20%、50%、100%，V1403液位始終沒有變化可見堵塞比較嚴重，需要拆法蘭疏通管線。

由于14XV0014管線補水主要是為了防止V1403錐底堵渣，因此決定拆V1403底部與14XV0014管線連接法蘭，同時準備根據情況在原法蘭連接處添加盲板以防影響排渣。

為防止高低壓互串，停P3305泵，手動關閉14XV0013，打開14FV0004及其閥前導淋，至不再有水流出，確定14XV0013不內漏。然后等渣排放罐V403下渣結束后，拆開連接法蘭，發現管線里全是煤渣，而且堵塞嚴重。打開14XV0014，法蘭連接處沒有變化，清理一段管線至彎頭后，重復上述操作，管線依然堵塞；最終在彎頭處切割管線，前后清理煤渣，最終發現補水管線水平完全堵死，長度約3m，垂直管線堵塞高度約80cm，經過幾個小時的緊急處理，管線終于全部疏通完畢。將管線焊接，在排渣后拆盲板連接法蘭投用，各項參數恢復正常。

3.2 原因分析和注意事項

3.2.1 對于上述事故，經查找各閥門及電機運行情況，發現P3305泵出現一次倒泵，P3305A/B泵倒泵時先關泵再開備用泵，此時V1402和V1403連通，14XV0014開、13XV0013關，分析原因是渣水倒灌進入14XV0014閥門所在管線。細渣和煤泥堵死了補水管線。

3.2.2 泵運行正常后，可根據V1401液位和回流閥門開度及P3305流量來判斷高壓補水管線補水情況，如流量失真，應檢查電機電流和出口壓力。倒泵時應先啟用備用泵，運行正常后再倒泵。

3.2.3 我廠14XV0014閥后補水管線是由圖1所示，其中V1403法蘭連接水平管線較長，渣較易進入補水管線，而且難以沖出，有文獻表明[1]補水管線高度高于V1403法蘭連接處能有效處理這個問題。可考慮減短V1403水平管線。

圖1 堵塞的補水管線（粗線為豎直管線）

3.2.4 14XV0014高壓補充水是防止V1403堵渣最有效的措施，一旦堵管線塞通過水壓不能疏通，兩端高壓將煤渣壓實，只能靠人工清理，并具備一定的危險性。同時還存在一定的煤氣化系統停車風險，所以一定要嚴格操作，做好預防。

4 流量表失真

事故經過及處理：主控發現P1401出口流量14FI0002流量突然由66kg/s左右降至38kg/s左右，由于此流量是氣化爐跳車聯鎖，流量低一段時間后氣化爐跳車。現場檢查P1401相關管線導淋及閥門正常，聯系儀表檢查流量計硬件無異常。切換泵后14FI0002流量還是38kg/s左右，清理原運行泵過濾器發現少許煤泥，對流量影響不大。調節S1403旁路和對E1401并聯操作，流量增加1～2kg/s，主控觀測P1401泵循環管線上各溫度點溫度在正常范圍內，循環冷卻水調節開度基本不變，檢測P1401泵電流在正常范圍內，懷疑流量表失真，現場用超聲波流量計在P1401出口取2點檢測，檢測流量分別為60.1kg/s，61.0kg/s，繼續觀察各點溫度在正常范圍內，因此確定為14FI0002失真。

由于U1400流量計測量渣水，高壓補水流量14FI0004和去U1700單元流量14FI0001也出現過失真現象。這可以通過V1401液位（三個測量點）變化來判斷及操作。

注意事項:對于上述事故，應首先檢查閥門及電機電流，然后緩慢調試，觀察流量及各溫度點變化，必要時使用手持式流量計來測量。如流量計難以立即處理，應密切關注各參數。對于氣化爐跳車聯鎖點14FI0002，應增加測量點，更有利于裝置的平穩運行。

總之，除了外力影響，已正常運行的裝置，其事故都可以避免、隱患可預防或消除。U1400除渣工序關系著整個氣化裝置長期穩定的運行。所以一定要對運行中出現的問題進行歸納總結，操作上關注各運行參數及關聯變化趨勢，把事故消除在初始階段。

[1]徐存英.殼牌粉煤氣化工藝渣水系統高壓補水管線堵塞事故分析 [J].山東化工，2012，41(9)：111—113.