大型氣化裝置典型問題分析及對策

吳波

（兗礦內蒙古榮信化工有限公司，內蒙古達拉特旗014300）

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大型氣化裝置典型問題分析及對策

吳波

（兗礦內蒙古榮信化工有限公司，內蒙古達拉特旗014300）

分別對水洗塔出口粗煤氣電動閘閥、高溫熱水泵、閃蒸減壓罐和偏心調節閥出現的問題進行了分析。指出優化工藝操作，控制好工藝指標，加強管理制度和必要的技術措施是解決問題的有效手段。

氣化；問題；對策

某公司3 000 t/d甲醇項目氣化裝置，采用我國具有自主知識產權的華東理工大學和兗礦集團共同開發的新型四噴嘴對置式水煤漿加壓氣化技術，承擔兩項國家863課題，由華陸工程科技有限責任公司設計，中國化學工程第四建設公司承建，是目前同類型投入運行最大的氣化裝置。設置三套氣化系統，兩開一備，氣化爐殼體內徑φ3 600 mm，激冷流程，單臺投煤量2 500 t/d，最大投煤量3 000 t/d，設計壓力6.35 MPa；粗煤氣洗滌采用混合器增濕、旋風分離和水洗系統；灰水處理采用三級閃蒸，真空過濾系統。該裝置自2014年6月24日A爐投料試車，現在滿負荷運行，生產穩定，各項指標均正常，經濟效益非常可觀，試運行期間出現的問題值得總結。

1　水洗塔出口粗煤氣電動閘閥卡

1.1事故經過

2014年6月29日，A套氣化爐運行5 d后，B套氣化爐投料成功，閥門均壓準備與A系統并氣，但B系統合成氣出口電動閘閥打不開。現場多人用增力杠桿試圖開啟，但直到將電動頭一級齒輪齒牙掰壞也未打開，只得停止B系統運行。之后，把閥門電動頭卸下，拆掉閥桿絲套，采用專用絲套加力的辦法，試著將閘板提起，也未能成功，并且將閥桿輕度扭曲，部分螺紋受損，只能等整個系統停車再處理。當年10月系統全面停車檢修期間，逐漸旋松閥蓋周圈螺栓，閘板突然頂起，打開閥蓋檢查，確定閘板及其導軌并無損傷。

1.2原因分析

合成氣出口粗煤氣電動閘閥為楔式彈性單閘板閥，公稱壓力CL600，公稱直徑24″，制造廠家是中核蘇閥。該閘閥閥桿端部未設置限位器，以防止閥門過度關閉。調查得知，安裝調試期間專業人員未按要求認真操作，調試時，調定其關閉行程位置后，未按要求手動提升約1個螺距的高度，以防止閥門熱態時關閉過緊，卡澀。閥門在冷態時關閉，熱態打開，由于閥門公稱直徑大，閥桿、閘板受熱膨脹量大，使閘板進一步壓緊，增大閘板的關閉力矩，導致閘板楔住。當閘板卡在閥座中，使用增力杠桿將閥桿強行上提時，使閘板T形槽和閥桿變形，加重了閘板卡澀的力度。未設置閘閥中腔泄壓裝置，閥門中腔無法泄壓以減輕閥門楔入閥體的力度，不利于開閥時省力。

1.3采取的措施

更換閥桿和電動頭齒輪。重新確定閥體與閥蓋的配合間隙，更換墊片進行回裝、預緊固。電動頭齒輪和閥桿清洗，涂抹潤滑脂，保證電動頭和閥桿有效潤滑，并定期維護。重新調試，手動調定全開啟位置時，電動頭設定為全開；手輪調定全關位置后，上提閘板6 mm，電動頭設定為“0”位。待系統送氣后，閥體預熱均勻，熱緊閥蓋螺栓。

吸取教訓，停車期間，進行動作試驗，測試其動作性能，防止銹蝕或有異物卡澀，系統投料前，先確定閥門能否正常開啟。運行過程中，定期檢查填料函、閥蓋有無泄漏。驅動機構、閥桿螺紋處的灰塵污垢及時去除，定期潤滑。建立設備維護記錄檔案，目前，某公司三套系統的合成氣出口粗煤氣電動閘閥均正常使用。

2　高溫熱水泵頻繁損壞

2.1問題簡介

高溫熱水泵的作用是將一級閃蒸系統的灰水輸送到水洗塔內對粗煤氣進行洗滌，它對氣化系統的水平衡和熱平衡起到重要作用。但在氣化裝置開車初期，該泵頻繁發生軸承損壞，機械密封損壞、泄漏等事故，需倒泵檢修。檢修工作量大，費用高，設備管理難度增加，嚴重影響了生產和經濟效益。

2.2分析及對策

蒸發熱水塔塔盤結垢［1］、積灰堵塞，造成帶水，系統阻力增大，操作工操作不熟練，操作壓力極不穩定，所以高溫熱水泵的進口壓力時高時低，泵轉子竄動嚴重，設備震動值高，是導致高溫熱水泵頻繁損壞的主要原因。

為此，公司嚴把氣化煤質量，穩定煤質，防止灰水水質進一步惡化。要求藥劑廠家選用合適的分散劑，跟蹤分析灰水濁度，把灰水濁度降低到指標以下。調整分散劑的成分配比，控制灰水鈣鎂離子含量，逐漸穩定加藥量，使灰水指標長期處于良好狀態。優化變換氣提塔操作，降低低溫變換冷凝液的氨氮含量，減少塔盤結垢。將蒸發熱水塔固閥塔盤的每一層塔盤的導向固閥每隔兩排磨掉一排，減小塔阻力，有利于解決帶水問題。

系統經過近1年的調整，灰水各項指標合格，蒸發熱水塔塔盤結垢很少，操作壓力穩定，泵轉子無竄動現象，震動值符合要求，高溫熱水泵運行周期延長到3個月以上。

同時，將高溫熱水泵進口網孔φ2mm的過濾網改為網孔φ5mm的過濾網，后來又改為網孔φ8mm的過濾網。避免了過濾網積灰、結垢而堵塞，防止泵的入口壓力過低使泵發生汽蝕。由于機封沖洗水為外管來脫鹽水，壓力為0.85MPa且不穩定，特改造了一套高溫熱水泵專供沖洗水系統，供水壓力提高到泵前1.0 MPa，保證機封動靜環的潤滑和散熱，延長了機械密封的壽命［2，3］。加強設備監控和工藝管理，避免操作的隨意性。

通過一系列的技術措施和有效管理，消除了影響高溫熱水泵運行的不利因素，目前高溫熱水泵各項性能指標都達到了設計要求。

3　一級閃蒸緩沖罐底法蘭磨漏

3.1工藝介紹

氣化爐黑水經閃蒸角閥減壓后進入緩沖罐擴容減壓，然后再到蒸發熱水塔塔盤解析出閃蒸汽（氣）并回收熱量。氣化爐來黑水設計操作條件：壓力6.35 MPa，溫度247℃；蒸發熱水塔設計操作條件：壓力0.8MPa，溫度175.2℃。因流體含固量高、溫度高、閃蒸汽（氣）量大、流度快，通過減壓角閥后向下噴射能量大，由于緩沖罐罐體短，流體由角閥噴出后能量釋放不完，對緩沖罐底墊板磨損極快，進而磨漏罐底法蘭，每次倒爐都要更換墊板，也未必能堅持一個運行周期，如果罐底法蘭磨漏需要停車處理，將對生產造成嚴重損失。

3.2事故經過

2015年12月6日氣化裝置A系統，黑水緩沖罐罐底法蘭磨漏，灰水處理崗位三樓蒸汽彌漫，有毒有害氣體高報，為保證生產安全，公司決定短時間停車，系統泄壓、置換，緩沖罐底法蘭外側加20#δ30鋼板臨時補焊，維持系統運行。

3.3解決方案

待每套系統停車檢修，緩沖罐的直管段由原來1 000 mm加長到1 800 mm。加長后的緩沖罐容量增加，流體向下噴射時能量得到充分釋放，罐體下端可儲存較多的水和灰渣，流體對墊板的沖蝕變成對水和灰渣的沖擊，起到保護墊板的作用。改造后的緩沖罐墊板只有很輕微沖蝕，效果比較滿意。

4　黑水管線流量調節閥后管件磨漏

4.1調節閥的選型

在第一級閃蒸，氣化爐黑水從高壓經過調節閥直接降到低壓，由于在閥前已經有較大壓降，必然閃蒸出大量閃蒸汽（氣），在閃蒸汽（氣）的推動下，流體流過調節閥節流元件的速度增大。一般的做法是將一級閃蒸調節閥分解為兩只串連的調節閥，一只安裝在氣化爐黑水出口下一樓層，另一只靠近蒸發熱水塔安裝，經過每只閥后的壓降相應減小，目的是減輕調節閥及其后面管件或設備附件的磨損。氣化爐黑水調節閥一般為角閥，考慮到角閥占用空間大，費用高，一般通經較小，而某公司氣化爐黑水管徑較大，在氣化爐投料前期和停車后期的系統壓力小，為保證一定流量，第一只調節閥不適合使用角閥，某公司氣化爐黑水管線第一只調節閥選用偏心調節閥，為上海大通自控設備有限公司制造，閥體材料CF8M+WC，閥芯材料316+WC。

4.2偏心閥的特點及出現的問題

該閥體近似一個圓筒形，閥芯球面的中心與閥軸旋轉中心之間設計了一定的偏心距，當閥軸帶動閥芯旋轉時，閥芯球面相對閥體中心作偏心旋轉，閥芯的柔臂發生彈性變形，使閥芯球面與閥座緊密貼合，達到可靠密封，所以該閥又稱凸輪撓曲閥。由于閥芯存在凸輪偏心，可以減少閥座磨損，增加密封性能，即使閥內結垢或堵塞的情況下，也開閉自如。閥芯后部設有一個導流翼，有利于流體穩定流動，具有優良的穩定性。其次還有流量大、可調節范圍廣的優點，適合用于易產生摩擦、沖刷等含固體物料及黏度高流體，該閥在某公司使用效果良好，自投料生產以來至今未損壞。

但由于閥芯球面與流體形成一定夾角，流體流經閥門時被閥芯遮擋，流體改變流向，發生偏流，特別在限流操作時，偏流更嚴重，總是對閥后的法蘭和管臺一個側面偏磨，磨損特別快，某公司2015年3月，閥后帶徑對焊法蘭的法蘭徑磨漏，造成了停車事故。

4.3采取的措施

正常生產時該閥處于全開狀態，不作為流量調節，只是在氣化爐投料前和投料后系統升壓初期，黑水未切換到閃蒸系統時，才作為流量調節使用，以控制氣化爐液位。更換閥后法蘭和管臺，壁厚由SCH80增大為SCH120，為了便于以后更換，管臺和管道間增加一對法蘭，將來考慮更換為鎳基耐磨件。停爐檢修時注意檢查該部位，及時處理，避免造成停車事故。

5　結語

隨著工藝系統的不斷完善，裝置運行的安全性、穩定性大幅提高，經濟效益顯著增加，說明解決問題的方法正確。

［1］蔡可慶.蒸發熱水塔結垢原因分析及解決措施［J］.化肥工業，2015，42（1）：53-55.

［2］王汝美.實用機械密封技術問答［M］.北京：中國石化出版社，2002：123.

［3］楊源泉.閥門設計手冊［M］.北京：機械工業出版社，1992：225-128.

［4］張元，等.磨煤機煤粉管道抗磨彎頭材質研究［J］.煤礦機械，2001，22（2）：20-23.

Typical problem analysis and countermeasure on large gasification equipment

WU Bo
（Inner Mongolia Rongxin Chemical Co.，Ltd.，of Yanzhou Mining Bureau，Dalad Banner Inner Mongolia 014300，China）

Separate analysis has been done on problems involving raw gas electric brake valve of water wash tower exit，hot water pump，flash tank and eccentric valve.It suggests the optimization of technical operation，control of technical index，reinforcement ofmanagement system and necessary technicalmeasures are effectivemeasures of solving the problems.

gasification；problem；countermeasure

TE966

A

1673-5285（2016）07-0121-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.07.030

2016－05-24

吳波，男（1967-），工程師，主要從事煤化工生產和管理工作，郵箱：wubo-6666@163.com。