激冷水系統對德士古廢鍋流程氣化爐運行的影響

徐廣偉， 馬玲玉

(神華寧夏煤業集團甲醇分公司， 寧夏銀川 750001)

自2007年6月德士古廢鍋流程3#氣化爐投料后，到2008年4月，3臺氣化爐共投料83次，其中因“煤漿流量低低”而引起的氣化爐聯鎖停車41次，在氣化爐非正常停爐中所占比例高達49%，氣化爐最長運行時間只有27 d，且當時氣化爐最高負荷為17 m3/h，僅占滿負荷的62.5%；另外，氣化爐結渣問題主要表現為輻射廢鍋內層水冷壁掛渣，使輻射廢鍋的中心通道減小，最終堵塞，氣化爐內煤漿燃燒后的殘渣無法排出，迫使系統停車。2008年是氣化系統結渣最嚴重的一年，因為結焦問題系統停車20次，氣化裝置運行負荷僅為原設計的62%，最長運行時間為13 d，最短運行時間僅為2 d。通過一系列的改造，氣化裝置A類(產品甲醇不中斷)運行188 d，B類(24 h內出產品甲醇)運行286 d，氣化爐單爐運行周期最長163 d。在取得成績的同時，氣化裝置也存在一些問題，尤其是引入激冷水系統后，對后續工段的影響較明顯。

1 對閃蒸系統的影響

1.1 現象

從閃蒸系統運行的數據情況來看，高壓閃蒸汽去火炬的放空閥位PV-307由原來的12%左右到現在開度基本在55%左右，主要是碳洗塔去高閃一路黑水溫度的提高所致；其次是閃蒸汽換熱器列管堵塞，引起換熱量下降，從而導致閃蒸汽放空量較大。氣化爐廢鍋段激冷水加入前，碳洗塔出口粗煤氣平均溫度在172 ℃，而激冷水加入后溫度在192 ℃，上升較為明顯，因此為了維持閃蒸系統的壓力，只能通過增大PV-307閥位來釋放閃蒸汽的量，從而保證閃蒸系統的穩定運行，這樣一來排往火炬的閃蒸汽量增大，而且閃蒸汽中水分較多，大量閃蒸汽帶到火炬系統會影響火炬的正常運行；特別在冬季，過多的水分常常會使火炬熄滅，且難以點燃，對環境影響較大。由于激冷水的加入，造成碳洗塔與輻射廢鍋底部黑水溫度升高，這兩部分黑水進入閃蒸系統后，對進入閃蒸罐的彎管影響較大，造成管線頻繁磨穿，而閃蒸罐入口管線一旦泄漏，不僅會使碳洗塔和鎖斗的黑水泄漏，污染設備和環境，還會導致頻繁切換閃蒸罐，增加員工的工作量。

1.2 整改措施

通過查看高壓閃蒸罐的設計壓力數據，適當上調高壓閃蒸罐壓力，由原來的0.25 MPa上調至0.30 MPa，盡可能降低閃蒸汽放空閥PV-307的閥位，但這樣會造成碳洗塔補水(由高壓灰水泵送來的水經過閃蒸汽換熱器換熱后送往碳洗塔)溫度的提高，從而加劇碳洗塔出口粗煤氣溫度的提升，使閃蒸效果進一步降低。為了保證長期生產，將高壓閃蒸罐中的一部分閃蒸汽引至E-153，使其降溫后再放至火炬(說明E-153A/BS主要是為真空閃蒸汽降溫的換熱器，平時E-153只投用其中一臺即可以滿足日常生產需要，備用換熱器利用較少)。

由于高壓閃蒸罐入口管線頻繁被磨穿，故對高壓閃蒸罐的入口管線進行了改造。根據氣化爐滴水檐處耐沖刷的搗打料性質，在高壓閃蒸罐入口管線受沖刷易泄漏的地方加入防腐蝕、耐沖刷的保護盒。

經過1個半月的試驗，彎管處仍出現了泄漏，繼而采取第2種方法來解決此類問題，即將高壓閃蒸罐入口管線改為直角式。將彎管該為直管后，從高壓閃蒸罐入口的水經過直角緩沖后進入閃蒸罐，對管線的沖刷減少了，降低了管線被磨穿的概率，系統運行半年來，未出現管線磨穿情況，問題得到了解決。

2 新增激冷水泵P-503的穩定性

2.1 現象

通過激冷水對輻射廢鍋拐點溫度及對流廢鍋出口溫度的影響得知：在氣化爐運行后期，拐點溫度及對流廢鍋出口溫度對激冷水的依賴性非常大；如果新增激冷水泵P-503在緊急情況下出現不打量或者停機，將會出現對流出口溫度突漲達到聯鎖值，進而引起氣化爐跳車。同時，由于激冷水的加入，系統每小時增加了15 m3(每臺氣化爐)外來水，既增加了用水成本，也增加了對廢水的處理量。

2.2 措施

為了解決P-503緊急情況不打量或者停機的問題，從中壓鍋爐給水管線引一路備用激冷水與P-503泵出口匯合，同時在這根中壓鍋爐給水管線上增加1只遠程控制閥門，可實現遠程控制。在P-503泵出現故障時，中控能第一時間打開程控閥門，同時減小碳洗塔塔盤上水，確保激冷水不斷水以供氣化爐運行的需要，保證了激冷水系統的可靠性。

為解決系統用水量增加的問題，將系統內部的水重新進行了規劃，增設了1臺激冷水槽D-510，專門給激冷水泵P-503供水。由于變換系統汽提塔底液溫度較高，可達120 ℃，如果直接將其送入激冷水槽，則會使激冷水槽內部溫度升高，易引起激冷水泵汽蝕，影響泵打量，進而可能導致氣化爐因對流廢鍋出口溫度高而跳車，故在汽提塔底液進入激冷水槽前加一換熱器，將汽提塔底液溫度降到80 ℃后再送至激冷水槽，同時將灰水槽高壓側灰水引一路送至冷凝液槽用來補水，將空分冷凝液全部退出，不增加外來水。激冷水槽流程見圖1。

3 對變換系統的影響

增加激冷水前、后碳洗塔出口溫度及變換爐入口溫度的變化見表1和表2。

圖1 激冷水槽流程

表2 增加激冷水前、后變換爐入口溫度的變化

由表1和表2可以看出：加入激冷水后，工藝氣攜帶大量的水蒸氣，導致碳洗塔出口溫度平均上升20 ℃，從而使變換爐入口溫度由原來的 185 ℃ 平均升至206 ℃，而且水汽比也有所提高，使變換反應加劇，導致變換床層溫度較高，造成工藝對變換的調節彈性很小。

為解決以上問題，投用氣體增濕器D-501入口原設計的中壓鍋爐給水TV-0502閥組，此閥組原設計為降低變換爐入口工藝氣溫度，此前變換爐入口溫度一直在指標范圍內，故未投入使用，使用的是中壓鍋爐給水，溫度在102～110 ℃，壓力在5.8～6.0 MPa，通過調節TV-0502閥適當降低變換爐入口的工藝氣溫度，洗滌液通過P-501送入激冷水罐，這樣會形成閉環循環，不會造成中壓鍋爐給水的浪費。

4 對輻射廢鍋拐點的影響

氣化爐增加激冷水后，氣化爐各項運行數據有了較大的提升，但是同時出現了新問題：氣化爐運行周期結束后，輻射廢鍋拐點下部積灰嚴重，堵塞工藝氣流通通道，積灰高度3～5 m，厚度約 0.5 m，造成拐點處水冷壁磨損嚴重。2014年曾發生水冷壁磨漏事故，并且每次檢修時清理難度較大，積灰清理時需先搭設架子再進人清灰，清理的飛灰容易造成人員窒息，易發生事故。分析其原因是激冷水與干灰接觸后形成濕灰，逐漸黏結在水冷壁上水管線和外層水冷壁的斜面上，隨運行時間的增加其面積逐漸增大。

4.1 現象

輻射廢鍋拐點處積灰嚴重，在氣化爐連續運行70 d左右時，拐點通道處被積灰堵塞3/4，這樣會引起氣化爐壓力升高，同時造成氣化爐死區溫度升高，進而影響氣化爐穩定運行。

4.2 措施

為解決氣化爐輻射廢鍋及通道拐點積灰嚴重問題，計劃在拐點處引一路吹灰管線，對拐點處進行吹灰，防止粗煤氣的灰粘在拐點處水冷壁上而堵塞通道，影響氣化爐運行。

5 結語

氣化爐加入激冷水后，氣化爐運行周期明顯延長，但汽包產汽量明顯下降，對發電系統有一定的影響；另外，變換系統的調節難度加大，投用TV-0502閥組后效果不明顯，且易使后面的汽提塔系統超壓，存在一定的安全隱患。由于激冷水槽內部用水為汽提塔冷凝液與灰水槽灰水，其水質無法與鍋爐給水相比，長時間運行會引起激冷水泵入口濾網堵塞，泵入口吸入量變少，引起泵汽蝕，導致激冷水泵打量不穩定，從而引起對流廢鍋出口溫度的波動。