德士古氣化鎖斗系統(tǒng)故障總結(jié)及優(yōu)化

劉永光

(神華榆林能源化工有限責(zé)任公司，陜西 榆林 719000)

神華榆林能源化工有限責(zé)任公司氣化工藝為水煤漿加壓氣化液態(tài)排渣技術(shù)，水煤漿加壓氣化爐被公認(rèn)為安全穩(wěn)定高效清潔的氣化技術(shù)，水煤漿與氧氣經(jīng)燒嘴在氣化爐內(nèi)發(fā)生一些列氧化還原反應(yīng)與物理變化，生成以一氧化碳、二氧化碳、氫氣為主的粗合成氣。未發(fā)生反應(yīng)的灰分以及殘?zhí)拷?jīng)過激冷室與激冷水發(fā)生物理降溫，并通過鎖斗排入撈渣機(jī)。鎖斗循環(huán)分為泄壓、清洗、排渣、充壓、收渣五個(gè)階段，由鎖斗程序自動控制，循環(huán)時(shí)間一般為30分鐘[1]。激冷室底部的粗渣在收渣階段經(jīng)鎖斗安全閥KV01、鎖斗收渣閥KV02進(jìn)入鎖斗。鎖斗安全閥處于常開狀態(tài)，僅當(dāng)由激冷室液位低低引起的氣化爐停車，鎖斗安全閥KV01才關(guān)閉。鎖斗循環(huán)泵從鎖斗頂部經(jīng)過KV05抽取相對潔凈的水送回激冷室底部，保證水的流動，對渣進(jìn)行沖洗，防止堵渣，KV06為鎖斗泵回流閥。收渣結(jié)束KV07對鎖斗泄壓，KV09對泄壓管線清洗，鎖斗沖洗水罐經(jīng)過KV04沖洗鎖斗，清洗結(jié)束鎖斗經(jīng)KV03排入撈渣機(jī)，排渣結(jié)束后KV08對鎖斗沖壓,流程圖見圖1。

由于氣化爐排渣是將含有粗顆粒的黑水經(jīng)鎖斗間歇式排入撈渣機(jī)內(nèi)，粗顆粒對管道閥門有沖刷和堆積的效果，所以鎖斗系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生閥門內(nèi)漏、鎖斗上下部堵渣等問題。通過分析實(shí)際工作中各狀況的現(xiàn)象，及時(shí)工藝處置，有利于氣化爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖1 水煤漿加壓氣化鎖斗系統(tǒng)流程圖

1 鎖斗閥門內(nèi)漏原因及現(xiàn)象

1.1 鎖斗閥門內(nèi)漏原因

閥門未完全關(guān)閉或者閥體內(nèi)部磨損導(dǎo)致閥門前后泄露的現(xiàn)象叫內(nèi)漏，其主要原因：

設(shè)備方面，閥門本身質(zhì)量差或者檢修不合格、閥門密封面磨損變形、含固介質(zhì)卡在閥體與閥芯中間。

工藝方面，由于原料煤組份發(fā)生變化或者氣化爐工藝燒嘴、氣化爐內(nèi)件發(fā)生磨損損壞、爐轉(zhuǎn)腐蝕脫落，使粗渣形成大塊沖刷磨損、卡澀閥門。

1.2 鎖斗各閥門內(nèi)漏現(xiàn)象

在鎖斗循環(huán)系統(tǒng)非收渣狀態(tài)時(shí)，鎖斗通過KV02、KV05與氣化爐隔離，此時(shí)鎖斗處于低壓區(qū)，KV02，KV05，KV08為高壓切斷閥，KV03、KV04、KV07、KV09為低壓切斷閥。在鎖斗沖壓過程通過觀察鎖斗沖壓時(shí)間可以準(zhǔn)確判斷高壓切斷閥內(nèi)漏還是低壓切斷閥內(nèi)漏。一般情況下鎖斗在KV08打開沖壓階段用時(shí)在60S左右，沖壓時(shí)間超過180S系統(tǒng)報(bào)警，鎖斗沖壓時(shí)間用時(shí)過短則高壓切斷閥極有可能內(nèi)漏，沖壓時(shí)間過長則低壓切斷閥也極有可能內(nèi)漏。

1.2.1 高壓切斷閥內(nèi)漏

(1)KV05內(nèi)漏，沖壓階段沖壓時(shí)間縮短；鎖斗泵循環(huán)量在泄壓過程流量持續(xù)降低甚至為零，在沖壓過程隨著鎖斗壓力升高鎖斗泵循環(huán)量逐漸恢復(fù)正常循環(huán)量；鎖斗沖洗水罐液位在泄壓過程中上漲趨勢有加快跡象。

(2)KV02內(nèi)漏，沖壓階段沖壓時(shí)間縮短，將鎖斗安全閥KV01關(guān)閉沖壓時(shí)間恢復(fù)正常沖壓時(shí)間，鎖斗泄壓時(shí)鎖斗壓力降低緩慢。

(3)KV08內(nèi)漏，在鎖斗非收渣狀態(tài)時(shí)KV08內(nèi)漏對鎖斗工藝參數(shù)影響不明顯，僅在鎖斗收渣狀態(tài)鎖斗泵出口溫度偏高。

1.2.2 低壓切斷閥內(nèi)漏

(1)KV04內(nèi)漏，鎖斗沖壓階段沖壓時(shí)間過長或超時(shí)，并且鎖斗沖洗水罐液位上漲趨勢加快，將泄壓閥KV07后手閥關(guān)閉后，鎖斗沖洗水罐液位上漲趨勢還是加快、沖壓時(shí)間也還是超時(shí)。

(2)KV03內(nèi)漏，鎖斗沖壓階段沖壓時(shí)間過長或超時(shí)，鎖斗沖洗水罐液位未發(fā)生加快上漲趨勢，在KV03附近能聽見明顯水流聲。

(3)KV07內(nèi)漏，鎖斗沖壓階段沖壓時(shí)間過長或超時(shí)，并且鎖斗沖洗水罐液位也有加快上漲趨勢，關(guān)閉KV07泄壓閥后手閥，沖壓時(shí)間恢復(fù)正常，鎖斗沖洗水罐液位上漲趨勢比未關(guān)閉KV07后手閥趨勢減緩。

(4)KV09內(nèi)漏，在鎖斗沖壓階段鎖斗低壓區(qū)壓力上漲較快、高壓區(qū)充不上去，鎖斗沖壓時(shí)間超時(shí)，鎖斗壓力僅維持稍高清洗泄壓管線介質(zhì)壓力，關(guān)閉KV09前手閥沖壓時(shí)間恢復(fù)正常。

2 鎖斗堵渣原因及現(xiàn)象

2.1 鎖斗堵渣原因

水煤漿加壓氣化對爐溫要求在保證液態(tài)排渣情況下爐溫提高50～100℃，一旦發(fā)生煤質(zhì)灰分增加、煤灰灰熔點(diǎn)溫度提高、爐溫過高導(dǎo)致氣化爐爐壁掛渣脫落等情況，均會導(dǎo)致鎖斗堵渣，發(fā)現(xiàn)鎖斗有堵渣現(xiàn)象后一般需要適當(dāng)提高爐溫，如現(xiàn)場渣樣有發(fā)綠現(xiàn)象則需要降溫操作。

2.2 鎖斗堵渣現(xiàn)象

鎖斗堵渣分鎖斗上部堵渣，鎖斗下部堵渣。鎖斗上部堵渣占堵渣機(jī)率90%以上。氧氣與水煤漿在氣化爐內(nèi)發(fā)生反應(yīng)后，未發(fā)生反應(yīng)的灰渣經(jīng)過激冷室激冷后，約200°C左右的含固黑水排入鎖斗，通過分析鎖斗各工藝參數(shù)能夠表明鎖斗堵渣情況[2]。

(1)鎖斗上部堵渣：在鎖斗收渣過程中，氣化爐與鎖斗壓差逐漸變大甚至為正值，鎖斗循環(huán)量逐漸降低甚至為零，鎖斗上部溫度上升，鎖斗下部溫度不變，鎖斗排渣過程之后撈渣機(jī)電流未發(fā)現(xiàn)明顯上升。

(2)鎖斗下部堵渣：鎖斗在排渣過程發(fā)現(xiàn)鎖斗沖洗水罐液位不降，撈渣機(jī)電流也未發(fā)現(xiàn)上漲趨勢。

3 鎖斗運(yùn)行優(yōu)化

鎖斗系統(tǒng)由于是將氣化爐內(nèi)未發(fā)生反應(yīng)后的含固黑水間歇式排入撈渣機(jī)，含固黑水對閥門、管線、設(shè)備磨損不能忽略，而氣化爐爐溫不僅對氣化爐設(shè)備有效氣有影響又直接影響鎖斗收渣，本公司主要對這兩個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化。

3.1 適當(dāng)延長鎖斗收渣時(shí)間

在氣化爐正常負(fù)荷且保證撈渣機(jī)負(fù)載的情況下，本公司逐步將鎖斗收渣時(shí)間延長，最終由原來的1250S延長到1480S，通過延長收渣時(shí)間減緩鎖斗閥門開關(guān)次數(shù)，有效的減緩了鎖斗閥門發(fā)生的頻率。

3.2 鎖斗錐部排渣管線進(jìn)行改造

正常工況下每運(yùn)行兩個(gè)工藝燒嘴氣化爐就需要停車檢修，2018年公司在檢修過程中發(fā)現(xiàn)，鎖斗錐部受含固黑水沖刷嚴(yán)重，鎖斗錐部容器厚度變薄，公司通過將鎖斗排渣管線延伸至鎖斗內(nèi)450mm，采用以渣抗渣的原理，經(jīng)過一年多的運(yùn)行，氣化爐停車檢修過程中未發(fā)現(xiàn)沖刷痕跡，極大地維護(hù)了鎖斗系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

4 總結(jié)

通過對氣化裝置鎖斗系統(tǒng)日常工藝參數(shù)的監(jiān)控，總結(jié)、歸類各種鎖斗常見故障及現(xiàn)象，提前發(fā)現(xiàn)鎖斗閥門內(nèi)漏、鎖斗堵渣等各種問題，并通過對鎖斗系統(tǒng)優(yōu)化、改造保證鎖斗系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。