針對氧壓持續下降突發工況的應急工藝處理

趙伯平

(陜西陜化煤化工集團有限公司, 陜西渭南 714000)

1 多元料漿氣化工藝流程

8．30 MPa的高純度氧氣和7．80 MPa的水煤漿通過特制的三流道預混式單噴嘴噴入氣化爐內，在壓力為6．50 MPa、溫度為1 300～1 400 ℃條件下，發生火焰型非催化部分氧化還原反應，生成水煤氣和熔融態灰渣。水煤氣經激冷降溫、洗滌除塵后送往變換工段，熔融態灰渣激冷固化后沉降在氣化爐錐底，經破渣機破碎后由鎖斗系統收集，定期排放到渣池，渣池中的灰渣經撈渣機撈出后外運。為了保證氣化爐排渣管線暢通無阻，氣化爐鎖斗系統設置鎖斗循環泵，在鎖斗集渣期間將鎖斗頂部較為清潔的灰水抽出，加壓后送回氣化爐，在氣化爐與鎖斗之間形成強制的灰黑水循環，將氣化爐錐底的灰渣帶入鎖斗。氣化爐及碳洗塔排出的黑水經3級閃蒸、濃縮、降溫回收熱量后進入澄清槽沉降，澄清的灰水經除氧返回系統循環使用，沉降濃縮后的渣漿送往真空帶式過濾機系統脫水處理，濾餅外運；高壓閃蒸操作單元產生的閃蒸器進入高壓閃蒸氣冷凝器(E1401)，與來自脫氧水泵的高壓灰水換熱降溫后進入高壓閃蒸氣氣液分離器，氣液分離后產生的氣體送至變換工段汽提塔做汽提氣使用，液體返回除氧系統循環使用。低壓閃蒸操作單元產生的低壓閃蒸汽經PV14003調節壓力后進入除氧系統做除氧熱源使用。真空閃蒸操作單元產生的真空閃蒸氣，經真空閃蒸氣冷凝器(E1402)換熱降溫后進入真空閃蒸器氣液分離器，氣液分離后產生的氣體由真空泵抽取至氣液分離器(V1406)，氣液分離后產生的氣體由V1406頂部放空管線放空。真空閃蒸氣氣液分離器底部排出的液體，經真空閃蒸凝液泵加壓后送至除氧系統循環使用，V1406底部排出的液體經“U”型管排入回水槽，經除氧后循環使用。為保護工藝燒嘴免受高溫腐蝕，本裝置還設置了工藝燒嘴冷卻循環系統。

2 氧壓持續下降的突發工況

2020年某月某日，A、B兩臺氣化爐正常運行，A套入爐煤漿體積流量為80 m3/h，入爐氧氣體積流量為38 400 m3/h。B套入爐煤漿體積流量為80 m3/h，入爐氧氣體積流量為38 400 m3/h。入爐氧氣總管壓力為8.13 MPa，入爐水煤漿管線壓力為7.63 MPa。兩套氣化裝置的氧煤比均為480[1]。在正常監控過程中發現氧氣總管壓力持續下降，立即向調度室及當班班長匯報，并通知現場做好緊急停車準備。

多元料漿氣化爐正常運行時氧壓持續下降的工藝表現為：

(1) 入爐氧氣流量下降，氧煤比偏低，爐溫開始下降。

(2) 碳洗塔出口粗合成氣溫度、流量下降。

(3) 碳洗塔出口在線分析儀顯示粗合成氣有效成分降低，甲烷含量上漲。

(4) 氣化爐渣口壓差暫時無明顯變化，但是爐渣中殘碳含量上漲。

(5) 氣化爐托轉盤壁溫下降。

(6) 入爐氧氣總管及支管氧氣壓力下降。

3 氧壓持續下降的原因及危害

經分析，多元料漿氣化爐正常運行時氧氣壓力持續下降的原因為：空分工段氧泵跳車，備用氧泵未及時開啟；空分工段制氧系統輕故障，導致氧氣產量下降，不能滿足生產需求。本次事故原因是空分工段的運行氧泵跳車，以及備用氧泵未及時開啟。

多元料漿氣化爐正常運行的過程中，氧氣總管壓力持續下降時，如果操作員沒有及時發現或者工藝處理措施不當，可能造成以下嚴重后果：

(1) 當入爐氧氣管線壓力低于爐膛壓力而氣化爐沒有停車時，爐內的粗合成氣就會倒回入爐氧氣管線，引發氧氣管線爆炸事故[2]。

(2) 當入爐氧氣管線壓力低于入爐煤漿管線壓力而氣化爐沒有停車時，未噴入氣化爐膛內的水煤漿就會倒回入爐氧氣管線，引發氧氣管線爆炸事故。

(3) 當入爐氧氣管線壓力等于入爐煤漿管線壓力而氣化爐沒有停車時，入爐水煤漿的霧化效果變差，爐內物料氣化效率變低，爐溫下降，爐渣中殘碳含量上漲，單爐產氣量下降。

4 應急處理措施及注意事項

4.1 應急處理措施

(1) 快速將A、B兩套氣化裝置的入爐煤漿體積流量減至70 m3/h，入爐氧氣體積流量減至33 600 m3/h。減量過程中，注意系統壓力、氧氣總管壓力，以及系統內各處液位變化。密切氧煤比變化，通過調節手段使之穩定在480左右。

(2) 當氧氣總管壓力降至7.94 MPa時，各套裝置系統壓力穩定，氧煤比在480左右小幅波動。系統各處液位穩定時，觀察氧氣總管壓力變化。如果壓力繼續下降，可以將A爐入爐煤漿體積流量減至50 m3/h，入爐氧氣體積流量減至24 000 m3/h。

(3) 觀察氧氣總管壓力和系統壓力變化，以及A、B套氣化裝置氧煤比變化。當氧煤比在480左右小幅波動時，系統各處液位穩定。此時，氧氣總管壓力已停止下降，穩定在7.85 MPa。

(4) 聯系調度及空分工段，確認備用氧泵是否投運并正常運行，得到肯定答復后，向調度室提出恢復生產申請。

(5) 申請獲批后，觀察氧氣總管壓力變化。如果氧氣總管壓力為8.10 MPa后呈上漲趨勢，90 min內將A爐入爐煤漿體積流量緩慢加至60 m3/h，入爐氧氣體積流量加至28 800 m3/h。加量過程中注意系統壓力、氧氣總管壓力以及系統內各處液位變化。密切關注氧煤比，通過調節手段使之穩定在480左右。

(6) 加量后，繼續觀察氧氣總管壓力變化。經過觀察發現，A套氣化裝置運行平穩，氧煤比在480左右小幅波動，系統各處液位穩定。氧氣總管壓力穩定且呈上漲趨勢。

(7) 90 min內將B爐入爐煤漿體積流量緩慢加至60 m3/h，入爐氧氣體積流量緩慢加至28 800 m3/h。加量過程中注意系統壓力、氧氣總管壓力以及系統內各處液位變化。密切關注氧煤比，通過調節手段使之穩定在480左右。

(8) 加量后，繼續觀察氧氣總管壓力變化。經過觀察發現，B套氣化裝置運行平穩，氧煤比在480左右小幅波動，系統各處液位穩定。氧氣總管壓力穩定且呈上漲趨勢。

(9) 90 min內將A爐入爐煤漿體積流量緩慢加至70 m3/h，入爐氧氣體積流量加至33 600 m3/h。加量過程中注意系統壓力、氧氣總管壓力以及系統內各處液位變化。密切關注氧煤比，通過調節手段使之穩定在480左右。

(10) 加量后，繼續觀察氧氣總管壓力變化。經過觀察發現，A套氣化裝置運行平穩，氧煤比在480左右小幅波動，系統各處液位穩定。氧氣總管壓力為8.13 MPa，且呈上漲趨勢。

(11) 90 min內將B爐入爐煤漿體積流量緩慢加至80 m3/h，入爐氧氣體積流量緩慢加至38 400 m3/h。加量過程中注意系統壓力、氧氣總管壓力以及系統內各處液位變化。密切關注氧煤比，通過調節手段使之穩定在480左右。

(12) 加量后，繼續觀察氧氣總管壓力變化。經過觀察發現，B套氣化裝置運行平穩，氧煤比在480左右小幅波動，系統各處液位穩定。氧氣總管壓力為8.13 MPa,且呈上漲趨勢。

(13) 90 min內將A爐入爐煤漿體積流量緩慢加至80 m3/h，入爐氧氣體積流量加至38 400 m3/h。加量過程中注意系統壓力、氧氣總管壓力以及系統內各處液位變化。密切關注氧煤比，通過調節手段使之穩定在480左右。

(14) 加量后，繼續觀察氧氣總管壓力變化。經過觀察發現，A套氣化裝置運行平穩，氧煤比在480左右小幅波動，系統各處液位穩定。氧氣總管壓力為8.13 MPa。

A、B兩套氣化裝置運行穩定，至此，生產已恢復正常。

4.2 注意事項

在今后的事故應急處理中，應注意以下事項[3-4]：

(1) 減量時，入爐氧氣流量、入爐煤漿流量的調節應同步進行。同時，密切觀察氧氣總管壓力、氧煤比、系統壓力、氣化爐液位、碳洗塔液位、脫氧水泵電流等工藝參數的變化。

(2) 加量時，入爐氧氣流量、入爐煤漿流量的調節應同步進行。加量操作應緩慢謹慎，并密切觀察氧氣總管壓力、氧煤比、系統壓力、氣化爐液位、碳洗塔液位、脫氧水泵電流等工藝參數的變化。

(3) 加減量操作過程中，各跳車聯鎖應經專業領導審核批準，不得隨意旁路。

(4) 當兩套氣化裝置同時運行時，氣化裝置在減負荷的過程中，應根據氧氣總管壓力的變化決定停車時間。當氣化裝置負荷減至預案中規定數值后，氧氣總管壓力繼續下降至7.80 MPa時，第一時間停止與跳車氧泵相對應的氣化裝置。當氧氣總管壓力下降至7.60 MPa時，停止第二套氣化裝置。

5 結語

在生產實踐的過程中，同一生產裝置突發事件產生的原因各不相同，應急處置措施千差萬別。遇到突發事件，應該沉著冷靜，靈活應用所掌握的專業知識，作出科學合理的應急處置，將事故損失降到最低。