多元料浆气化炉调试过程中出现的问题及处理方案

2014-04-03赵伯平陕西陕化工煤化集团化肥公司渭南714100

化工设计 2014年4期

赵伯平陕西陕化工煤化集团化肥公司渭南714100

某公司A系列多元料浆气化装置调试工作历时一个多月，顺利实现调试投料任务，为公司煤化工项目首套合成氨系统全线贯通打下了坚实的基础。期间出现的问题和处理办法汇总，供同行参考。

1 氧气系统出现的问题及处理

1.1 氧气系统管线可能发生燃烧爆炸事故

气化工段的氧气管线内流动的介质为浓度大于99.6%的高压纯氧，流动速度极高。如果管道内残存铁锈、沙粒、焊瘤，氧气在流动的过程中会高速碰撞上述杂质并将其席卷带走，造成颗粒之间、颗粒与管道壁之间、颗粒与氧气之间的摩擦和碰撞。摩擦和碰撞所做的机械能会转变为热能，由于上述杂质颗粒被导热系数极小的高压纯氧包围，所以存在蓄热，从输氧管道的燃烧机理可以看出，尤其是铁粉在常压条件下着火温度为300～600℃，高压时着火温度更低。当这种蓄热达到该工况下可燃物的着火温度时，杂物在管道内自发燃烧，管道局部温度升高，管壁发红，引发燃烧或爆炸事故。所以氧气系统的管道在安装前后需进行严格要求的酸洗、冲洗、吹扫、脱脂等清洗工作，避免引氧操作过程中发生意外。

1.2 引氧操作过程中设备及氧气系统管线可能发生介质刺漏事故

引氧操作是一个由常压操作到高压操作的过程。在升压过程中会突然刺漏，对人员造成伤害。

1.3 氧气放空流量调节阀动作不正常可能造成氧气放空量无法控制

由于阀门制造质量问题，在引氧前阀门调试过程中，氧气放空流量调节阀出现爬行现象，致使中央控制室阀位显示与现场阀门实际开度不符(即中央控制室指令该阀开3%，而现场该阀接到指令后却不动作，数分钟后突然开至30%)，导致氧气放空流量突然增大，给引氧操作带来极大的安全隐患。

1.4 问题解决方案

1.4.1 防止氧气系统管线发生燃烧爆炸事故的方案

(1)氧气系统管线安装前后，严把质量关，努力做好氧气系统管线及管件的酸洗、冲洗、吹扫、脱脂等工作。

(2)所有参与开车工作的人员必须服从开车领导小组的统一指挥和领导。

(3)引氧操作前中央控制室指挥人员统一指挥现场所有工作人员撤离至危险源100m以外，通过监视摄像，察看人员撤离情况。

(4)引氧操作时相关区域内不得滞留任何人员，放置重要物品。

(5)所有操作人员培训合格，能够熟练进行正确的工艺操作，掌握安全防护技能。确认现场处置预案方案已下发并全员学习。

(6)消防及救护部门待命，具备随时实施救援的条件。

(7)在气化炉接收氧气或正常生产过程中，DCS显示氧气流量突然增大，合成气流量下降，现场氧气管线出现明显着火现象，中央控制室操作员迅速关闭所有氧气阀门，立即联系调度通知空分关闭氧气外送切断阀;做好氮气置换准备工作。并按相关规定处理救护。待火熄灭后，通知空分打开氮气入氧气系统管线置换阀对氧气系统管线进行置换处理。待确认现场安全后方可允许相关人员进入现场进行处理。

1.4.2 解决引氧操作过程中设备及氧气系统管线发生介质刺漏事故的方案

(1)引氧操作前用氮气按照由低压到高压逐步升压查漏的方法，严把质量关，做好氧气系统设备及管道的查漏工作。

(2)在引氧操作过程中发生泄漏事故的处理方案:氧气泄漏时，人员要迅速撤离泄漏污染区至上风处，并对污染区进行隔离，切断周围火源;在做好个人防护时，准备好消防器材、检测仪器，两人以上到现场查看泄漏情况、扩散程度。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，避免与可燃物或易燃物接触;如果泄漏较小时，应立即在泄漏源周围设立警戒线，禁止无关人员和机动车辆进入，同时，创造条件对泄漏源进行合理通风，加速扩散，还可接临时氮气管对泄漏源进行稀释。立即汇报总调和车间领导(或值班人员)，安排维修人员采取措施，尽可能消除泄漏源;如果泄漏较大时，关闭进装置氧气切断阀，停止引氧操作。空分装置氧气放空，同时汇报总调和车间领导(或值班人员)，管理人员应组织力量进行处理。

1.4.3 解决氧气放空流量调节阀动作不正常、氧气放空量无法控制的方案

(1)在引氧操作进行前，现场打开氧气管线充压氮气压力调节阀前后手动阀，设定压力为8.3MPa投自调。打开备用炉氧气入单炉系列切断阀与氧气流量调节阀之间的氧气管线充压阀前手动阀及备用炉氧气放空阀后手动阀。

(2)现场操作员撤至楼道后，中央控制室操作员打开氧气管线充压阀，给备用炉氧气入单炉系列切断阀与氧气流量调节阀之间的氧气管线充压。

(3)当备用炉氧气入单炉系列切断阀与氧气流量调节阀之间的氧气管线压力升至0.3MPa后，关闭氧气管线充压阀。并指令现场操作员关闭备用炉氧气入单炉系列切断阀与氧气流量调节阀之间的氧气管线充压阀前手动阀后，现场操作人员撤离。

(4)待确认现场工作人员全部撤离后，打开备用炉氧气放空阀。确认备用炉氧气放空阀打开后，缓慢打开氧气流量调节阀，手动控制氧气流量调节阀，使总管氧气放空流量＜500Nm3/h。

(5)保持总管小流量低压力氧气放空24h后，关闭氧气流量调节阀，联系调度关闭空分工段氧气总阀，通过氮气充压管线给氧气管线缓慢充压至5.0MPa后，停送氮气。

(6)再联系调度打开空分工段去气化界区氧气总阀逐步缓慢升压，由空分进行放空并调节压力，控制升压速率小于0.1MPa/min，氧气总管压力逐步控制在8.0～8.3MPa。

(7)升压同时手动控制氧气总管放空流量调节阀，缓慢稳定地逐步增大氧气放空量，可逐步将氧气放空量分别加至20000Nm3/h、40000Nm3/h，对系统能力进行验证确认。

(8)引氧成功，系统稳定，工艺指标确认合格、现场安全，相关人员进入现场进行氧气管线冷紧工作。

(9)氧气总管引氧操作结束后关闭。打开备用炉氧气入单炉系列切断阀与氧气流量调节阀之间的氧气管线充压阀前手动阀及备用炉氧气放空阀后手动阀。

2 烧嘴冷却水系统出现的问题及处理

2.1 出现的问题

为保证气化炉在运行过程中工艺烧嘴冷却水盘管及冷却水夹套不缺水、断水，设置了烧嘴冷却水泵自启动连锁:烧嘴冷却水事故阀打开进行连锁;烧嘴冷却水进出口流量差的绝对值高高气化炉跳车联锁;烧嘴冷却水进口流量低低气化炉跳车联锁;烧嘴冷却水出口温度高高气化炉跳车联锁;烧嘴冷却水系统紧急停车按钮按下气化炉跳车联锁。

在气化炉联锁调试过程中因烧嘴冷却水系统故障气化炉跳车两次。第一次空试因烧嘴冷水泵运行泵跳车备用泵自启动时间过长，造成烧嘴冷却水泵出口管线水压低，导致烧嘴冷却水进口流量低低气化炉跳车。第二次试运行投料成功数天后，系统晃电烧嘴冷却水泵电源切至事故电源供电，烧嘴冷却水泵启动期间烧嘴冷却水紧急补水阀没有及时打开，导致烧嘴冷却水进口流量低低气化炉跳车。

2.2 问题产生的原因

经查阅有关资料，参与试车的工程技术人员讨论分析产生的原因:①烧嘴冷却水泵尽管设置了自启动功能，但是因泵出口压力低低连锁启动值设计偏低，备用泵启动后，气化炉已因烧嘴冷却水进口流量低低联锁跳车;②烧嘴冷却水泵启动时间过长，备用泵启动后，气化炉早已因烧嘴冷却水进口流量低低联锁跳车;③烧嘴冷却水紧急补水阀开启时间过长，系统水压不能得到补充，导致烧嘴冷却水进口流量低低气化炉联锁跳车;④烧嘴冷却水进口流量低低气化炉跳车联锁设计值过高。

2.3 解决方案

(1)提高烧嘴冷却水备用泵因运行泵出口压力低低连锁启动值。

(2)将烧嘴冷却水备用泵软启动改为硬启动，缩短备用泵自启动时间。

(3)缩短烧嘴冷却水紧急补水阀开启时间，使烧嘴冷却水系统的水压得到及时的补充。

3 锁斗系统出现的问题及处理

3.1 锁斗系统运行简述

锁斗系统的运行由一套逻辑联锁程序控制。每个工作循环周期为19 min。具体的排渣过程:

(1)收渣时间到，锁斗入口阀关闭，锁斗循环泵入口阀关闭，锁斗循环泵循环阀开，锁斗循环泵自循环运行。当确认锁斗入口阀关闭后，锁斗泄压阀打开对锁斗泄压。锁斗压力显示小于0.18MPa时锁斗泄压管线冲洗水阀打开，对锁斗泄压管线冲洗，冲洗干净后自动关闭锁斗冲洗水阀及锁斗泄压阀。

(2)当锁斗冲洗水罐液位高报时，关闭渣池溢流阀，打开锁斗排渣阀和锁斗冲洗水阀，依靠锁斗冲洗水罐内低压灰水的位差将锁斗内的灰渣排入渣池，由捞渣机捞出装车外运。打开锁斗排渣阀和锁斗冲洗水阀的同时再次打开锁斗泄压阀及泄压管线冲洗水阀，对泄压管线进行二次冲洗，冲洗干净后自动关闭锁斗泄压阀及泄压管线冲洗水阀。

(3)当锁斗冲洗水罐液位低报时，关闭锁斗排渣阀及锁斗冲洗水阀并激发渣池溢流阀计时器开始计时，5 min后打开渣池两溢流阀。捞渣机顶部较清洁的灰水溢流至渣池。

(4)当锁斗顶部液位开关高报时，打开锁斗充压阀，用脱氧灰水泵来的高压灰水对锁斗充压。气化炉与锁斗压差指示小于0.18MPa时，关闭锁斗充压阀。打开锁斗入口阀，在整个运行过程中锁斗安全阀处于常开状态，锁斗具备接受灰渣条件。锁斗循环泵入口阀开，循环阀关。整个锁斗系统进入下一轮收渣阶段。

3.2 锁斗系统出现的问题

气化炉锁斗系统试运行到排渣阶段时，打开锁斗排渣阀和锁斗冲洗水阀后，锁斗冲洗管线震动大。

由于气化炉锁斗系统运行至收渣阶段的时候，锁斗安全闸阀、锁斗入口阀打开后，会有少量的气体随灰渣进入锁斗。收渣时间到，锁斗入口阀关闭，锁斗循环泵入口阀关闭，锁斗循环泵循环阀开，锁斗循环泵自循环运行。当确认锁斗入口阀关闭后，锁斗泄压阀打开对锁斗泄压后，锁斗内仍然残存少量的气体。当锁斗冲洗水罐液位高报时，关闭渣池两溢流阀，打开锁斗排渣阀和锁斗冲洗水阀，依靠锁斗冲洗水罐内低压灰水的位差将锁斗内的灰渣排入渣池时，就会产生水击现象，引起锁斗冲洗管线震动。如果在锁斗系统进入充压阶段前不把这部分气体排出，随着时间的推移，锁斗排渣时产生的水击现象会越来越严重。

3.3 解决方案

(1)在锁斗冲洗管合理分布减震装置。

(2)修改锁斗系统运行程序。将其运行程序改为:收渣时间到，锁斗入口阀关闭，锁斗循环泵入口阀关闭，锁斗循环泵循环阀开，锁斗循环泵自循环运行。当确认锁斗入口阀关闭后，锁斗泄压阀打开对锁斗泄压。锁斗压力显示小于0.18MPa时锁斗泄压管线冲洗水阀打开，对锁斗泄压管线冲洗，冲洗干净后自动关闭锁斗冲洗水阀及锁斗泄压阀。

当锁斗冲洗水罐液位高报时，关闭渣池溢流阀，打开锁斗排渣阀和锁斗冲洗水阀，依靠锁斗冲洗水罐内低压灰水的位差将锁斗内的灰渣排入渣池，由捞渣机捞出装车外运。打开锁斗排渣阀和锁斗冲洗水阀的同时，再次打开锁斗泄压阀及泄压管线冲洗水阀对泄压管线进行二次冲洗。

当锁斗冲洗水罐液位低报时，关闭锁斗排渣阀及锁斗冲洗水阀并激发渣池溢流阀计时器开始计时，5min后打开渣池两溢流阀。捞渣机顶部较清洁的灰水溢流至渣池。

当锁斗顶部液位开关高报时，关闭锁斗泄压阀及泄压管线冲洗水阀。打开锁斗充压阀用脱氧灰水泵来的高压灰水对锁斗充压。气化炉与锁斗压差指示小于0.18MPa时，关闭锁斗充压阀。打开锁斗入口阀，在整个运行过程中锁斗安全阀处于常开状态，锁斗具备接受灰渣条件。锁斗循环泵入口阀开，循环阀关。整个锁斗系统进入下一轮收渣阶段。

4 煤浆输送系统出现的问题及处理

4.1 出现的问题

(1)在多元料浆气化炉调试时，已经进入冬季，气温较低。多元料浆气化装置较为关键的机泵之一高压煤浆泵因机泵自身所配油加热器故障，出现驱动液、润滑油流量低现象。

(2)高、低煤浆泵以及煤浆储备槽周围的煤浆导淋地沟太浅、太窄。在冲洗高低煤浆泵及其出口管线时，极易出现堵塞现象。

4.2 解决方案

(1)在高压煤浆泵油箱底部加装蛇形盘管，并配置温度自动调节机构。当高压煤浆泵自身所配置的油加热器出现故障时，利用系统内的低压蒸汽对油加热。

(2)在气化炉调整负荷前，通知操作人员到场监视其驱动液、润滑油流量的变化，根据变化及时采取相应处理措施，保证需要的流量。防止高压煤浆泵、气化炉跳车。

(3)加宽、加深地沟。在冲洗管线时，注意调整煤浆泵的转数，使煤浆泵出口的流量与地沟的大小相匹配。杜绝堵塞现象的产生。

5 灰水处理系统出现的问题及处理

5.1 出现的问题

(1)多元料浆气化炉调试过程中，一台气化炉投运，70m3/h煤浆量满足单系统满负荷生产需求。在满负荷运行状态下，气化系统开一台磨机、一台气化炉、一套灰水处理和除氧装置，单炉用水量基本控制在420m3/h左右。但气化炉运行至目前，存在的主要问题是气化系统用水量过剩，灰水处理系统外送水量过大。

(2)多元料浆气化炉调试过程中，脱氧水槽顶部蒸汽放空量过大。

(3)多元料浆气化炉调试过程中，真空带式过滤机灰渣出口料斗进场堵塞，造成排渣不畅。

(4)过滤机给料泵备用泵易出现盘车困难现象。其出、入口管线易出现堵塞现象。

(5)真空带式过滤机操作单元的真空泵备机过长时易出现抱轴现象。

5.2 问题出现的原因

(1)灰水处理系统外送水量过大的原因:沉渣池按原设计是将过剩的污水外排至供水污水处理工段的，但由于当时供水车间污水处理系统施工未完，与厂部协商后进行了工艺技改，将沉渣池过剩的污水排至气化灰水处理工段澄清槽内，进行水处理后返回到气化水系统循环使用。过滤机工段的滤液水按原设计工艺是送往磨煤水槽进行废水再利用，多余的水经磨煤水槽溢流管溢流至雨水井外排。但气化开车后，迫于环保压力，为此气化车间也进行了水路技改，从滤液槽增设配管至澄清槽内，这样在磨煤水槽水量过剩时可以将一部分水返至澄清槽内，进行水处理后返回到气化水系统循环使用。碳洗塔塔盘冲洗水变换来的冷凝液量未能达到设计要求，不能满足生产需要，还需一定量的热密封水补充。以上三个因素的影响导致灰水处理系统外送水量过大。

(2)脱氧水槽顶部蒸汽放空量过大的原因:由于灰水处理系统低压闪蒸操作单元产生低压闪蒸气温度过高，气量过大。导致脱氧水槽内部分液体气化，产生大量气体。

(3)多元料浆气化炉调试过程中，真空带式过滤机灰渣出口料斗经常堵塞，造成排渣不畅的原因:经分析认为过滤机灰渣出料口原设计的宽度大于运渣车的宽度，经常有少量的灰渣不能进入灰渣车，造成污染。迫于环保压力，对此作了改进，缩短灰渣出料口的宽度，使之小于渣车的宽度。由于原设计的过滤机灰渣出料斗是分体式的，在其连接处容易积灰。随着时间的推移，出渣口的宽度会逐渐减小，造成堵塞。

(4)过滤机给料泵出入口管线弯管、平管较多，当渣水中固体颗粒含量较高，渣水流速较低时，会在弯管处沉积堵塞管线。过滤机给料泵备用期间，由于停泵前未用原水冲洗，泵内存有灰渣，堵塞叶轮、叶轮与泵壳之间的空间，导致备用泵无法正常启动。

(5)真空带式过滤机操作单元的真空泵密封水为原水，当真空泵长期备用时，会因密封水中钙、镁离子化合物堆积的影响，产生抱轴现象。