壳牌煤气化除渣系统常见问题及分析

（大化集团大连碳化工有限公司，辽宁 大连116000）

大化集团大连碳化工有限公司30万t甲醇项目是采用壳牌(Shell)公司开发的干煤粉气化工艺。并于2010年开始生产出合格甲醇产品。在几年的运行过程中U1400除渣系统出现了各种问题，本文将对除渣系统出现的各种问题总结归纳并分析。

在气化炉中，煤粉与氧气、水蒸气反应后生成的大部分废固以熔渣的形式进入除渣工序。在运行中，为避免煤灰在水中累积，U1400除渣系统连续往水处理单元排水，灰水经初步处理后大部分回收利用，由P3305/3306泵向U1400补水。

1 工艺简介

在气化炉中，反应后生成的煤渣以熔渣的形式经下渣口沿壁掉进V1401中，熔渣在渣水的激冷下碎裂成密实的小颗粒，且开始往下沉降（P1401抽水帮助沉降），经破渣机X1401破碎后，进入渣收集罐V1402中；为保证激冷效果，在P1401出口用换热器El401换热，使渣水在V1401喷淋环前14TI0007/8的温度保持基本稳定。部分飞灰随喷淋环喷出的水被带人渣池中，形成灰水，为避免各种固体杂质在灰水中积累，用水力旋流器S 1403进行分离后，固含量的灰浆水送水处理单元进一步处理，同时由高压补水泵P 3305来提供补水。

当V1402和V1403处于隔离状态时，由14XV一0013加入V1402中部，当V1402收渣到一定时间后，V1402与V1403连通时，补水通过阀门14XV0014加入V1403底部。

V1403顶部灰水经P 1402进入V 1402，形成循环回路，确保渣能够顺利排到V1403中。当渣排放罐V1403接料完成后，V1402和V1403隔离开，然后 V1403泄压到0.025MPa以下，打开14XV0015、14XV0016，渣下到捞渣机T1401，并被捞起拉走。水由P1403泵送往水处理单元初步处理后回收利用。

V1403排渣完成后，将V1403隔离，通过低压补水泵P3306冲洗V1403及管线，将V1403隔离，通过P3306加满V1403、14XV0007充氮加压，待V1402收集渣后排渣。

2 V1402或V1403底部堵渣处理

堵渣就是较大的渣块在V1403和V1402锥底架桥，和碎渣一起停留在锥底影响下渣。因此堵渣通常时在破渣机参数出现较大波动时出现。从清理的渣型及组分推断，主要是渣屏累积结渣形成大块，脱落在渣池或以下部位架桥聚集，造成下渣困难。目前普遍认为渣流动性过好时，熔融渣在渣屏处堆积，在重力作用脱落形成大块渣。

在正常生产中，操作员主要根据破渣机运行参数、V1403和V1402连通时的静压差来判断V1402是否堵渣，根据V1403的液位变化速度最快的判断V1403是否堵渣。

V1402堵渣的解决方法有上压和下压法2种，主要是通过氮气和高压补充水调整V1403压力，使其低于或高于气化炉压力，通过压力差将架桥的渣破桥。V1403堵渣的解决方法有水力破桥和下压法2种，前者是通过P3305高压水在锥底破桥，后者通过P3306加部分水，通过氮气系统对V1403加压，通过压力差将架桥的渣破桥。

3 高压补水管线堵塞的问题

3.1 事故经过及处理

在渣排放罐V1403收渣过程中，主控发现V1401液位14LI0001最低点液位较往常降低3%～4%，14FV0004阀门开度变大。同时P3305回流阀门开度变大，现场检查，发现U1400工序各阀门导淋正常、现场无操作。此时排渣程序14KS0001运行正常，U1400工序各测量点数值正常。为保证V1401液位，操作人员关闭了由S1403去U1700阀门。由于14FIC0004流量表故障，暂时无法判断出现这种情况的原因，可能有：1）14FV0004阀门处堵塞；2）14XV0014阀门处堵塞；3）P3305泵出口压力不能达到要求。

现场观察，P3305出口压力正常。手动关闭14XV0014，打 开14XV0013，14LI00001液位增加速度正常，全开14FV0004，液位增加速度增快，这说明流量表14FV0004和14XV0013都没有问题，同时由于14XV0014和14XV0013后压力相同，原因初步确定为14XV0014去V1403连接管线堵塞。于是对这一问题进行初步处理：首先在渣排放罐V1403下渣结束，上水之前，先关闭14XV0013，打开14XV0014对管线进行冲洗。阀门14XV0014打开后，V1403液位没有变化。由于V1403锥形底，通常V1403底部液位上涨很快。为疏通管线，手动关闭14XV0013，通过调整调节阀开度20%、50%、100%，V1403液位始终没有变化可见堵塞比较严重，需要拆法兰疏通管线。

由于14XV0014管线补水主要是为了防止V1403锥底堵渣，因此决定拆V1403底部与14XV0014管线连接法兰，同时准备根据情况在原法兰连接处添加盲板以防影响排渣。

为防止高低压互串，停P3305泵，手动关闭14XV0013，打开14FV0004及其阀前导淋，至不再有水流出，确定14XV0013不内漏。然后等渣排放罐V403下渣结束后，拆开连接法兰，发现管线里全是煤渣，而且堵塞严重。打开14XV0014，法兰连接处没有变化，清理一段管线至弯头后，重复上述操作，管线依然堵塞；最终在弯头处切割管线，前后清理煤渣，最终发现补水管线水平完全堵死，长度约3m，垂直管线堵塞高度约80cm，经过几个小时的紧急处理，管线终于全部疏通完毕。将管线焊接，在排渣后拆盲板连接法兰投用，各项参数恢复正常。

3.2 原因分析和注意事项

3.2.1 对于上述事故，经查找各阀门及电机运行情况，发现P3305泵出现一次倒泵，P3305A/B泵倒泵时先关泵再开备用泵，此时V1402和V1403连通，14XV0014开、13XV0013关，分析原因是渣水倒灌进入14XV0014阀门所在管线。细渣和煤泥堵死了补水管线。

3.2.2 泵运行正常后，可根据V1401液位和回流阀门开度及P3305流量来判断高压补水管线补水情况，如流量失真，应检查电机电流和出口压力。倒泵时应先启用备用泵，运行正常后再倒泵。

3.2.3 我厂14XV0014阀后补水管线是由图1所示，其中V1403法兰连接水平管线较长，渣较易进入补水管线，而且难以冲出，有文献表明[1]补水管线高度高于V1403法兰连接处能有效处理这个问题。可考虑减短V1403水平管线。

图1 堵塞的补水管线（粗线为竖直管线）

3.2.4 14XV0014高压补充水是防止V1403堵渣最有效的措施，一旦堵管线塞通过水压不能疏通，两端高压将煤渣压实，只能靠人工清理，并具备一定的危险性。同时还存在一定的煤气化系统停车风险，所以一定要严格操作，做好预防。

4 流量表失真

事故经过及处理：主控发现P1401出口流量14FI0002流量突然由66kg/s左右降至38kg/s左右，由于此流量是气化炉跳车联锁，流量低一段时间后气化炉跳车。现场检查P1401相关管线导淋及阀门正常，联系仪表检查流量计硬件无异常。切换泵后14FI0002流量还是38kg/s左右，清理原运行泵过滤器发现少许煤泥，对流量影响不大。调节S1403旁路和对E1401并联操作，流量增加1～2kg/s，主控观测P1401泵循环管线上各温度点温度在正常范围内，循环冷却水调节开度基本不变，检测P1401泵电流在正常范围内，怀疑流量表失真，现场用超声波流量计在P1401出口取2点检测，检测流量分别为60.1kg/s，61.0kg/s，继续观察各点温度在正常范围内，因此确定为14FI0002失真。

由于U1400流量计测量渣水，高压补水流量14FI0004和去U1700单元流量14FI0001也出现过失真现象。这可以通过V1401液位（三个测量点）变化来判断及操作。

注意事项:对于上述事故，应首先检查阀门及电机电流，然后缓慢调试，观察流量及各温度点变化，必要时使用手持式流量计来测量。如流量计难以立即处理，应密切关注各参数。对于气化炉跳车联锁点14FI0002，应增加测量点，更有利于装置的平稳运行。

总之，除了外力影响，已正常运行的装置，其事故都可以避免、隐患可预防或消除。U1400除渣工序关系着整个气化装置长期稳定的运行。所以一定要对运行中出现的问题进行归纳总结，操作上关注各运行参数及关联变化趋势，把事故消除在初始阶段。

[1]徐存英.壳牌粉煤气化工艺渣水系统高压补水管线堵塞事故分析 [J].山东化工，2012，41(9)：111—113.