多喷嘴气化炉常见问题的判断技巧及处理措施

孔德升，王文刚，吕士国

(新能凤凰〔滕州〕能源有限公司　山东滕州　277527)



多喷嘴气化炉常见问题的判断技巧及处理措施

孔德升，王文刚，吕士国

(新能凤凰〔滕州〕能源有限公司山东滕州277527)

摘要根据多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置投料以来出现的渣口堵塞、洗涤冷却水管堵塞、气化炉合成气出口积灰堵塞、锁斗冲洗水罐液位反弹和高压煤浆泵垫缸等常见问题，总结出简易的判断方法并提出相应的处理措施。经不断攻关、改进，装置实现了105%负荷常态化运行，碳转化率由98%提高至99%。

关键词多喷嘴对置式水煤浆加压气化常见问题处理措施

Judgment Skills and Handling Measures of Common Problems of Multi- Nozzle Gasifier

Kong Desheng, Wang Wengang, Lu Shiguo

(Xinneng Fenghuang 〔Tengzhou〕 Energy Source Co., Ltd.Shandong Tengzhou277527)

AbstractIn connection with common problems of multi- nozzle coal- water slurry pressurized gasifier since start- up, such as slag notch blocking, scrubbing- cooling water pipe blocking, dust deposition blocking at outlet for syngas from the gasifier, rebound of liquid level of lock hooper washing water tank and high- pressure coal slurry pump trouble, simple adjustment methods are summed- up and relevant handling measures are suggested. After continuous tackling key problems and improvement, the normalizing operation at 105% load of the plant is realized, carbon conversion ratio is increased from 98% to 99%.

Keywordsopposed multi- nozzlecoal- water slurry pressurized gasificationcommon problems

handling measures

新能凤凰(滕州)能源有限公司700 kt/a甲醇装置采用多喷嘴对置式水煤浆加压气化工艺制取原料气。该装置自2009年12月开车以来，出现了一些异常工况，通过经验总结和技术攻关，目前装置运行稳定，已实现105%负荷常态化运行，碳转化率由98%提高至99%。

1巧用压差区分事故原因

气化炉渣口压差是监控气化炉运行情况的重要参数之一，而造成渣口压差升高的因素有渣口堵塞、洗涤冷却水管堵塞、气化炉合成气出口管线堵塞、锁斗上部架桥等。一般可通过分析渣样和水煤气成分来区分引起渣口压差升高的具体原因，但由于锁斗每隔30 min排渣1次，渣样分析对工况的反映存在滞后现象；水煤气成分变化虽灵敏，但水煤气成分变化时，往往渣口堵塞已较严重。因此，应加强运行数据的收集和整理，通过分析对比气化炉炉膛压力、锁斗压力及合成气出口压力的变化趋势来判断事故原因。

(1)当锁斗与气化炉炉膛压差、锁斗与合成气出口压差均不变，而渣口压差升高时，可判断为渣口或洗涤冷却水管堵塞。渣口堵塞时，伴有水煤气中CO2含量降低、CO含量升高的现象，可采取提温熔渣的处理措施，一般8 h后工况便可恢复正常。洗涤冷却水管堵塞时，水煤气成分一般无明显变化。

(2)当锁斗与气化炉炉膛压差不变，而渣口压差、锁斗与合成气出口压差升高时，可判断为合成气出口管线堵塞。发生此类事故时，可通过改变煤种配比、改善气化炉运行工况、提高系统水质和调整气化炉液位的方法避免合成气出口处细灰持续积累，随系统长时间运行(特别是系统压力波动较大时)，积灰会被合成气流冲走而疏通。

(3)当渣口压差升高，而锁斗与气化炉炉膛压差和锁斗与合成气出口压差同时降低时，可判断为锁斗上部架桥。发生此类事故时，伴有气化炉出口黑水温度升高、锁斗上部温度升高、锁斗循环水温度升高、锁斗压力降低和锁斗循环水量减小(严重时，流量可降至零)现象。架桥程度较轻时，反转破渣机即可疏通；架桥程度较严重时，可多次反冲和正冲破渣机，处理效果也十分明显。

2开工抽引消音器堵塞判断

开工抽引系统是气化炉的重要辅助设施之一，起到建立炉膛真空度、调整火焰长度、防止安装或拆除工艺烧嘴时回火伤人和控制气化炉升温和降温速率的作用。随着装置运行周期的延长，开工抽引系统逐渐表现出真空度低和蒸汽消耗量大等问题，且当蒸汽消耗量增加至一定程度后，出现气化炉内有蒸汽冒出、出消音器的蒸汽夹带黑灰的现象，拆检消音器发现其内件几乎被细灰堵死。经分析，其原因是气化炉运行时带灰现象较严重，停车投用开工抽引器时，合成气出口处的积灰被负压抽出并随抽引蒸汽进入消音器，由于消音器结构复杂，细灰被拦截并积累。

优化措施：选用优质煤种和控制适宜的炉温，避免高炉温或渣口堵塞时产生的细灰增多；运行时，气化炉液位控制不宜过高，防止带水、带灰；每次停车后，清理合成气出口处的积灰；停车建立负压时，抽引蒸汽加量应缓慢；出现消音器堵塞现象时，将抽引蒸汽量提高至最大值，进行吹扫疏通。

3高压煤浆泵垫缸的判断及处理

在生产过程中，煤浆质量差易造成高压煤浆泵垫缸(进、出口单向阀球形阀芯被煤粒卡住)，其表现为煤浆流量降低、水煤气气量大幅下降、系统压力降低、甲醇产量减少和气化炉炉膛温度升高。此时，可通过对比高压煤浆泵电流的变化,快速分辨事故原因：进口单向阀卡住时，高压煤浆泵电流降低；出口单向阀卡住时，高压煤浆泵电流升高。判断出垫缸的缸头后，通过提高高压煤浆泵的转速并敲击卡住的单向阀，可在较短的时间内使泵恢复正常运行。

4混合器积灰堵塞

混合器积灰通常是由于所用煤种灰分含量过高、操作炉温过高、原料煤黏温特性差导致渣口堵塞严重、气化炉液位过低和混合器加水水质差等因素所造成，其判断依据为混合器压差增大、气化炉压力逐渐升高、水洗塔压力逐渐降低。

处理方法：通过调节原料煤配比、降低气化炉操作温度、提高气化炉液位和增大水洗塔底部黑水量的方法，阻止混合器进一步积灰堵塞。一般的堵塞现象随系统长时间运行或系统压力波动后自行疏通，但严重的积灰将造成多个运行系统压力偏差过大，需采取必要的处理措施。实践证明，全关混合器加水阀可在短时间内疏通混合器积灰，一般20～30 min便可明显改善积灰情况。

5锁斗冲洗水阀前单向阀阀头断裂

在运行过程中，A锁斗突然出现排渣时锁斗冲洗水罐液位下降缓慢、排渣后锁斗充压困难的现象。通过对比运行参数发现，在锁斗排渣过程中，其内部真空度远高于正常工况，锁斗再次加满水后，充压速率恢复正常。因此，判断为锁斗冲洗水管线出现堵塞，造成锁斗排渣时进水量少于排水量，排渣结束时锁斗尚未充满即进入充压阶段。由于锁斗冲洗水管线上只有锁斗冲洗水阀和单向阀，先检查锁斗冲洗水阀开关正常后，直接拆检单向阀，发现单向阀阀头断裂卡住，阻碍了冲洗水进入锁斗。更换单向阀阀头后，锁斗系统恢复正常，但在排渣结束时，总会发出单向阀阀头撞击声。观察锁斗系统排渣情况发现，锁斗出口阀关闭后，冲洗水的动能转变为静压能，而锁斗泄压阀关闭时间早于锁斗冲洗水阀，使锁斗内的压力通过冲洗水管线释放，单向阀起止逆作用，导致阀头与阀座发生撞击。

处理措施：增大锁斗冲洗水阀气源压力，缩短其关闭时间，同时延长锁斗泄压阀关闭时间。处理后，单向阀再未出现撞击和损坏现象，排渣时锁斗的振动现象也明显减轻。

6锁斗冲洗水罐排渣液位反弹

自开车以来，C锁斗冲洗水罐存在排渣后液位反弹过高的问题，每次排渣用的实际冲洗水量仅为锁斗冲洗水罐液位的30%(即14.0 m3/h)。为保证锁斗内灰渣能够完全排出，设计冲洗水量为一个锁斗的容积(即23.5 m3/h)，实际冲洗水量仅为设计值的50%，造成部分灰渣不能排出锁斗，在锁斗出口阀关闭过程中引起阀芯磨损。

原因分析：锁斗冲洗水罐气相一路通过溢流管线与渣池连通，溢流管线深入渣池液面形成水封；另一路通过放空管线与大气相连，放空管线本不容易堵塞，但放空管线设有1只碳钢材质的阻火器，在潮湿的环境下容易生锈，在排渣等发生振动时，生锈垢片脱落导致放空管线被堵塞，隔绝了锁斗冲洗水罐与大气相通。排渣时，锁斗冲洗水罐液位下降，在锁斗冲洗水罐内部形成负压，液位假指示，在短时间内便可降至10%以下，锁斗出口阀接到联锁信号过早关闭，造成锁斗排出的真实水量偏少。拆检阻火器，发现已几乎全部堵塞。对阻火器进行清理后，锁斗冲洗水罐在每次排渣时排出的水量可满足工艺要求。

7结语

简易、准确的判断和高效的处理方法是系统装置“安、稳、长、满、优”运行的重要保障。经不断攻关、改进，新能凤凰(滕州)能源有限公司的多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置运行周期不断延长，各项指标均达到先进水平，展现出国产煤气化卓越的技术优势和发展潜力。

(收到修改稿日期2014- 08- 06)

中图分类号：TQ546.2

文献标识码:B

文章编号：1006- 7779(2016)02- 0061- 02

作者简介：孔德升，从事技术管理工作；ds519520@163.com。