大型气化装置典型问题分析及对策

吴波

（兖矿内蒙古荣信化工有限公司，内蒙古达拉特旗014300）



大型气化装置典型问题分析及对策

吴波

（兖矿内蒙古荣信化工有限公司，内蒙古达拉特旗014300）

分别对水洗塔出口粗煤气电动闸阀、高温热水泵、闪蒸减压罐和偏心调节阀出现的问题进行了分析。指出优化工艺操作，控制好工艺指标，加强管理制度和必要的技术措施是解决问题的有效手段。

气化；问题；对策

某公司3 000 t/d甲醇项目气化装置，采用我国具有自主知识产权的华东理工大学和兖矿集团共同开发的新型四喷嘴对置式水煤浆加压气化技术，承担两项国家863课题，由华陆工程科技有限责任公司设计，中国化学工程第四建设公司承建，是目前同类型投入运行最大的气化装置。设置三套气化系统，两开一备，气化炉壳体内径φ3 600 mm，激冷流程，单台投煤量2 500 t/d，最大投煤量3 000 t/d，设计压力6.35 MPa；粗煤气洗涤采用混合器增湿、旋风分离和水洗系统；灰水处理采用三级闪蒸，真空过滤系统。该装置自2014年6月24日A炉投料试车，现在满负荷运行，生产稳定，各项指标均正常，经济效益非常可观，试运行期间出现的问题值得总结。

1　水洗塔出口粗煤气电动闸阀卡

1.1事故经过

2014年6月29日，A套气化炉运行5 d后，B套气化炉投料成功，阀门均压准备与A系统并气，但B系统合成气出口电动闸阀打不开。现场多人用增力杠杆试图开启，但直到将电动头一级齿轮齿牙掰坏也未打开，只得停止B系统运行。之后，把阀门电动头卸下，拆掉阀杆丝套，采用专用丝套加力的办法，试着将闸板提起，也未能成功，并且将阀杆轻度扭曲，部分螺纹受损，只能等整个系统停车再处理。当年10月系统全面停车检修期间，逐渐旋松阀盖周圈螺栓，闸板突然顶起，打开阀盖检查，确定闸板及其导轨并无损伤。

1.2原因分析

合成气出口粗煤气电动闸阀为楔式弹性单闸板阀，公称压力CL600，公称直径24″，制造厂家是中核苏阀。该闸阀阀杆端部未设置限位器，以防止阀门过度关闭。调查得知，安装调试期间专业人员未按要求认真操作，调试时，调定其关闭行程位置后，未按要求手动提升约1个螺距的高度，以防止阀门热态时关闭过紧，卡涩。阀门在冷态时关闭，热态打开，由于阀门公称直径大，阀杆、闸板受热膨胀量大，使闸板进一步压紧，增大闸板的关闭力矩，导致闸板楔住。当闸板卡在阀座中，使用增力杠杆将阀杆强行上提时，使闸板T形槽和阀杆变形，加重了闸板卡涩的力度。未设置闸阀中腔泄压装置，阀门中腔无法泄压以减轻阀门楔入阀体的力度，不利于开阀时省力。

1.3采取的措施

更换阀杆和电动头齿轮。重新确定阀体与阀盖的配合间隙，更换垫片进行回装、预紧固。电动头齿轮和阀杆清洗，涂抹润滑脂，保证电动头和阀杆有效润滑，并定期维护。重新调试，手动调定全开启位置时，电动头设定为全开；手轮调定全关位置后，上提闸板6 mm，电动头设定为“0”位。待系统送气后，阀体预热均匀，热紧阀盖螺栓。

吸取教训，停车期间，进行动作试验，测试其动作性能，防止锈蚀或有异物卡涩，系统投料前，先确定阀门能否正常开启。运行过程中，定期检查填料函、阀盖有无泄漏。驱动机构、阀杆螺纹处的灰尘污垢及时去除，定期润滑。建立设备维护记录档案，目前，某公司三套系统的合成气出口粗煤气电动闸阀均正常使用。

2　高温热水泵频繁损坏

2.1问题简介

高温热水泵的作用是将一级闪蒸系统的灰水输送到水洗塔内对粗煤气进行洗涤，它对气化系统的水平衡和热平衡起到重要作用。但在气化装置开车初期，该泵频繁发生轴承损坏，机械密封损坏、泄漏等事故，需倒泵检修。检修工作量大，费用高，设备管理难度增加，严重影响了生产和经济效益。

2.2分析及对策

蒸发热水塔塔盘结垢［1］、积灰堵塞，造成带水，系统阻力增大，操作工操作不熟练，操作压力极不稳定，所以高温热水泵的进口压力时高时低，泵转子窜动严重，设备震动值高，是导致高温热水泵频繁损坏的主要原因。

为此，公司严把气化煤质量，稳定煤质，防止灰水水质进一步恶化。要求药剂厂家选用合适的分散剂，跟踪分析灰水浊度，把灰水浊度降低到指标以下。调整分散剂的成分配比，控制灰水钙镁离子含量，逐渐稳定加药量，使灰水指标长期处于良好状态。优化变换气提塔操作，降低低温变换冷凝液的氨氮含量，减少塔盘结垢。将蒸发热水塔固阀塔盘的每一层塔盘的导向固阀每隔两排磨掉一排，减小塔阻力，有利于解决带水问题。

系统经过近1年的调整，灰水各项指标合格，蒸发热水塔塔盘结垢很少，操作压力稳定，泵转子无窜动现象，震动值符合要求，高温热水泵运行周期延长到3个月以上。

同时，将高温热水泵进口网孔φ2mm的过滤网改为网孔φ5mm的过滤网，后来又改为网孔φ8mm的过滤网。避免了过滤网积灰、结垢而堵塞，防止泵的入口压力过低使泵发生汽蚀。由于机封冲洗水为外管来脱盐水，压力为0.85MPa且不稳定，特改造了一套高温热水泵专供冲洗水系统，供水压力提高到泵前1.0 MPa，保证机封动静环的润滑和散热，延长了机械密封的寿命［2，3］。加强设备监控和工艺管理，避免操作的随意性。

通过一系列的技术措施和有效管理，消除了影响高温热水泵运行的不利因素，目前高温热水泵各项性能指标都达到了设计要求。

3　一级闪蒸缓冲罐底法兰磨漏

3.1工艺介绍

气化炉黑水经闪蒸角阀减压后进入缓冲罐扩容减压，然后再到蒸发热水塔塔盘解析出闪蒸汽（气）并回收热量。气化炉来黑水设计操作条件：压力6.35 MPa，温度247℃；蒸发热水塔设计操作条件：压力0.8MPa，温度175.2℃。因流体含固量高、温度高、闪蒸汽（气）量大、流度快，通过减压角阀后向下喷射能量大，由于缓冲罐罐体短，流体由角阀喷出后能量释放不完，对缓冲罐底垫板磨损极快，进而磨漏罐底法兰，每次倒炉都要更换垫板，也未必能坚持一个运行周期，如果罐底法兰磨漏需要停车处理，将对生产造成严重损失。

3.2事故经过

2015年12月6日气化装置A系统，黑水缓冲罐罐底法兰磨漏，灰水处理岗位三楼蒸汽弥漫，有毒有害气体高报，为保证生产安全，公司决定短时间停车，系统泄压、置换，缓冲罐底法兰外侧加20#δ30钢板临时补焊，维持系统运行。

3.3解决方案

待每套系统停车检修，缓冲罐的直管段由原来1 000 mm加长到1 800 mm。加长后的缓冲罐容量增加，流体向下喷射时能量得到充分释放，罐体下端可储存较多的水和灰渣，流体对垫板的冲蚀变成对水和灰渣的冲击，起到保护垫板的作用。改造后的缓冲罐垫板只有很轻微冲蚀，效果比较满意。

4　黑水管线流量调节阀后管件磨漏

4.1调节阀的选型

在第一级闪蒸，气化炉黑水从高压经过调节阀直接降到低压，由于在阀前已经有较大压降，必然闪蒸出大量闪蒸汽（气），在闪蒸汽（气）的推动下，流体流过调节阀节流元件的速度增大。一般的做法是将一级闪蒸调节阀分解为两只串连的调节阀，一只安装在气化炉黑水出口下一楼层，另一只靠近蒸发热水塔安装，经过每只阀后的压降相应减小，目的是减轻调节阀及其后面管件或设备附件的磨损。气化炉黑水调节阀一般为角阀，考虑到角阀占用空间大，费用高，一般通经较小，而某公司气化炉黑水管径较大，在气化炉投料前期和停车后期的系统压力小，为保证一定流量，第一只调节阀不适合使用角阀，某公司气化炉黑水管线第一只调节阀选用偏心调节阀，为上海大通自控设备有限公司制造，阀体材料CF8M+WC，阀芯材料316+WC。

4.2偏心阀的特点及出现的问题

该阀体近似一个圆筒形，阀芯球面的中心与阀轴旋转中心之间设计了一定的偏心距，当阀轴带动阀芯旋转时，阀芯球面相对阀体中心作偏心旋转，阀芯的柔臂发生弹性变形，使阀芯球面与阀座紧密贴合，达到可靠密封，所以该阀又称凸轮挠曲阀。由于阀芯存在凸轮偏心，可以减少阀座磨损，增加密封性能，即使阀内结垢或堵塞的情况下，也开闭自如。阀芯后部设有一个导流翼，有利于流体稳定流动，具有优良的稳定性。其次还有流量大、可调节范围广的优点，适合用于易产生摩擦、冲刷等含固体物料及黏度高流体，该阀在某公司使用效果良好，自投料生产以来至今未损坏。

但由于阀芯球面与流体形成一定夹角，流体流经阀门时被阀芯遮挡，流体改变流向，发生偏流，特别在限流操作时，偏流更严重，总是对阀后的法兰和管台一个侧面偏磨，磨损特别快，某公司2015年3月，阀后带径对焊法兰的法兰径磨漏，造成了停车事故。

4.3采取的措施

正常生产时该阀处于全开状态，不作为流量调节，只是在气化炉投料前和投料后系统升压初期，黑水未切换到闪蒸系统时，才作为流量调节使用，以控制气化炉液位。更换阀后法兰和管台，壁厚由SCH80增大为SCH120，为了便于以后更换，管台和管道间增加一对法兰，将来考虑更换为镍基耐磨件。停炉检修时注意检查该部位，及时处理，避免造成停车事故。

5　结语

随着工艺系统的不断完善，装置运行的安全性、稳定性大幅提高，经济效益显著增加，说明解决问题的方法正确。

［1］蔡可庆.蒸发热水塔结垢原因分析及解决措施［J］.化肥工业，2015，42（1）：53-55.

［2］王汝美.实用机械密封技术问答［M］.北京：中国石化出版社，2002：123.

［3］杨源泉.阀门设计手册［M］.北京：机械工业出版社，1992：225-128.

［4］张元，等.磨煤机煤粉管道抗磨弯头材质研究［J］.煤矿机械，2001，22（2）：20-23.

Typical problem analysis and countermeasure on large gasification equipment

WU Bo
（Inner Mongolia Rongxin Chemical Co.，Ltd.，of Yanzhou Mining Bureau，Dalad Banner Inner Mongolia 014300，China）

Separate analysis has been done on problems involving raw gas electric brake valve of water wash tower exit，hot water pump，flash tank and eccentric valve.It suggests the optimization of technical operation，control of technical index，reinforcement ofmanagement system and necessary technicalmeasures are effectivemeasures of solving the problems.

gasification；problem；countermeasure

TE966

A

1673-5285（2016）07-0121-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.07.030

2016－05-24

吴波，男（1967-），工程师，主要从事煤化工生产和管理工作，邮箱：wubo-6666@163.com。