激冷水系统对德士古废锅流程气化炉运行的影响

徐广伟， 马玲玉

(神华宁夏煤业集团甲醇分公司， 宁夏银川 750001)

自2007年6月德士古废锅流程3#气化炉投料后，到2008年4月，3台气化炉共投料83次，其中因“煤浆流量低低”而引起的气化炉联锁停车41次，在气化炉非正常停炉中所占比例高达49%，气化炉最长运行时间只有27 d，且当时气化炉最高负荷为17 m3/h，仅占满负荷的62.5%；另外，气化炉结渣问题主要表现为辐射废锅内层水冷壁挂渣，使辐射废锅的中心通道减小，最终堵塞，气化炉内煤浆燃烧后的残渣无法排出，迫使系统停车。2008年是气化系统结渣最严重的一年，因为结焦问题系统停车20次，气化装置运行负荷仅为原设计的62%，最长运行时间为13 d，最短运行时间仅为2 d。通过一系列的改造，气化装置A类(产品甲醇不中断)运行188 d，B类(24 h内出产品甲醇)运行286 d，气化炉单炉运行周期最长163 d。在取得成绩的同时，气化装置也存在一些问题，尤其是引入激冷水系统后，对后续工段的影响较明显。

1 对闪蒸系统的影响

1.1 现象

从闪蒸系统运行的数据情况来看，高压闪蒸汽去火炬的放空阀位PV-307由原来的12%左右到现在开度基本在55%左右，主要是碳洗塔去高闪一路黑水温度的提高所致；其次是闪蒸汽换热器列管堵塞，引起换热量下降，从而导致闪蒸汽放空量较大。气化炉废锅段激冷水加入前，碳洗塔出口粗煤气平均温度在172 ℃，而激冷水加入后温度在192 ℃，上升较为明显，因此为了维持闪蒸系统的压力，只能通过增大PV-307阀位来释放闪蒸汽的量，从而保证闪蒸系统的稳定运行，这样一来排往火炬的闪蒸汽量增大，而且闪蒸汽中水分较多，大量闪蒸汽带到火炬系统会影响火炬的正常运行；特别在冬季，过多的水分常常会使火炬熄灭，且难以点燃，对环境影响较大。由于激冷水的加入，造成碳洗塔与辐射废锅底部黑水温度升高，这两部分黑水进入闪蒸系统后，对进入闪蒸罐的弯管影响较大，造成管线频繁磨穿，而闪蒸罐入口管线一旦泄漏，不仅会使碳洗塔和锁斗的黑水泄漏，污染设备和环境，还会导致频繁切换闪蒸罐，增加员工的工作量。

1.2 整改措施

通过查看高压闪蒸罐的设计压力数据，适当上调高压闪蒸罐压力，由原来的0.25 MPa上调至0.30 MPa，尽可能降低闪蒸汽放空阀PV-307的阀位，但这样会造成碳洗塔补水(由高压灰水泵送来的水经过闪蒸汽换热器换热后送往碳洗塔)温度的提高，从而加剧碳洗塔出口粗煤气温度的提升，使闪蒸效果进一步降低。为了保证长期生产，将高压闪蒸罐中的一部分闪蒸汽引至E-153，使其降温后再放至火炬(说明E-153A/BS主要是为真空闪蒸汽降温的换热器，平时E-153只投用其中一台即可以满足日常生产需要，备用换热器利用较少)。

由于高压闪蒸罐入口管线频繁被磨穿，故对高压闪蒸罐的入口管线进行了改造。根据气化炉滴水檐处耐冲刷的捣打料性质，在高压闪蒸罐入口管线受冲刷易泄漏的地方加入防腐蚀、耐冲刷的保护盒。

经过1个半月的试验，弯管处仍出现了泄漏，继而采取第2种方法来解决此类问题，即将高压闪蒸罐入口管线改为直角式。将弯管该为直管后，从高压闪蒸罐入口的水经过直角缓冲后进入闪蒸罐，对管线的冲刷减少了，降低了管线被磨穿的概率，系统运行半年来，未出现管线磨穿情况，问题得到了解决。

2 新增激冷水泵P-503的稳定性

2.1 现象

通过激冷水对辐射废锅拐点温度及对流废锅出口温度的影响得知：在气化炉运行后期，拐点温度及对流废锅出口温度对激冷水的依赖性非常大；如果新增激冷水泵P-503在紧急情况下出现不打量或者停机，将会出现对流出口温度突涨达到联锁值，进而引起气化炉跳车。同时，由于激冷水的加入，系统每小时增加了15 m3(每台气化炉)外来水，既增加了用水成本，也增加了对废水的处理量。

2.2 措施

为了解决P-503紧急情况不打量或者停机的问题，从中压锅炉给水管线引一路备用激冷水与P-503泵出口汇合，同时在这根中压锅炉给水管线上增加1只远程控制阀门，可实现远程控制。在P-503泵出现故障时，中控能第一时间打开程控阀门，同时减小碳洗塔塔盘上水，确保激冷水不断水以供气化炉运行的需要，保证了激冷水系统的可靠性。

为解决系统用水量增加的问题，将系统内部的水重新进行了规划，增设了1台激冷水槽D-510，专门给激冷水泵P-503供水。由于变换系统汽提塔底液温度较高，可达120 ℃，如果直接将其送入激冷水槽，则会使激冷水槽内部温度升高，易引起激冷水泵汽蚀，影响泵打量，进而可能导致气化炉因对流废锅出口温度高而跳车，故在汽提塔底液进入激冷水槽前加一换热器，将汽提塔底液温度降到80 ℃后再送至激冷水槽，同时将灰水槽高压侧灰水引一路送至冷凝液槽用来补水，将空分冷凝液全部退出，不增加外来水。激冷水槽流程见图1。

3 对变换系统的影响

增加激冷水前、后碳洗塔出口温度及变换炉入口温度的变化见表1和表2。

图1 激冷水槽流程

表2 增加激冷水前、后变换炉入口温度的变化

由表1和表2可以看出：加入激冷水后，工艺气携带大量的水蒸气，导致碳洗塔出口温度平均上升20 ℃，从而使变换炉入口温度由原来的 185 ℃ 平均升至206 ℃，而且水汽比也有所提高，使变换反应加剧，导致变换床层温度较高，造成工艺对变换的调节弹性很小。

为解决以上问题，投用气体增湿器D-501入口原设计的中压锅炉给水TV-0502阀组，此阀组原设计为降低变换炉入口工艺气温度，此前变换炉入口温度一直在指标范围内，故未投入使用，使用的是中压锅炉给水，温度在102～110 ℃，压力在5.8～6.0 MPa，通过调节TV-0502阀适当降低变换炉入口的工艺气温度，洗涤液通过P-501送入激冷水罐，这样会形成闭环循环，不会造成中压锅炉给水的浪费。

4 对辐射废锅拐点的影响

气化炉增加激冷水后，气化炉各项运行数据有了较大的提升，但是同时出现了新问题：气化炉运行周期结束后，辐射废锅拐点下部积灰严重，堵塞工艺气流通通道，积灰高度3～5 m，厚度约 0.5 m，造成拐点处水冷壁磨损严重。2014年曾发生水冷壁磨漏事故，并且每次检修时清理难度较大，积灰清理时需先搭设架子再进人清灰，清理的飞灰容易造成人员窒息，易发生事故。分析其原因是激冷水与干灰接触后形成湿灰，逐渐黏结在水冷壁上水管线和外层水冷壁的斜面上，随运行时间的增加其面积逐渐增大。

4.1 现象

辐射废锅拐点处积灰严重，在气化炉连续运行70 d左右时，拐点通道处被积灰堵塞3/4，这样会引起气化炉压力升高，同时造成气化炉死区温度升高，进而影响气化炉稳定运行。

4.2 措施

为解决气化炉辐射废锅及通道拐点积灰严重问题，计划在拐点处引一路吹灰管线，对拐点处进行吹灰，防止粗煤气的灰粘在拐点处水冷壁上而堵塞通道，影响气化炉运行。

5 结语

气化炉加入激冷水后，气化炉运行周期明显延长，但汽包产汽量明显下降，对发电系统有一定的影响；另外，变换系统的调节难度加大，投用TV-0502阀组后效果不明显，且易使后面的汽提塔系统超压，存在一定的安全隐患。由于激冷水槽内部用水为汽提塔冷凝液与灰水槽灰水，其水质无法与锅炉给水相比，长时间运行会引起激冷水泵入口滤网堵塞，泵入口吸入量变少，引起泵汽蚀，导致激冷水泵打量不稳定，从而引起对流废锅出口温度的波动。