沉降槽出料不畅的原因及对策

李晓鹏

(新疆天业汇合新材料有限公司, 新疆石河子 832000)

水煤浆气化装置是将煤浆与空分送来的氧气通过烧嘴送入到气化炉内，进行欠氧燃烧。气化炉产生的水煤气经过气化炉水浴、合成气文丘里洗涤器以及洗涤塔，除去合成气中的飞灰送后工段进一步处理。气化炉和洗涤塔产生的气化黑水，经过高压闪蒸罐、低压闪蒸罐、真空闪蒸罐三级浓缩处理，黑水温度由230 ℃降至65 ℃左右。黑水与絮凝剂在管道混合器中混合后，进入沉降槽，实现渣水沉降分离。沉降槽底部含固量较高的细渣由过滤机给料泵送过滤机进一步处理，其上清液溢流进入灰水槽供系统循环利用。气化炉开车时，沉降槽设备罐壁的挂渣层以及气化黑水管线内的垢片脱落，进入过滤机给料泵，卡在叶轮内，造成沉降槽细渣出料不畅[1-2]。如此，过滤机给料泵进口管线的疏通检修频次升高，随着气化系统运行，沉降槽底部大块渣和细渣无法及时排除，造成沉降槽底部堵塞，电流升高导致超负荷跳停，甚至损坏，影响气化大系统运行。

1 沉降槽出料不畅的原因分析

1.1 发生管线堵塞时间

根据2020年8—10月气化生产运行沉降槽出料管线堵塞次数进行数据统计。2020年8月21日02:48:00，C套气化炉开车，沉降槽出料管线堵塞频次统计见表1。2020年9月23日03:41:00，B套气化炉开车，沉降槽出料管线堵塞频次统计见表2。2020年10月27日15:43:00，D套气化炉开车，沉降槽出料管线堵塞频次统计见表3。

表1 C套气化炉沉降槽出料管线堵塞频次统计

表2 B套气化炉沉降槽出料管线堵塞频次统计

表3 D套气化炉沉降槽出料管线堵塞频次统计

由表1至表3数据可以看出:沉降槽底部出料管线堵塞均发生在气化炉开车当日以及开车后的3～4 d。由此可以确定，沉降槽底部黑水出料管线堵塞与气化炉开车有关。系统内的结垢受温度影响脱落，进入沉降槽，从而堵塞过滤机给料泵，造成沉降槽出料不畅。

1.2 沉降槽底部出料固体物分析

在正常生产时，随机抽取物料做检测分析(见表4和表5)，黑水密度为1 050 kg/m3。

表4 黑水含固量 %

表5 黑水固体颗粒粒度分布 %

由表4和表5可以看出：沉降槽底部出料含固量在10%左右，其粒度分布为14目以上的占到了99.5%。正常运行状态下，不会造成过滤机给料泵不打量。

1.3 渣块来源分析

根据工艺流程设置，沉降槽底部出料管线连接过滤机给料泵进口。为了查找渣块来源，收集每次管线检修清理出的渣块，与装置检修时设备运行后的结渣比对。结果发现过滤机给料泵进口管线的渣块分为两种：一种呈薄片状，半圆形，厚度为2～5 mm，跟设备管线的垢片相吻合；另一种呈不规则硬块，大小不一，直径为30～100 mm，与检修黑水管线清洗出的渣块相似。由此可见，堵塞沉降槽底部出料管线的渣块来自原有系统设备壁附着的垢片、管线垢片、管线结渣、管线清洗残留渣块(见图1)。

(a) 管线垢片

这些渣块在系统检修完成后，随着水循环运行，被带入并沉淀于沉降槽底部。根据工艺流程图(见图2)可以看出:沉降槽内质量较大的颗粒物，在沉降槽耙灰器的作用下，沉淀于沉降槽中间底部。过滤机给料泵运行后，渣块随细渣流出，由于给料泵进口较小，此大块渣无法通过，进而堵塞给料泵，造成过滤机给料泵不打量。渣块的数量较多时，过滤机给料泵进口堵塞的概率和频次升高，同时也增加了现场检修次数。

1—沉降槽耙灰器；2—沉降槽溢流堰；3—沉降槽；4—沉降槽耙灰器耙板；5—沉降槽耙灰器刮泥板；6—过滤机给料泵；K1—沉降槽放料阀；K2—沉降槽排污阀；F1—过滤机给料泵进口管线冲洗水阀；F3—过滤机给料泵进口倒淋阀。

2 预防沉降槽出料管线堵塞的措施

固体颗粒在絮凝剂的作用下体积变大，受重力影响，固体颗粒沉淀于沉降槽底部，实现固液分离[3-4]。为了防止大渣块进入过滤机给料泵进口管线，根据渣块沉降原理，在沉降槽底部加装沉渣锁斗(见图3)。

3 沉降槽沉降锁斗使用方法

气化系统正常运行时，过滤机给料泵进口管线使用沉降槽底部管线，抽取沉降槽底部细渣，保持锁斗为空。当准备系统开车时，管线有沉降槽底部切换至沉降锁斗。确认关闭沉降锁斗排渣阀K4、关闭沉降锁斗冲洗水阀F2，打开沉降槽锁斗进口阀K2、沉降槽锁斗出料阀K3，关闭沉降槽放料阀K1，沉降槽出料切至沉渣锁斗运行，过滤机给料泵抽取锁斗上部含固量较少的细渣。达到一定时间后，停过滤机给料泵，关闭K3、K2，打开F2、K4，排出沉渣锁斗内的大块渣。操作完成后，关闭K4和F2，打开K3、K2，重新启动过滤机给料泵，如此重复运行48 h，就将脱落的渣块从系统中排出，大大减少过滤机给料泵进口管线疏通检修频次。

1—沉降槽耙灰器；2—沉降槽溢流堰；3—沉降槽；4—沉降槽耙灰器耙板；5—沉降槽耙灰器刮泥板；6—过滤机给料泵；7—沉降槽沉渣锁斗；8—沉渣锁斗人孔；K1—沉降槽放料阀；K2—沉降槽锁斗进口阀；K3—沉降槽锁斗出料阀；K4—沉降锁斗排渣阀；F1—过滤机给料泵进口管线冲洗水阀；F2—沉降锁斗冲洗水阀；F3—过滤机给料泵进口倒淋阀。

图3 沉降槽底部加装沉渣锁斗

另外，在遇到沉降槽检修时，可使用沉降锁斗放料排渣，能够有效降低作业人员工作量，改善检修作业环境。

4 结语

沉降槽底部加装沉降锁斗后，利用锁斗沉降缓冲，可以有效预防过滤机给料泵进口管线堵塞，降低管线疏通检修频次，改善检修作业环境，降低人员劳动强度，保持沉降槽耙灰器稳定运行，维持气化系统正常生产。在遇到沉降槽设备检修时，也可使用沉降锁斗放料排渣。