水煤浆气化装置运行中问题探析

1、水煤浆气化装置运行中问题探析【摘要】水煤浆气化装置是水煤浆制备质量好坏 的主要因素之一，水煤浆气化装置的质量如果能够得到提 高，那么相应的，水煤浆的质量也会得到提高，同时，制备 的效率也会得到提高。本文将从以下几个方面来分析水煤浆 气化装置运行中的问题，以避免问题出现，提高运行效率。【关键词】水煤浆；气化装置；运行；问题；探讨中图分类号：x752文献标识码：a文章编号：一、前言目前，国内水煤浆气化装置运行还不够科学和完善，导 致了很多问题的出现，严重影响了水煤浆的制备，因此，有 必要对水煤浆气化装置运行中的问题进行分析。二、水煤浆加压气化装置流程介绍原料送来的煤经过秤量给料机精确计量与水及添加

2、剂 进入磨机，制成合格煤浆（质量百分比浓度261%）。煤浆 经过过滤，贮存在煤浆槽内。煤浆槽内的煤浆经高压煤浆泵 加压输送与空分来的氧气（纯度299.6%）经过工艺烧嘴进 入气化炉。在气化炉内完成高温高压的气化反应过程。生成的粗合成气、熔渣及未完全反应的碳通过燃烧室下 部的渣口与洗涤冷却水沿洗涤冷却管并流向下，进入气化炉 洗涤冷却室，粗合成气在洗涤冷却室内完成洗涤和冷却，熔 渣在洗涤冷却室冷却固化。初合成气经洗涤冷却室的破泡条 由洗涤冷却室上部空间出气化炉。出气化炉的粗合成气经过 混合器、旋风分离器、水洗塔完成洗涤净化，除去大部分细 灰后的合成气（水汽比控制在11.4；合成气中飞灰含量 wlm

3、g/m3）送往净化系统。熔渣在洗涤冷却室内完成激冷固化后通过锁斗定期排 入渣池，由捞渣机捞出，运出气化界区。未完全反应的碳颗 粒悬浮在黑水中，由渣池泵送到渣水处理工序作进一步处 理。水洗塔中部含固量较低的洗涤黑水经黑水循环泵加压后 分两路，一路送入气化炉洗涤冷却室作为激冷水，另一路送 入混合器分别作为洗涤、润湿水使合成气增湿增重。三、烧嘴煤浆压差低停车联锁分析1、存在问题以中国石化金陵分公司煤化工运行部为例，由于进气化 炉煤浆流量低停车联锁的局限性和滞后性，若气化炉发生严 重过氧，会因该联锁不能及时动作而导致后果进一步扩大， 给装置的安全生产带来很大的隐患。对此增加了烧嘴煤浆压 差低停车联锁。

4、该联锁通过监测进气化炉烧嘴前煤浆管线压 力和气化炉燃烧室压力的差值，来判断进气化炉煤浆流量的 变化。无论何种原因导致进气化炉煤浆流量下降，都会引起 烧嘴煤浆压差测量值变小，且反应灵敏，可以保证该停车联 锁能及时动作，避免气化炉发生严重过氧，保障装置的运行 安全。2011年11月7日发生晃电，随后2台气化炉都因为烧 嘴煤浆压差低联锁动作而停车。经过检查，有一条线路发生 晃电，但是联锁动作发生在晃电后0. 5min左右，而此时线 路已经恢复，且2台高压煤浆泵分别在不同的2条线路上， 停车前高压煤浆泵的运行正常，其他相关参数也未出现煤浆 流量不正常的现象，说明造成烧嘴煤浆压差变小的原因并非 煤浆流量

5、降低，而是还有其他影响因素，说明烧嘴煤浆压差 低停车联锁自身还存在有缺陷。2、原因分析经检查，发现氧泵在晃电线路上，晃电导致氧泵无法正 常运转但也未停运，因此备用泵也无法自启，造成进气化炉 烧嘴氧气流量不断下降，而烧嘴煤浆压差也随之不断减小， 直至2台气化炉因烧嘴煤浆压差低联锁动作而停车。气化炉 工艺烧嘴是三流式预混烧嘴，煤浆和氧气在烧嘴头部预混室 充分混合后再喷出，这样氧气会对煤浆产生一定的阻力，因 此断定，氧气对烧嘴煤浆压差的大小也有影响，而这次停车 正是由于氧气流量不断下降导致该联锁动作。氧气对烧嘴煤 浆压差大小的影响取决于氧气出烧嘴时的流速，在参数上表 现为烧嘴的氧气压差，如表1所示。

6、从表1可以看出，在煤浆和氧气流量都不变的情况下， 烧嘴煤浆压差随烧嘴氧气压差的减少而减少。这次停车正是 因进烧嘴氧气流量迅速减少，而系统压力下降比较缓慢，因 而使烧嘴氧气压差不断降低，最终引起烧嘴煤浆压差低联锁 动作停车。由此说明氧气对煤浆压差的影响是不能忽视的。设计烧嘴煤浆压差低停车联锁的目的是当发生进气化 炉煤浆流量大幅降低时，能及时联锁停车，保障气化炉运行 安全，氧气流量下降并不在其考虑范围之内。氧气流量下降 一般只会引起炉温降低、工艺气组分发生变化，不会引起严 重的安全问题，且本身还有氧气流量低停车联锁。为避免今 后发生类似情况，应对该联锁作相关改进。3、改进措施由于要找出氧气对煤浆的

7、阻力关系比较困难，每个烧嘴 之间有差异，生产中也不允许做相关的试验，因此决定对该 联锁增加一判断条件：当氧气支管压力不低于5. 3mpa时联 锁自动投用，当氧气支管压力小于5. 3mpa时联锁自动切除。 这样可以避免发生供氧不足时烧嘴煤浆压差低联锁无谓停 车，延长操作人员的处理时间。四、问题讨论1、气化炉停车因素分析由于水煤浆气化技术自动化程度高，且由于高温、高压、 易燃易爆的特点而使该技术具有较严密的安全联锁保护措 施，因此，与其它传统的煤气化工艺相比，该装置的系统停车 次数相对较多。在装置投入运行的前18个月中，由于装置处 于工艺、设备、仪表的调试、完善和操作经验的积累阶段, 因此，停车因

8、素主要来源于装置工艺、设备和仪表方面的故 障。装置讲人稳定生产运行状态，停车因素多源于外界因素, 如空分故障和停电等。工艺问题主要为气化炉与洗涤塔至中 压闪蒸系统的黑水管线堵塞问题。在运行过程中，由于黑水 中悬浮的大量煤灰及未反应的碳积聚在管壁，当达到一定的 厚度后，由于受流体的冲击以及开停炉时黑水温度急剧变化 的冲击而脱落，造成对黑水管线以及减压角阀的堵塞，工艺 上采取了两条主要措施，一是控制黑水管线一定的流速，防 止黑水中悬浮物的积聚与沉积；二是每次停车后对黑水管线 采用高压水（5. ompa）与大量冲洗水进行冲洗，保证了黑水 管线的畅通。高压煤浆泵故障是造成系统停车因素中最主要的因素, 占了总停车次数的19.49%,其主要原因为高压煤浆泵的变频 器故障，以及泵的控制系统和机械方面的问题。因此,加强高 压煤浆泵机、电、仪的综合技术管理与维护，在该装置的生 产管理上显得尤其重要。2、气化炉激冷环堵塞问题装置的几台气化炉频繁出现激冷环堵塞现象，即在停车 过程中，当激冷环供水切换成预热水泵供水时，激冷环供水 流量急剧下降至80t/h以下，严重时到60t/h以下，使得气化 炉无法再次投运，被迫对激冷环进行酸洗或高压水枪清理, 每次造成停车7-15天的损失。经反复摸索，问题主要出在 炉外激冷水分布平衡环上。在设计中，为了让炉内激冷环的水分布较均匀，在激冷 水入炉前