煤化工装置黑水角阀磨损原因分析及处理措施

煤化工装置黑水角阀磨损原因分析及处理措施摘要：简要介绍GE水煤浆加压气化装置黑水闪蒸角阀频繁磨蚀冲透现象，分析角阀磨损原因，提出故障处理及预防措施。关键词：气化黑水角阀筒体中石化齐鲁分公司水煤浆气化装置采用美国GE公司水煤浆气化技术，三台压力6.5MPa的气化炉，三套4级闪蒸系统，两开一备，日投煤量1700t，每小时产有效气（CO＋H2）100000m3，用于生产10万吨甲醇、33万吨丁辛醇以及每小时35000m氢气外供。煤气化装置正常运行过程中，洗涤塔产生的黑水经高压闪蒸角阀后进入高压闪蒸罐，高压闪蒸角阀后设置筒体，用以减缓高压黑水对闪蒸罐的冲击，高压闪蒸压力设定0.8MPa，由于闪蒸角阀前后压差较大，且黑水中含有大量的固体颗粒，出闪蒸角阀约240℃的高温黑水瞬间发生汽化，闪蒸角阀筒体内介质流速瞬间增大，流速增大加剧了角阀筒体的磨损，严重时角阀筒体被黑水磨穿，角阀筒体磨穿后大量黑水外溢，外溢黑水不但影响系统的正常运行，还严重影响现场工作环境。因此，本文主要对水煤浆气化装置黑水角阀磨损原因进行分析研究，通过采取措施，有效延长了黑水角阀使用寿命。一、黑水闪蒸角阀工艺简述及运行参数1.工艺简述黑水闪蒸角阀是将气化炉及洗涤塔产生的黑水（固含量0.5％左右）经过减压后送入高压闪蒸罐，高压黑水中溶解有大量的酸性气体，当黑水经过高压闪蒸角阀后进入高压闪蒸罐，高压闪蒸罐压力设定0.8MPa，由于其阀后压力突然降低，各组分在气相中的分压迅速降低，在一定温度下，黑水大量汽化，溶解在水中的酸性气体逸出水面。气液两相在分离器中分开，气相为顶部产物，其中易挥发组分较为富集；液相为底部产物，其中的难挥发组分获得增浓。为了避免高压黑水对高压闪蒸罐的冲击，在黑水闪蒸角阀后设置角阀筒体，用以减缓高压黑水及闪蒸气对高压闪蒸罐的冲击。2.黑水闪蒸角阀筒体运行参数二、黑水角阀及筒体磨损情况及采取措施1.黑水角阀阀座及阀芯磨损情况及采取措施自原始开车以来，由于气化炉及洗涤塔黑水中含有大量固体颗粒，系统运行过程中，含固黑水在高速流动过程中对黑水角阀阀座及阀芯形成冲刷磨损，高压闪蒸角阀筒体侧上部多次因冲刷发生泄漏，特别是2009年6、7月，严重时一月发生泄漏10次以上，严重制约着装置的稳定运行，气化炉系统检修时发现黑水闪蒸角阀阀座局部冲刷严重，阀芯表面硬质材料磨损严重。经与闪蒸角阀厂家及国内同类型企业交流，进行原因分析，最后确定为阀门阀座CV值选型过大，开度变小，黑水流经角阀处形成偏流，从而导致闪蒸角阀阀座出现局部磨损严重现象。针对上述情况，对闪蒸角阀流通量进行重新核算，重新订购备件，组装投入生产运行，至今使用情况良好，阀座、阀芯磨损情况大大降低，角阀再未出现因内件磨蚀导致黑水偏喷现象。2.黑水角阀筒体三通处磨损情况及处理措施来自气化炉及洗涤塔的高压黑水经角阀减压后，黑水瞬间汽化膨胀，黑水的的流速急剧增大，加剧了对黑水角阀筒体的冲刷，在两相流的作用下，黑水角阀三通处磨损最为严重。针对以上情况，在煤气化装置停车检修期间，在黑水角阀筒体三通处堆焊钢板，对闪蒸角阀筒体三通处进行加厚处理，从而增加使用周期，同时在闪蒸角阀筒体内增加耐磨衬里，减缓黑水对角阀筒体的冲刷，从而整体延长了闪蒸角阀筒体的使用寿命。3.黑水角阀筒体底盖磨损情况气化炉及洗涤塔的黑水经减压角阀减压流出后，由于黑水中的流速在角阀筒体内急剧增大，同时在黑水中大量固体颗粒的作用下，黑水直接喷向角阀筒体底部法兰盖，从而造成黑水角阀筒体底盖磨损严重，曾多次发生泄漏。针对高压黑水对闪蒸角阀筒体底盖的磨损现象，曾尝试通过加厚底板厚度来解决磨损问题，但是效果不明显，最后通过在闪蒸角阀筒体底部大盖上堆焊磨煤机废旧耐磨棒，使用效果明显改善，闪蒸角阀筒体底盖使用寿命大幅提高。三、小结1.通过采取上述措施后，黑水闪蒸角阀阀内件使用寿命由90天提高至260天，黑水闪蒸角阀筒体使用寿命由30天提高至120天，为公司每年节约维修费用约400万元。2.通过上述改造后，在煤气化装置运行周期内，彻底消除了角阀筒体泄漏现象，现场工作环境得到大幅度改善，为煤气化装置的长周期运行奠定了基础，并创造了良好的经济效益和社