煤气化炉煤浆管系的运行及故障分析

煤气化炉煤浆管系的运行及故障分析

1化工装置联动中试合格甲醇产出情况兖州能源工业有限公司600万元a甲醇项目总投资34亿元，于2006年4月16日启动。2007年10月26日，加热系统完成并开始运行。2008年8月29日，整个系统流程开通，生产合格甲醇产品。该项目自正式开工到产出合格甲醇仅用了24个月(扣除每年4个月的冰冻期),创国内煤化工项目建设领先水平。该项目气化系统采用GE公司6.5MPa水煤浆加压气化炉制气,运行方式为2开1备,每台气化炉设计处理煤量为1500t/d,3台气化炉分别于2008年12月3日、12日和2009年2月18日一次投运成功,并于2009年4月达到设计负荷。2驾驶过程中遇到的问题和解决方法2.1砂浆机筒体泄漏2.1.1现象磨煤机在运行一段时间后,再次开车运行时筒体靠近两端盖处出现漏浆。2.1.2煤浆外漏,无法消除初次安装时,“T”型螺栓的预紧力不够,开车运行一段时间后,由于钢棒的敲击,内部橡胶衬板与螺栓处产生缝隙,造成煤浆外漏(煤浆进入缝隙后无法用紧固外侧螺母的方法消除和阻止泄漏)。2.1.3解决方法(1)预防在磨煤机添加完钢棒进行清水试车结束后,对整个磨煤机筒体的螺栓再次紧固。(2)返回如磨煤机进料后发生漏浆,则需停机,将漏浆处的螺栓和橡胶套全部取下,对螺栓孔及取下的部件进行彻底清洗后回装,再均匀紧固。2.2煤浆管道的振动2.2.1煤浆入炉前煤浆状况煤浆泵采用双软管三缸单作用泵,在运行初期比较平稳,但当单系统负荷增加至70%以上时,煤浆管线出现振动,泵的出口及入炉前的水平段尤为明显。2.2.2煤浆泵出口管道缓冲器设置不当(1)煤浆泵的出口缓冲器压力控制过高。正常情况下出口缓冲器的压力应控制在泵工作时出口压力的70%～80%,如果缓冲器的压力控制过高,不能起到正常的缓冲作用,煤浆管线就会出现振动。(2)煤浆泵出口的管道缓冲器皮管下部由于停车时冲洗不彻底而积留有部分煤浆,停车后因沉淀、析水形成硬块,出口缓冲器的体积缓冲能力满足不了泵做功系统的脉动要求或操作条件下的脉动梯度(指泵的出口管系迅速的升压、降压幅度),系统脉动超出了软管的径向脉动范围。此时软管的物理性能和结构尺寸不匹配泵系统的脉动要求,软管本体出现不协调移动并附加轴向蠕动,皮管不能进行正常的收缩去消除泵产生的脉动,此时煤浆管线就会产生振动。(3)煤浆管线的水平限位和垂直限位安装不当,特别是在靠近泵出口和进入气化炉前的管道,管道负载后没有和限位进行良好的接触,从而产生管道摆动的现象。(4)煤浆泵出口管道缓冲器的缓冲液充装量不足,当泵的运行负荷增大时,外层软管会与筒体发生碰撞,失去缓冲作用,导致泵的运行负荷提不起来。(5)进入气化炉前的煤浆管线采用的弹簧支撑选型不当。由于各个厂家的煤浆切断阀的总重量不尽统一,在设计初期只是通过预估的重量进行弹簧选型,如果选择不当,会造成管线负载后弹簧不能正常发挥作用,发生弹簧压死现象,此时也会产生管线的振动。2.2.3煤浆泵管道安装及振动控制要点(1)严格控制煤浆泵出口缓冲器的氮气充装压力,控制该压力在泵正常出口工作压力的70%～80%。(2)停车后立即对煤浆管线进行冲洗,保证管线内不积存煤浆。定期对磨煤机添加钢棒以保证煤浆的质量。(3)根据多次充装的经验,将煤浆泵出口缓冲器缓冲液添加量控制在60～70L。(4)将限位架和导向架改为固定架,使振动由管道传向大地或框架。(5)增加入炉前煤浆管线的弹簧支座,特别是煤浆切断阀部位。2.3带锁臂清洁管道的振动2.3.1现象锁斗在排渣结束时冲洗水管线发生振动,锁斗冲洗水管线水平段移位并与管支架脱离。用于补偿管道水平位移的金属软管使用寿命短。2.3.2原因(1)当锁斗冲洗完成并再次向锁斗内充满水后,锁斗冲洗水阀门关闭过快。(2)在完成一个排渣过程后,在关闭锁斗出口阀时关阀速度过快。2.3.3关闭速度减缓根据锁斗阀的结构,采取措施使锁斗冲洗水阀门或锁斗出口阀的关闭速度减慢。因为实际采用的是双气缸阀阀门,因此改造时只需要在气路上增加1个针形阀,使关阀时气缸的排气速度降低即可。2.4气生装置的局部温度2.4.1温度过高原因分析首次投料后,气化炉中上部单点超温,最高温度达280℃。分析原因:可能是由于耐火砖砌筑过程中存在局部灰浆不饱满,首次投料后耐火砖表面无挂渣,导致局部温度过高;也可能是烘炉过程中温升、温降控制不当,使膨胀缝回落不到位,造成局部温度上升过快。2.4.2炉体与法兰之间的东南角垫体温度分布气化炉投料后,在运行的前两天,炉顶大法兰,特别是炉顶大法兰与炉体之间的八角垫处超温,温度最高达370℃,同时出现炉体(自上而下)第一点温度比第二点温度高的现象。2.4.3炉顶“丢失”(1)烧嘴盘管与烧嘴室间距离过大,投料以后在烧嘴室处产生“涡流”,因为炉顶大法兰处的耐火纤维在烘炉的负压环境下会产生部分“丢失”,此时炉顶大法兰就会出现温度过高的现象。(2)在气化炉由冷态进入热态后,炉砖和壳体的热膨胀之差为23.6mm,烧嘴伸入长度与热膨胀之差的和为929.6mm,烧嘴的喷射口的平面没有完全伸入烧嘴室,在烧嘴室内部存在反应流场,致使烧嘴室内部温度过高。2.4.4低负荷下的火焰鉴于当时的实际情况,采取了在操作中尽量延长气化炉在低负荷下的运行时间的方法,当负荷升高后,通过调节中心氧的比例改变火焰的形状。这样运行一段时间后,烧嘴室内会存有部分的灰渣,起到了“隔热”的作用。2.5冷调器机械密封频繁损坏2.5.1轴套与动环支撑圈动环座的相对运动激冷水泵机械密封损坏导致激冷水外漏。拆检发现,轴套与动环支撑圈(动环座)的接触部位有大量划痕,说明它们之间存在相对运动(转动)。而理论上动环座与轴套应该是相对静止的,不允许有相动运动。2.5.2浮动环密封面向外泄漏动环座与轴套间发生了不被允许的相对运动,导致动环组定位尺寸发生变动,动环组向远离静环的轴向滑动,当动静环密封面的比压下降到不足以维持密封时,冲洗水与灰水的混合物就会通过动静环密封面向外泄漏,灰水中所含的固体颗粒在漏经密封面的过程中,会因“研磨”作用而使密封面加速磨损,导致泄漏进一步扩大并最终使机械密封失效。2.5.3机械密封压压法(1)在动环座与轴套连接处增加键槽,用键将动环座和轴套连接,保留原有的锁紧螺母。(2)保证机械密封外冲洗水的压力稳定,压力控制在比泵出口压力高0.2～0.5MPa,防止颗粒介质的进入。(3)保证机械密封的密封腔循环冷却水畅通,使密封腔的温度尽量低,保证“O”形圈在最佳的工作温度。2.6气生装置废水中氨氮含量超标2.6.1现象气化装置外排废水的氨氮含量超标,最高含量达3000×10-6。2.6.2变换工段汽提塔部分气体未得到完全闪蒸(1)水环真空泵排水不畅,导致真空泵的抽负压效果下降,真空闪蒸罐的操作压力高于设计值,部分气体未得到完全闪蒸。(2)变换工段汽提塔的操作温度过低,水中的氨未得以完全的“去除”,此部分水又回到除氧器中,造成氨的富集。(3)由于除氧器填料层高度仅为550mm,导致除氧器除氧头排汽管排汽量大,带水严重,除氧器水位维持不住,除氧效果差。2.6.3提高汽提温度(1)对真空泵的排水系统进行改造,适当降低真空泵上方水罐的液位,同时降低加水的水温。(2)将变换工段汽提塔的操作温度提高至110℃以上,保证汽提效果。(3)将除氧器中的填料层加高,同时增加除氧器与水箱的汽水流通面积,减小水流从除氧器流入水箱的阻力。2.7黑水管研磨2.7.1现象运行过程中出现洗涤塔黑水出口角阀后及进入高压阀蒸罐前的角阀后的管段和盲法兰磨穿现象。2.7.2原因黑水经减压后流速增加,特别是当系统负荷增加时,管路中出现汽、液、固三相流,夹带的颗粒高速冲击管线或盲法兰,造成磨穿。2.7.3管端混凝土加固将黑水角阀后的弯头改成“T”型管道,管端用盲法兰进行封堵,盲法兰内部增设加厚耐磨材料;或改用耐磨材料弯头,每次倒炉时进行检查,视情况更换。2.8泥浆流量的波动2.8.1现象系统运行过程中发生煤浆流量频繁大幅度波动,从DCS显示的趋势图上可以看到很多的“毛刺”。2.8.2煤浆流量计检测(1)气化煤在经过磨机进行制浆的过程中,由于钢棒的相互碰撞和摩擦会产生部分铁粉,此部分铁粉与煤浆一起进入煤浆管线。因为煤浆流量计为电磁流量计,长时间运行后,流量计内筒和探头将吸附大量的铁粉,从而使煤浆流量计的测量精度下降。(2)电磁流量计的阻尼时间过短。2.8.3冲用铁屑的煤浆送电(1)在每次建立煤浆循环时,将电磁流量计的电断掉,让煤浆将流量计内筒及探头上的铁屑冲掉,冲30min左右再对其送电。(2)适当增加流量计的阻尼时间,一般设定为15～30s即可解决问题。2.9气化炉中的激冷室渣2.9.1现象气化炉激冷室内部积存大量灰渣,在破渣机上方形成大块渣“架桥”,锁斗循环系统产生了“水过、渣不过”现象,最终导致停车处理。2.9.2渣口压差大,渣口压大,煤种不同其粘温特性是存在差异的,但由于煤种的变化未引起操作工的足够重视,在气化炉运行过程中,未及时调整炉温导致产生大量的挂渣,渣口处因此“负担”过重,表现为渣口压差增大。在烧渣的过程中,由于提温过快,造成炉内壁的挂渣大面积脱落,破渣机处理不及,从而形成“架桥”。2.9.3对炉温的稳定效果(1)保证煤源稳定,定期对煤及入炉煤浆的灰熔点进行分析。(2)注意监控气体成分含量的变化,特别是甲烷含量的变化(对温度比较敏感,能间接反映炉温的变化)。(3)以现场捞渣机下渣的渣样、气化炉合成气出口温度、气化炉表面壁温等为辅助判断手段,结合渣口压差,控制炉温稳定。(4)如发生渣堵并需要进行提炉温的操作时,本着先熔渣口再缓慢提温的原则,以避免出现炉渣大面积脱落。2.10气生装置黑水出口角阀严重磨损2.10.磨蚀部位发生气化炉下部第一道黑水角阀运行15d时发生阀体磨穿,因前后切断阀关闭不严,造成系统停车。磨蚀部位有2处:一是扩散段与直段连接处;二是阀门本体。2.10.2.减压阀的“喉颈”部分与阀腔间隙过大,黑水在此处产生回流。2.10.3个解决方法“喉颈”部分整体内衬碳化钨,同时尽量减小“喉颈”与阀腔的间隙,在主要过流部分增加导流槽,避免回流。2.11煤浆入烧嘴的氧气通道2.11.1现象停车后检查烧嘴,发现其中心氧通道内积存有煤浆。2.11.2.中心氧氮气吹扫阀后的限流孔板通径设计过小,系统的吹扫时间分配不合理。2.11.3个解决方法(1)通过原始设计12.18mm扩至20mm。(2)设置清洁时间将吹扫时间(按氧气、煤浆、氧气顺序)由原来的6s、15s、9s调整为5s、15s、5s。2.12气化炉顶部的耐火纤维“丢失”2.12.1现象气化炉运行一段时间后,在更换烧嘴时发现:气化炉顶部的耐火纤维“丢失”较为严重,导致气化炉顶部大法兰盖的温度偏高。2.12.台阶:大法兰原设计的炉顶砖砌筑方法不合理,存在台阶,导致大法兰在压耐火纤维时发生“切断”。在投料前的烘炉过程中,被切断的耐火纤维在负压的作用下被抽走。2.12.3个解决方法对原有