多喷嘴气化炉灰水系统常见问题分析
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黑水至高压闪蒸罐管线弯管多ꎬ一般情况下 可以在弯管处换成弯管短节ꎬ在停车检修期间通 过打水枪保证管线内的垢片清除ꎮ 打水枪时要仔 细处理每一段管线ꎬ水枪作业完成后要检查确认ꎮ
黑水中含渣量过高主要是由于运行初期气化 炉内的灰渣不能够及时排出系统ꎬ所以在气化炉 升压期间应保证锁斗循环泵的循环量ꎬ保证灰渣 的沉降ꎮ ３. ２ 各角阀及缓冲罐磨损严重
四喷嘴设计两个沉降槽ꎬ每一个沉降槽上面 都设置一台耙料机ꎬ同时加入絮凝剂进一步沉降 黑水中的固体ꎬ耙料机的作用就是将黑水中的固 体推到沉降槽底部ꎬ方便经过柱塞阀排出[１] ꎮ 沉
作者简介:朱 宝(１９８７—) ꎬ男ꎬ助理工程师ꎬ主要从事煤气化工作ꎻ３３２１５９８８２＠ ｑｑ. ｃｏｍ
灰水槽ꎮ 为 了防止管道和设备结垢ꎬ灰水槽和溢流管分别加 入分散剂ꎬ灰水槽的灰水经过低压灰水泵送到系 统外ꎬ其他的灰水送往灰水系统和气化系统再利 用ꎮ 沉降槽底部的渣水经沉降槽底料泵送往压滤 机处理ꎮ
(１) 黑水至高压闪蒸罐管线弯管太多ꎬ长时 间的系统运行容易出现死区ꎬ造成灰渣聚集ꎬ且灰 水中的 Ｃａ２ ＋ 、Ｍｇ２ ＋ 含量高[２] ꎬ在高温条件下会促 进 ＣａＣＯ３ 和 ＭｇＣＯ３ 的生成ꎬ导致结垢ꎮ 在气化炉 停车又开车后容易造成垢片脱落堵塞管线ꎮ
(２) 气化炉开车升压初期未能够及时排渣造 成黑水中含渣量过高ꎮ ３. １. ２ 处理措施
目前万华化学通过技术改造已经取消沉降槽 底料泵ꎬ沉降槽过来的含固黑水经过真空过滤机 过滤ꎬ滤饼通过细渣刮板机送到渣车拉出厂区ꎮ
３ 灰水系统运行中的常见问题
３. １ 黑水至闪蒸系统管线堵塞及角阀卡涩 黑水管线堵塞常见于气化炉开车后不久ꎬ系
统运行时间不长ꎮ 气化炉、旋风分离器和水洗塔 排水至高压闪蒸罐ꎬ管线由于垢片或者黑渣过多 而堵塞不通ꎮ 大量堆积容易造成角阀卡涩ꎬ严重 时只能停车处理ꎮ 特别是开停车初期由于温度的 变化造成管道内的垢片更容易脱落ꎮ ３. １. １ 原因分析
氮肥与合成气 第 ４７ 卷 第 ４ 期 ２０１９ 年 ４ 月
２３
多喷嘴气化炉灰水系统常见问题分析
朱 宝ꎬ王彦伟 ( 万华化学股份有限公司ꎬ 山东烟台 ２６５６０２)
摘 要: 针对气化装置正常生产的过程中灰水闪蒸系统出现的黑水至闪蒸系统管线、沉降槽底料泵进出
口、沉降槽溢流管线堵塞ꎬ角阀卡涩、磨损ꎬ缓冲罐磨损严重ꎬ蒸发热水塔给水泵汽蚀等问题ꎬ提出一系列优化措 施ꎻ分析了絮凝剂和分散剂加入量对灰水的影响ꎬ通过灰水置换改善系统水质ꎬ实现了灰水系统的长周期运行ꎮ
的气相热量加以回收利用ꎬ送往变换汽提系统ꎬ减 少汽提系统对 Ｓ４ 的使用量ꎮ 黑水闪蒸分离后的 液相通过压滤机对黑水进行浓缩除渣处理ꎮ
四喷嘴气化灰水闪蒸系统采用高压、低压和 真空处理三级闪蒸ꎮ 万华化学高压闪蒸的主要设 备是蒸发热水塔 Ｃ０８０１ꎬ其结构分为上下段两部 分:上段是热水室ꎬ其中来水有低压灰水和变换冷 凝液脱氧水ꎬ分离出来的热水通过高压灰水泵送 往水洗塔ꎻ下段是蒸发室ꎬ主要是气化炉、旋风分 离器和水洗塔的外排黑水经过减压角阀 ( ＰＶ０８００１ 和 ＰＶ０８００２) 进入ꎮ
万华化学多喷嘴气化炉装置自 ２０１４ 年 ９ 月 投料运行至今ꎬ灰水处理系统总体运行平稳ꎬ但也 暴露出一些问题ꎬ直接影响到气化装置的长周期 运行ꎮ
２ 灰水处理系统工艺流程
灰水闪蒸系统的特点是高温、高压、高浊度ꎮ 气化炉、旋风分离器和水洗塔产生的黑水通过减 压角阀 ( ＰＶ０８００１ 和 ＰＶ０８００２ ) 进 入 灰 水 闪 蒸 系 统ꎬ其中排水中黑水所含的固体和溶解的酸性气 体通过三级闪蒸分离出来ꎬ通过对闪蒸分离产生
关键词: 多喷嘴ꎻ 气化炉ꎻ 灰水ꎻ 闪蒸ꎻ 优化改造 中图分类号:ＴＱ５４５ 文献标识码:Ｂ 文章编号:２０９６￣３５４８(２０１９)０４￣００２３￣０４
１ 背景介绍
烟台万华工业园气化装置以兖矿集团有限公 司和华东理工自主研发的四喷嘴煤气化技术为龙 头ꎬ以神华烟煤为原料ꎬ运用国内先进成熟的专利 技术、生产工艺和装备ꎬ实现长周期稳定运行ꎮ 煤 气化 采 用 四 喷 嘴 煤 气 化 技 术ꎬ 运 行 压 力 为 ６. ５ ＭＰａꎬ３ 台气化炉 ２ 开 １ 备ꎬ设计单台气化炉 满负荷 ８８ ｍ３ / ｈ 煤浆ꎬ自从一次性投料成功以来ꎬ 一直持续运行ꎮ 蒸发热水塔是多喷嘴装置灰水系 统的主要设备之一ꎬ目前万华化学股份有限公司 (简称万华化学) 的蒸发热水塔由填料塔盘改为 固阀塔盘ꎬ更加直接地增加换热回收黑水余热的 效果ꎬ同时也解决了填料塔堵塞问题ꎮ 蒸发热水 塔上部的闪蒸汽大多在上塔被冷却回到系统ꎬ多 余的闪蒸汽进入变换汽提系统增加汽提温度ꎬ减 少 Ｓ４(０. ４ ＭＰａ 的蒸汽) 使用量ꎮ
四喷嘴气化闪蒸系统角阀磨蚀是水煤浆气化 的一个弊端ꎬ通过增加角阀缓冲罐尺寸和内衬耐 磨材料能很好地解决该问题ꎮ 初期使用的碳钢材 质磨蚀严重ꎬ只能进行补焊ꎻ后期缓冲罐底部增加 １ 块一定厚度的耐磨钢板防止底部冲刷严重造成 泄漏ꎬ在角阀进入设备入口增加一圈耐磨钢环减
氮肥与合成气 第 ４７ 卷 第 ４ 期 ２０１９ 年 ４ 月
蒸发 热 水 塔 产 生 的 闪 蒸 汽 与 低 压 灰 水 泵 Ｐ０８０５ 送过来的水换热冷凝分离后ꎬ气相送至变 换汽提装 置 回 收 热 量 使 用ꎮ 蒸 发 热 水 塔 Ｃ０８０１ 底部蒸发室中浓缩后的黑水 经 过 角 阀 ＬＶ０８００１ 进入低压闪蒸罐ꎮ 在低压闪蒸罐内黑水被再次减 压分离ꎬ产生的气相介质( 低压蒸汽) 送往脱氧水 槽和闪蒸汽换热器ꎬ液相通过角阀 ＬＶ０８００３ 调节 进入真空闪蒸罐ꎬ同时气化单元沉渣池过来的含 渣黑水一同进入真空闪蒸罐ꎮ 真空闪蒸罐内进行 进一步真空闪蒸分离ꎬ溶解在黑水中的酸性气体 被分离出来ꎬ剩下的黑水浓缩后送往沉降槽ꎮ 真 空闪蒸罐产生的气相由水环式真空泵 Ｐ０８０３ 抽引 排出系统ꎮ
黑水中含渣量过高主要是由于运行初期气化 炉内的灰渣不能够及时排出系统ꎬ所以在气化炉 升压期间应保证锁斗循环泵的循环量ꎬ保证灰渣 的沉降ꎮ ３. ２ 各角阀及缓冲罐磨损严重
四喷嘴设计两个沉降槽ꎬ每一个沉降槽上面 都设置一台耙料机ꎬ同时加入絮凝剂进一步沉降 黑水中的固体ꎬ耙料机的作用就是将黑水中的固 体推到沉降槽底部ꎬ方便经过柱塞阀排出[１] ꎮ 沉
作者简介:朱 宝(１９８７—) ꎬ男ꎬ助理工程师ꎬ主要从事煤气化工作ꎻ３３２１５９８８２＠ ｑｑ. ｃｏｍ
灰水槽ꎮ 为 了防止管道和设备结垢ꎬ灰水槽和溢流管分别加 入分散剂ꎬ灰水槽的灰水经过低压灰水泵送到系 统外ꎬ其他的灰水送往灰水系统和气化系统再利 用ꎮ 沉降槽底部的渣水经沉降槽底料泵送往压滤 机处理ꎮ
(１) 黑水至高压闪蒸罐管线弯管太多ꎬ长时 间的系统运行容易出现死区ꎬ造成灰渣聚集ꎬ且灰 水中的 Ｃａ２ ＋ 、Ｍｇ２ ＋ 含量高[２] ꎬ在高温条件下会促 进 ＣａＣＯ３ 和 ＭｇＣＯ３ 的生成ꎬ导致结垢ꎮ 在气化炉 停车又开车后容易造成垢片脱落堵塞管线ꎮ
(２) 气化炉开车升压初期未能够及时排渣造 成黑水中含渣量过高ꎮ ３. １. ２ 处理措施
目前万华化学通过技术改造已经取消沉降槽 底料泵ꎬ沉降槽过来的含固黑水经过真空过滤机 过滤ꎬ滤饼通过细渣刮板机送到渣车拉出厂区ꎮ
３ 灰水系统运行中的常见问题
３. １ 黑水至闪蒸系统管线堵塞及角阀卡涩 黑水管线堵塞常见于气化炉开车后不久ꎬ系
统运行时间不长ꎮ 气化炉、旋风分离器和水洗塔 排水至高压闪蒸罐ꎬ管线由于垢片或者黑渣过多 而堵塞不通ꎮ 大量堆积容易造成角阀卡涩ꎬ严重 时只能停车处理ꎮ 特别是开停车初期由于温度的 变化造成管道内的垢片更容易脱落ꎮ ３. １. １ 原因分析
氮肥与合成气 第 ４７ 卷 第 ４ 期 ２０１９ 年 ４ 月
２３
多喷嘴气化炉灰水系统常见问题分析
朱 宝ꎬ王彦伟 ( 万华化学股份有限公司ꎬ 山东烟台 ２６５６０２)
摘 要: 针对气化装置正常生产的过程中灰水闪蒸系统出现的黑水至闪蒸系统管线、沉降槽底料泵进出
口、沉降槽溢流管线堵塞ꎬ角阀卡涩、磨损ꎬ缓冲罐磨损严重ꎬ蒸发热水塔给水泵汽蚀等问题ꎬ提出一系列优化措 施ꎻ分析了絮凝剂和分散剂加入量对灰水的影响ꎬ通过灰水置换改善系统水质ꎬ实现了灰水系统的长周期运行ꎮ
的气相热量加以回收利用ꎬ送往变换汽提系统ꎬ减 少汽提系统对 Ｓ４ 的使用量ꎮ 黑水闪蒸分离后的 液相通过压滤机对黑水进行浓缩除渣处理ꎮ
四喷嘴气化灰水闪蒸系统采用高压、低压和 真空处理三级闪蒸ꎮ 万华化学高压闪蒸的主要设 备是蒸发热水塔 Ｃ０８０１ꎬ其结构分为上下段两部 分:上段是热水室ꎬ其中来水有低压灰水和变换冷 凝液脱氧水ꎬ分离出来的热水通过高压灰水泵送 往水洗塔ꎻ下段是蒸发室ꎬ主要是气化炉、旋风分 离器和水洗塔的外排黑水经过减压角阀 ( ＰＶ０８００１ 和 ＰＶ０８００２) 进入ꎮ
万华化学多喷嘴气化炉装置自 ２０１４ 年 ９ 月 投料运行至今ꎬ灰水处理系统总体运行平稳ꎬ但也 暴露出一些问题ꎬ直接影响到气化装置的长周期 运行ꎮ
２ 灰水处理系统工艺流程
灰水闪蒸系统的特点是高温、高压、高浊度ꎮ 气化炉、旋风分离器和水洗塔产生的黑水通过减 压角阀 ( ＰＶ０８００１ 和 ＰＶ０８００２ ) 进 入 灰 水 闪 蒸 系 统ꎬ其中排水中黑水所含的固体和溶解的酸性气 体通过三级闪蒸分离出来ꎬ通过对闪蒸分离产生
关键词: 多喷嘴ꎻ 气化炉ꎻ 灰水ꎻ 闪蒸ꎻ 优化改造 中图分类号:ＴＱ５４５ 文献标识码:Ｂ 文章编号:２０９６￣３５４８(２０１９)０４￣００２３￣０４
１ 背景介绍
烟台万华工业园气化装置以兖矿集团有限公 司和华东理工自主研发的四喷嘴煤气化技术为龙 头ꎬ以神华烟煤为原料ꎬ运用国内先进成熟的专利 技术、生产工艺和装备ꎬ实现长周期稳定运行ꎮ 煤 气化 采 用 四 喷 嘴 煤 气 化 技 术ꎬ 运 行 压 力 为 ６. ５ ＭＰａꎬ３ 台气化炉 ２ 开 １ 备ꎬ设计单台气化炉 满负荷 ８８ ｍ３ / ｈ 煤浆ꎬ自从一次性投料成功以来ꎬ 一直持续运行ꎮ 蒸发热水塔是多喷嘴装置灰水系 统的主要设备之一ꎬ目前万华化学股份有限公司 (简称万华化学) 的蒸发热水塔由填料塔盘改为 固阀塔盘ꎬ更加直接地增加换热回收黑水余热的 效果ꎬ同时也解决了填料塔堵塞问题ꎮ 蒸发热水 塔上部的闪蒸汽大多在上塔被冷却回到系统ꎬ多 余的闪蒸汽进入变换汽提系统增加汽提温度ꎬ减 少 Ｓ４(０. ４ ＭＰａ 的蒸汽) 使用量ꎮ
四喷嘴气化闪蒸系统角阀磨蚀是水煤浆气化 的一个弊端ꎬ通过增加角阀缓冲罐尺寸和内衬耐 磨材料能很好地解决该问题ꎮ 初期使用的碳钢材 质磨蚀严重ꎬ只能进行补焊ꎻ后期缓冲罐底部增加 １ 块一定厚度的耐磨钢板防止底部冲刷严重造成 泄漏ꎬ在角阀进入设备入口增加一圈耐磨钢环减
氮肥与合成气 第 ４７ 卷 第 ４ 期 ２０１９ 年 ４ 月
蒸发 热 水 塔 产 生 的 闪 蒸 汽 与 低 压 灰 水 泵 Ｐ０８０５ 送过来的水换热冷凝分离后ꎬ气相送至变 换汽提装 置 回 收 热 量 使 用ꎮ 蒸 发 热 水 塔 Ｃ０８０１ 底部蒸发室中浓缩后的黑水 经 过 角 阀 ＬＶ０８００１ 进入低压闪蒸罐ꎮ 在低压闪蒸罐内黑水被再次减 压分离ꎬ产生的气相介质( 低压蒸汽) 送往脱氧水 槽和闪蒸汽换热器ꎬ液相通过角阀 ＬＶ０８００３ 调节 进入真空闪蒸罐ꎬ同时气化单元沉渣池过来的含 渣黑水一同进入真空闪蒸罐ꎮ 真空闪蒸罐内进行 进一步真空闪蒸分离ꎬ溶解在黑水中的酸性气体 被分离出来ꎬ剩下的黑水浓缩后送往沉降槽ꎮ 真 空闪蒸罐产生的气相由水环式真空泵 Ｐ０８０３ 抽引 排出系统ꎮ