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水煤漿氣化裝置排渣故障的原因分析及處理

文檔作者：王偉文檔來源：內蒙古伊東集團東華能源有限責任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年05月12日
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第 2期2012年 3月中 氮 肥M—Sized NitrogenousFertilizerProgressNo．2Mar． 2012水煤 漿氣化 裝置排渣故 障的原 因分 析及處理王 偉(內蒙古伊東集團東華能源有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯 010300)[中圖分類號]X784 [文獻標識碼]B [文章編號]1004—9932(2012)02—0028—031 水煤漿氣化裝置排渣系統(tǒng)簡介1．1 排渣 系統(tǒng)設備水煤漿氣化裝 置排渣系統(tǒng) 涉及 到 的設備 包括 ：氣化爐 (分 為 2個部 分 ，上 部是 燃 燒室 ，下部是激冷室 )、破渣機 (直接連接在氣化爐激冷室 的下方 )、鎖 斗、存 渣池 、撈 渣機。氣 化爐、破渣機、鎖斗 、存渣池分布在同一條鉛垂線上 ，方便氣化爐激冷室內的灰渣向存渣池方向排放。破渣機 的作用是破 碎從激冷室下來 的大塊[收稿 日期 ]2011 7_28[作者簡 介]王 偉(1969一 )，男 ，山東滕州人 ，工程師。臥式改為立式 ，將其置于汽提塔之上 ，2臺設備合二為一 ，這樣可省去富液泵 。省去富液泵后噸氨可節(jié) 電 23．46kW ·h。2套 系統(tǒng) 改造流 程一樣 ，只是設備直徑和高度等略有不 同。為充 分利 用 系統(tǒng) 動 能，化肥 分 公 司 (110kt／a裝置)和陽化分公 司 (80kt／a裝置 )NHD脫碳系統(tǒng)分別于 2009年和 2010年進行了渦輪驅動貧液泵的改造 ，投運 后節(jié) 電 15％ ～20％ ，脫碳系統(tǒng)能夠滿足改造后 的產能要求。(4)增加真空解吸裝置化肥分公司 (2套 )和陽化分 公司 (1套 )NHD脫碳裝置在低 壓閃蒸槽后增加 了真空解 吸裝置 ，使 NHD脫 碳液 中的 CO：進 一步解 吸 出來，不僅增加了 CO：氣量，同時降低了汽提塔的負荷 。(5)變壓吸附回收脫碳高閃氣NHD脫碳裝置設計脫碳 高閃氣 直接回收到氫氮氣壓縮機一段入 口或半水煤氣壓縮機三段。高閃 氣 中 65％ 為 CO：，其余 為 H：、N：、CH 、渣 ，以方便灰渣通過鎖斗系統(tǒng)的管線和閥門。鎖斗的作用是 間歇地收集渣和排放渣。存渣池的作用是暫時存放鎖斗排放下來的灰渣和沖渣水。撈渣機的作用是將存渣池內的灰渣用刮板提升分離出來 由汽車外運。1．2 排 渣 系統(tǒng)流程水煤漿氣化爐燃燒室反應產生的高溫爐渣首先進入氣化爐的激冷室內被冷卻固化 ，然后通過破渣機并在破渣機內液壓馬達驅動的鉸輥作用下破碎掉大塊的灰渣 ，防止灰渣堵塞鎖斗系統(tǒng)的管線和閥門。經過破渣機破碎的灰渣通過鎖斗系統(tǒng)收集并暫時儲存起來 ，在完成大約 0．5h的收集后定時排放到存渣池 中。鎖斗排渣系統(tǒng)包含鎖斗Ar等 ，如果直接放空 ，會造成有效氣體的浪費；采用直接 回收到氫氮氣壓縮機一段人 口 (煤化工公司回到半水煤氣壓縮機 三段 )的辦法 ，雖然 回收了有效氣體 ，但造成了單機產量下降，噸氨電耗升高 ，進脫碳系統(tǒng)變換氣 CO 含量升高 ，加重了脫碳負荷。2007年、2009年化肥分公 司和陽化分公司分別新增變壓吸附回收脫碳高閃氣裝置 ，將脫碳 高閃氣 中的 CO 脫 除后 ，回收其中的有用氣體 H：、N：，將其送至氫氮氣壓縮機二段人 口。該項 目投運后 ，每天 可增產合成 氨1％ ～1．2％ ，經濟效益十分顯著。4 結 語4套 NHD脫碳裝置經過改造投運后 ，與改造前相比大大降低了系統(tǒng)的用 電負荷 ，CO：純度提高至 98．5％以上 ，同時也降低 了汽提塔負荷 。下一步準備把渦輪驅動節(jié)能改造、位能的有效利用及高閃氣的回收等技術在其他脫碳系統(tǒng)推廣 ，使公司脫碳工藝更加優(yōu)化 ，消耗進一步降低。萬方數(shù)據(jù)第2期 王 偉 ：水煤漿氣化裝置排渣故 障的原 因分析及處理 。29·系統(tǒng)閥 門、鎖 斗循環(huán)泵 、鎖斗循 環(huán)泵進 出 VI管線 、鎖斗沖洗水罐。鎖斗循環(huán)泵 的作用是從鎖斗的頂部抽取部分黑水輸送到氣化爐激冷室內，這樣激冷室 內就會 有部分黑水 自動地 補充到鎖 斗內，在激冷室和鎖斗之 間建立了一個水循環(huán) ，帶動灰渣向鎖斗方向沉降。鎖斗沖洗水罐 的作用是在鎖斗排渣的過程 中向鎖斗加沖洗水 ，促進鎖斗內灰渣向存渣池方 向排放 。2 排渣 系統(tǒng)故障的原 因分析2．1 氣化 爐燃燒 室操 作 不 當氣化爐燃燒室操作不 當，產生較多大渣塊是導致氣化裝置排渣系統(tǒng)故障的主要原因和初始原因。氣化爐燃 燒室操 作不 當主要 表現(xiàn)在 以下幾方面。2．1．1 燃燒室溫度控制較低燃燒室溫度控制較低導致渣 口處 的溫度相對比較低 ，熔融狀 態(tài)灰渣 的黏度 比較 大 ，流動性差 ，從而造成燃燒室排渣 口處灰渣積累的量 比較多 ，熔渣流相對較厚 ，產生較多大渣塊。2．1．2 氣化爐中心腔氧氣流量控制較低氣化爐中心腔氧氣流量控制較低容易造成氣化爐的火焰相對比較短 ，導致氣化爐燃燒室渣 口處的溫度 比較低 ，從而產生較多的大渣塊 。2．1．3 氣化爐燃燒室溫度提高過快氣化爐燃燒室溫度提高過快 ，粘結在整個氣化爐內壁上 的灰渣在短時間內大量涌向渣 口，導致產生大渣塊。2．1．4 原料煤灰熔點變化一 般情況下要求氣化爐的操作溫度高于原料煤灰熔點 50clC。因為灰渣的黏度會 因操作溫度的降低而相應提高 ，因此在原料煤灰熔點提高以后 ，氣化爐的操作溫度也要進行相應 的調整 。在氣化爐使用 的原料煤灰熔點升高時 ，如果操作上沒有及時進行調節(jié) ，操作溫度相對原料煤灰熔點較低 ，就會 因灰渣的黏度增加而導致排渣時產生較多大渣塊 。2．2 灰渣在 破 渣機 上 方堆積灰渣在破渣機上方堆積導致排渣故障的主要原 因是 ：破渣機的簡體是錐形的，上寬下窄 ，破渣機內還有 2塊下部交叉的斜板 ，形成 “V”形底 ，破渣機 的鉸輥就安裝在這個 “V”形底的中下部。在系統(tǒng)產生較多大渣塊時，大渣塊就有可能在這 “V”形底的鉸輥上方架橋 ，導致大量渣塊堆積。雖然破渣機 內的鉸輥能夠破壞灰渣的架橋結構 ，但是由于破渣機鉸輥上鉸刀的尺寸 比較小 ，只能影響到鉸輥上方 30cm的范圍。所以只要系統(tǒng) 中產生了較多大渣塊 ，就有可能在破渣機錐底的鉸輥上方 30cm以外的地方產生架橋 ，并逐步積累形成較厚的渣塊層。隨著架橋渣塊數(shù)量的增多和渣塊層厚度的增加 ，會有大量的小渣塊甚至細渣逐步填充 到架橋 的大渣塊之 間的縫 隙中，最終導致上面的細渣都難以通過渣塊層 ，這樣系統(tǒng) 的灰渣就排不出來了。在這種情況下往往會 出現(xiàn)鎖斗壓力低于氣化爐壓力的現(xiàn)象。正常情況下鎖斗壓力會高于氣化爐壓力 ，因為鎖斗在氣化爐的下方 ，他們之間有大約 20m的垂直位差 。由于鎖斗循環(huán)泵從鎖斗抽取黑水返送到氣化爐激冷室 內，因此 當通過破渣機上方 因架橋而產生的渣塊層的黑水流量低于鎖斗循環(huán)泵返送到氣化爐激冷室內黑水 的流量時，就會出現(xiàn)鎖斗壓力低于氣化爐激冷室壓力 的不正常情況 。2．3 灰渣在鎖斗錐底部位堆積灰渣在鎖斗錐底部位堆積導致排渣故障的原因與灰渣在破渣機上方堆積 的情況非常相似 ，鎖斗也是錐形 的，上寬下窄 ，錐底 同樣 比較狹窄 ，而且在鎖斗收集渣的 30rain內鎖斗錐底 的灰渣是靜止的，這就更容易導致灰渣堵塞錐底出 口，造成系統(tǒng)排渣 困難 。2．4 鎖斗循環(huán)泵進 出口管線堵塞鎖斗循環(huán)泵進 出口管線堵塞導致排渣故障的原因是 ：鎖斗循環(huán)泵進 出口管線堵塞 以后 ，鎖斗循環(huán)泵的輸送量會大幅度降低甚至為零 ，鎖斗和氣化爐激冷室之間的水循環(huán)受到影響，從氣化爐激冷室流 向鎖斗的黑水量降低 ，灰渣 向鎖斗方 向沉降的速度也會相應降低 ，從而影響鎖斗對灰渣的收集 ，影響灰渣排放。3 處理 措施3．1 灰 渣在破 渣 機上 方堆 積 的處理3．1．1 從鎖斗 向氣化爐進行反向充壓在給鎖斗充壓至壓力超過氣化爐壓力的情況下 ，給鎖斗入 口閥以打開的信號 ，當鎖斗壓力降低到鎖斗入 口閥可以打開的時候 ，鎖斗入 口閥會立即打開。這時鎖斗 內的高壓水會 自下而上由鎖斗向氣化爐方向產生一個沖擊 ，以破壞破渣機上萬方數(shù)據(jù)· 30· 中 氮 肥 第 2期方 的灰渣架橋結構，打破氣化爐和鎖斗之間的灰渣堵塞層 。3．1．2 從氣化爐向鎖斗進行正向充壓在給鎖斗充壓至壓力低于氣化爐壓力的情況下 ，給鎖斗人 口閥以打開的信號 ，然后再緩慢地對鎖斗進行充壓。當鎖斗的壓力升高到鎖斗人 口閥可以打開時 ，鎖斗入口閥會立即打開 ，氣化爐內的高壓水會 自上而下由氣化爐 向鎖斗方向產生一 個沖擊 ，也可以破壞破渣機上方的灰渣架橋結構 ，打破氣化爐和鎖斗之間的灰渣堵塞層。3．1．3 使用氣化爐和鎖斗之 間的專用沖洗水 閥門進行沖洗氣化爐和鎖斗之間安裝有一個專用沖洗水閥門，打開該 閥門后可 以把給鎖斗充壓的高壓除氧水供應到鎖斗和氣化爐之間的連接管線上。在鎖斗排放閥門關 閉、鎖斗入 口閥門打開 的情況下 ，可以產生一個持續(xù)的水流沖擊破渣機上方 的灰渣架橋結 構，打 破 氣 化 爐 和鎖 斗 之 間 的灰 渣 堵塞層 。3．1．4 使用鎖斗循環(huán)泵的入 口倒淋排放對于操作壓力低 于3．0MPa的氣化爐 ，可以采取關閉鎖斗循環(huán)泵 出口閥門，在鎖斗循環(huán)泵入El閥打開的情 況下打開鎖斗循 環(huán)泵人 口的倒淋閥，排放鎖斗內的黑水 。這樣鎖斗的壓力會因為破渣機上方灰渣層的阻擋和鎖斗內黑水 的排放而降低 ，鎖斗的壓力會低于氣化爐的壓力 ，這樣就可以破壞破渣機上方的灰渣架橋結構 ，打破氣化爐和鎖斗之間的灰渣堵塞層。3．2 灰渣在 鎖 斗錐底 部位 堆積 的處理灰渣在鎖斗錐底部位堆積導致的排渣故障只能采用大錘敲擊鎖斗錐底部位 的方法進行處理 ，或者在鎖斗排渣閥下的管線割開一個洞 口，用消防帶接一次水進行沖洗排渣。3．3 鎖斗循環(huán)泵進 出口管線堵塞的處理鎖斗循環(huán)泵進出口管線發(fā)生堵塞后 ，一般不會導致嚴重的排渣故障 ，因為氣化爐和鎖斗之間的灰渣通道是暢通的，只是氣化爐和鎖斗之間的水循環(huán)情況不好 ，影響灰渣由氣化爐向鎖斗方 向的沉降。處理鎖斗循環(huán)泵進出 口管線堵塞的方法就是在鎖斗去鎖斗循環(huán)泵方 向閥門關閉的情況下 ，關閉鎖斗循環(huán)泵出口到氣化爐的最后一道閥門，然后通過鎖斗循環(huán)泵人 口和出口管線的倒淋泄掉鎖斗循環(huán)泵進 出口管線上的壓力 ，最后拆除鎖斗循環(huán)泵的進 口和出口閥門，排放掉鎖斗泵進出 口管線內的積渣 ，并用消防帶接一次水進行沖洗 ，待鎖斗進出口管線 內堵塞的灰渣沖洗干凈以后再恢復管線 ，重新建立鎖斗循環(huán)泵的水循環(huán)。3．4 操作注意事項3．4．1 關注入爐原料煤 的灰熔點入爐原料煤灰熔點的變化對氣化爐的排渣影響最大 ，操作人員要及 時查看原料煤 的分析 報告 ，及時關注人爐煤 的灰熔點變化并及時進行調節(jié) ，保證操作溫度略大于煤灰熔點 50℃ ，防止出現(xiàn)排渣系統(tǒng)故障。3．4．2 穩(wěn)定氣化爐的操作溫度氣化爐的操作溫度與氧氣和煤漿的流量 比有直接關系，穩(wěn)定氣化爐氧氣流量和煤漿流量 ，保證氣化爐內反應溫度 的相對穩(wěn)定對防止排渣故障十分重要 。另外調節(jié)氣化爐溫度時要緩慢 ，特別是提溫操作要緩慢 ，防止短時間內附著在氣化爐內壁上的灰渣大量脫落流向渣 口方向，導致大渣塊的產生。3．4．3 關注氣化爐和鎖斗之 間的壓差變化 和鎖斗循環(huán)泵流量的變化氣化爐和鎖斗之間的壓差和鎖斗循環(huán)泵流量的變化直接反應 了氣化爐和鎖斗之間的渣水流動是否暢通。發(fā)現(xiàn)氣化爐和鎖斗之間的壓差增大或者鎖斗循環(huán)泵循環(huán)流量降低 時要及時進行處理 ，防止 出現(xiàn)排渣故障。3．4．4 關注氣化爐中心腔氧氣流量適當加大氣化爐 中心腔氧氣流量有利于提高氣化爐火焰的長度 ，有利于提高氣化爐渣 口處的溫度 ，防止出現(xiàn)大渣塊。因為真正決定氣化爐排渣過程是否容易產生大渣塊的指標是渣 口處的溫度。氣化爐的溫度顯示的是氣化爐燃燒室中部的溫度，對判斷氣化爐渣 口處的溫度僅僅是一個參考。氣化爐渣 口處的溫度除了和氣化爐燃燒室中部的溫度有關系外 ，還和氣化爐的負荷 、中心腔氧氣的流量等指標有關 。提高氣化爐的負荷 、提高中心腔氧氣 的流量都可以提高氣化爐渣 口處的溫 度

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