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水煤浆气化装置排渣故障的原因分析及处理

文档作者：王伟文档来源：内蒙古伊东集团东华能源有限责任公司		点击数：	更新时间： 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 浆气化 装置排渣故 障的原 因分 析及处理王 伟(内蒙古伊东集团东华能源有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 010300)[中图分类号]X784 [文献标识码]B [文章编号]1004—9932(2012)02—0028—031 水煤浆气化装置排渣系统简介1．1 排渣 系统设备水煤浆气化装 置排渣系统 涉及 到 的设备 包括 ：气化炉 (分 为 2个部 分 ，上 部是 燃 烧室 ，下部是激冷室 )、破渣机 (直接连接在气化炉激冷室 的下方 )、锁 斗、存 渣池 、捞 渣机。气 化炉、破渣机、锁斗 、存渣池分布在同一条铅垂线上 ，方便气化炉激冷室内的灰渣向存渣池方向排放。破渣机 的作用是破 碎从激冷室下来 的大块[收稿 日期 ]2011 7_28[作者简 介]王 伟(1969一 )，男 ，山东滕州人 ，工程师。卧式改为立式 ，将其置于汽提塔之上 ，2台设备合二为一 ，这样可省去富液泵 。省去富液泵后吨氨可节 电 23．46kW ·h。2套 系统 改造流 程一样 ，只是设备直径和高度等略有不 同。为充 分利 用 系统 动 能，化肥 分 公 司 (110kt／a装置)和阳化分公 司 (80kt／a装置 )NHD脱碳系统分别于 2009年和 2010年进行了涡轮驱动贫液泵的改造 ，投运 后节 电 15％ ～20％ ，脱碳系统能够满足改造后 的产能要求。(4)增加真空解吸装置化肥分公司 (2套 )和阳化分 公司 (1套 )NHD脱碳装置在低 压闪蒸槽后增加 了真空解 吸装置 ，使 NHD脱 碳液 中的 CO：进 一步解 吸 出来，不仅增加了 CO：气量，同时降低了汽提塔的负荷 。(5)变压吸附回收脱碳高闪气NHD脱碳装置设计脱碳 高闪气 直接回收到氢氮气压缩机一段入 口或半水煤气压缩机三段。高闪 气 中 65％ 为 CO：，其余 为 H：、N：、CH 、渣 ，以方便灰渣通过锁斗系统的管线和阀门。锁斗的作用是 间歇地收集渣和排放渣。存渣池的作用是暂时存放锁斗排放下来的灰渣和冲渣水。捞渣机的作用是将存渣池内的灰渣用刮板提升分离出来 由汽车外运。1．2 排 渣 系统流程水煤浆气化炉燃烧室反应产生的高温炉渣首先进入气化炉的激冷室内被冷却固化 ，然后通过破渣机并在破渣机内液压马达驱动的铰辊作用下破碎掉大块的灰渣 ，防止灰渣堵塞锁斗系统的管线和阀门。经过破渣机破碎的灰渣通过锁斗系统收集并暂时储存起来 ，在完成大约 0．5h的收集后定时排放到存渣池 中。锁斗排渣系统包含锁斗Ar等 ，如果直接放空 ，会造成有效气体的浪费；采用直接 回收到氢氮气压缩机一段人 口 (煤化工公司回到半水煤气压缩机 三段 )的办法 ，虽然 回收了有效气体 ，但造成了单机产量下降，吨氨电耗升高 ，进脱碳系统变换气 CO 含量升高 ，加重了脱碳负荷。2007年、2009年化肥分公 司和阳化分公司分别新增变压吸附回收脱碳高闪气装置 ，将脱碳 高闪气 中的 CO 脱 除后 ，回收其中的有用气体 H：、N：，将其送至氢氮气压缩机二段人 口。该项 目投运后 ，每天 可增产合成 氨1％ ～1．2％ ，经济效益十分显著。4 结 语4套 NHD脱碳装置经过改造投运后 ，与改造前相比大大降低了系统的用 电负荷 ，CO：纯度提高至 98．5％以上 ，同时也降低 了汽提塔负荷 。下一步准备把涡轮驱动节能改造、位能的有效利用及高闪气的回收等技术在其他脱碳系统推广 ，使公司脱碳工艺更加优化 ，消耗进一步降低。万方数据第2期 王 伟 ：水煤浆气化装置排渣故 障的原 因分析及处理 。29·系统阀 门、锁 斗循环泵 、锁斗循 环泵进 出 VI管线 、锁斗冲洗水罐。锁斗循环泵 的作用是从锁斗的顶部抽取部分黑水输送到气化炉激冷室内，这样激冷室 内就会 有部分黑水 自动地 补充到锁 斗内，在激冷室和锁斗之 间建立了一个水循环 ，带动灰渣向锁斗方向沉降。锁斗冲洗水罐 的作用是在锁斗排渣的过程 中向锁斗加冲洗水 ，促进锁斗内灰渣向存渣池方 向排放 。2 排渣 系统故障的原 因分析2．1 气化 炉燃烧 室操 作 不 当气化炉燃烧室操作不 当，产生较多大渣块是导致气化装置排渣系统故障的主要原因和初始原因。气化炉燃 烧室操 作不 当主要 表现在 以下几方面。2．1．1 燃烧室温度控制较低燃烧室温度控制较低导致渣 口处 的温度相对比较低 ，熔融状 态灰渣 的黏度 比较 大 ，流动性差 ，从而造成燃烧室排渣 口处灰渣积累的量 比较多 ，熔渣流相对较厚 ，产生较多大渣块。2．1．2 气化炉中心腔氧气流量控制较低气化炉中心腔氧气流量控制较低容易造成气化炉的火焰相对比较短 ，导致气化炉燃烧室渣 口处的温度 比较低 ，从而产生较多的大渣块 。2．1．3 气化炉燃烧室温度提高过快气化炉燃烧室温度提高过快 ，粘结在整个气化炉内壁上 的灰渣在短时间内大量涌向渣 口，导致产生大渣块。2．1．4 原料煤灰熔点变化一 般情况下要求气化炉的操作温度高于原料煤灰熔点 50clC。因为灰渣的黏度会 因操作温度的降低而相应提高 ，因此在原料煤灰熔点提高以后 ，气化炉的操作温度也要进行相应 的调整 。在气化炉使用 的原料煤灰熔点升高时 ，如果操作上没有及时进行调节 ，操作温度相对原料煤灰熔点较低 ，就会 因灰渣的黏度增加而导致排渣时产生较多大渣块 。2．2 灰渣在 破 渣机 上 方堆积灰渣在破渣机上方堆积导致排渣故障的主要原 因是 ：破渣机的简体是锥形的，上宽下窄 ，破渣机内还有 2块下部交叉的斜板 ，形成 “V”形底 ，破渣机 的铰辊就安装在这个 “V”形底的中下部。在系统产生较多大渣块时，大渣块就有可能在这 “V”形底的铰辊上方架桥 ，导致大量渣块堆积。虽然破渣机 内的铰辊能够破坏灰渣的架桥结构 ，但是由于破渣机铰辊上铰刀的尺寸 比较小 ，只能影响到铰辊上方 30cm的范围。所以只要系统 中产生了较多大渣块 ，就有可能在破渣机锥底的铰辊上方 30cm以外的地方产生架桥 ，并逐步积累形成较厚的渣块层。随着架桥渣块数量的增多和渣块层厚度的增加 ，会有大量的小渣块甚至细渣逐步填充 到架桥 的大渣块之 间的缝 隙中，最终导致上面的细渣都难以通过渣块层 ，这样系统 的灰渣就排不出来了。在这种情况下往往会 出现锁斗压力低于气化炉压力的现象。正常情况下锁斗压力会高于气化炉压力 ，因为锁斗在气化炉的下方 ，他们之间有大约 20m的垂直位差 。由于锁斗循环泵从锁斗抽取黑水返送到气化炉激冷室 内，因此 当通过破渣机上方 因架桥而产生的渣块层的黑水流量低于锁斗循环泵返送到气化炉激冷室内黑水 的流量时，就会出现锁斗压力低于气化炉激冷室压力 的不正常情况 。2．3 灰渣在锁斗锥底部位堆积灰渣在锁斗锥底部位堆积导致排渣故障的原因与灰渣在破渣机上方堆积 的情况非常相似 ，锁斗也是锥形 的，上宽下窄 ，锥底 同样 比较狭窄 ，而且在锁斗收集渣的 30rain内锁斗锥底 的灰渣是静止的，这就更容易导致灰渣堵塞锥底出 口，造成系统排渣 困难 。2．4 锁斗循环泵进 出口管线堵塞锁斗循环泵进 出口管线堵塞导致排渣故障的原因是 ：锁斗循环泵进 出口管线堵塞 以后 ，锁斗循环泵的输送量会大幅度降低甚至为零 ，锁斗和气化炉激冷室之间的水循环受到影响，从气化炉激冷室流 向锁斗的黑水量降低 ，灰渣 向锁斗方 向沉降的速度也会相应降低 ，从而影响锁斗对灰渣的收集 ，影响灰渣排放。3 处理 措施3．1 灰 渣在破 渣 机上 方堆 积 的处理3．1．1 从锁斗 向气化炉进行反向充压在给锁斗充压至压力超过气化炉压力的情况下 ，给锁斗入 口阀以打开的信号 ，当锁斗压力降低到锁斗入 口阀可以打开的时候 ，锁斗入 口阀会立即打开。这时锁斗 内的高压水会 自下而上由锁斗向气化炉方向产生一个冲击 ，以破坏破渣机上万方数据· 30· 中 氮 肥 第 2期方 的灰渣架桥结构，打破气化炉和锁斗之间的灰渣堵塞层 。3．1．2 从气化炉向锁斗进行正向充压在给锁斗充压至压力低于气化炉压力的情况下 ，给锁斗人 口阀以打开的信号 ，然后再缓慢地对锁斗进行充压。当锁斗的压力升高到锁斗人 口阀可以打开时 ，锁斗入口阀会立即打开 ，气化炉内的高压水会 自上而下由气化炉 向锁斗方向产生一 个冲击 ，也可以破坏破渣机上方的灰渣架桥结构 ，打破气化炉和锁斗之间的灰渣堵塞层。3．1．3 使用气化炉和锁斗之 间的专用冲洗水 阀门进行冲洗气化炉和锁斗之间安装有一个专用冲洗水阀门，打开该 阀门后可 以把给锁斗充压的高压除氧水供应到锁斗和气化炉之间的连接管线上。在锁斗排放阀门关 闭、锁斗入 口阀门打开 的情况下 ，可以产生一个持续的水流冲击破渣机上方 的灰渣架桥结 构，打 破 气 化 炉 和锁 斗 之 间 的灰 渣 堵塞层 。3．1．4 使用锁斗循环泵的入 口倒淋排放对于操作压力低 于3．0MPa的气化炉 ，可以采取关闭锁斗循环泵 出口阀门，在锁斗循环泵入El阀打开的情 况下打开锁斗循 环泵人 口的倒淋阀，排放锁斗内的黑水 。这样锁斗的压力会因为破渣机上方灰渣层的阻挡和锁斗内黑水 的排放而降低 ，锁斗的压力会低于气化炉的压力 ，这样就可以破坏破渣机上方的灰渣架桥结构 ，打破气化炉和锁斗之间的灰渣堵塞层。3．2 灰渣在 锁 斗锥底 部位 堆积 的处理灰渣在锁斗锥底部位堆积导致的排渣故障只能采用大锤敲击锁斗锥底部位 的方法进行处理 ，或者在锁斗排渣阀下的管线割开一个洞 口，用消防带接一次水进行冲洗排渣。3．3 锁斗循环泵进 出口管线堵塞的处理锁斗循环泵进出口管线发生堵塞后 ，一般不会导致严重的排渣故障 ，因为气化炉和锁斗之间的灰渣通道是畅通的，只是气化炉和锁斗之间的水循环情况不好 ，影响灰渣由气化炉向锁斗方 向的沉降。处理锁斗循环泵进出 口管线堵塞的方法就是在锁斗去锁斗循环泵方 向阀门关闭的情况下 ，关闭锁斗循环泵出口到气化炉的最后一道阀门，然后通过锁斗循环泵人 口和出口管线的倒淋泄掉锁斗循环泵进 出口管线上的压力 ，最后拆除锁斗循环泵的进 口和出口阀门，排放掉锁斗泵进出 口管线内的积渣 ，并用消防带接一次水进行冲洗 ，待锁斗进出口管线 内堵塞的灰渣冲洗干净以后再恢复管线 ，重新建立锁斗循环泵的水循环。3．4 操作注意事项3．4．1 关注入炉原料煤 的灰熔点入炉原料煤灰熔点的变化对气化炉的排渣影响最大 ，操作人员要及 时查看原料煤 的分析 报告 ，及时关注人炉煤 的灰熔点变化并及时进行调节 ，保证操作温度略大于煤灰熔点 50℃ ，防止出现排渣系统故障。3．4．2 稳定气化炉的操作温度气化炉的操作温度与氧气和煤浆的流量 比有直接关系，稳定气化炉氧气流量和煤浆流量 ，保证气化炉内反应温度 的相对稳定对防止排渣故障十分重要 。另外调节气化炉温度时要缓慢 ，特别是提温操作要缓慢 ，防止短时间内附着在气化炉内壁上的灰渣大量脱落流向渣 口方向，导致大渣块的产生。3．4．3 关注气化炉和锁斗之 间的压差变化 和锁斗循环泵流量的变化气化炉和锁斗之间的压差和锁斗循环泵流量的变化直接反应 了气化炉和锁斗之间的渣水流动是否畅通。发现气化炉和锁斗之间的压差增大或者锁斗循环泵循环流量降低 时要及时进行处理 ，防止 出现排渣故障。3．4．4 关注气化炉中心腔氧气流量适当加大气化炉 中心腔氧气流量有利于提高气化炉火焰的长度 ，有利于提高气化炉渣 口处的温度 ，防止出现大渣块。因为真正决定气化炉排渣过程是否容易产生大渣块的指标是渣 口处的温度。气化炉的温度显示的是气化炉燃烧室中部的温度，对判断气化炉渣 口处的温度仅仅是一个参考。气化炉渣 口处的温度除了和气化炉燃烧室中部的温度有关系外 ，还和气化炉的负荷 、中心腔氧气的流量等指标有关 。提高气化炉的负荷 、提高中心腔氧气 的流量都可以提高气化炉渣 口处的温 度

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