煤氣化爐煤漿管系的運(yùn)行及故障分析

煤氣化爐煤漿管系的運(yùn)行及故障分析

1化工裝置聯(lián)動(dòng)中試合格甲醇產(chǎn)出情況兗州能源工業(yè)有限公司600萬元a甲醇項(xiàng)目總投資34億元，于2006年4月16日啟動(dòng)。2007年10月26日，加熱系統(tǒng)完成并開始運(yùn)行。2008年8月29日，整個(gè)系統(tǒng)流程開通，生產(chǎn)合格甲醇產(chǎn)品。該項(xiàng)目自正式開工到產(chǎn)出合格甲醇僅用了24個(gè)月(扣除每年4個(gè)月的冰凍期),創(chuàng)國內(nèi)煤化工項(xiàng)目建設(shè)領(lǐng)先水平。該項(xiàng)目氣化系統(tǒng)采用GE公司6.5MPa水煤漿加壓氣化爐制氣,運(yùn)行方式為2開1備,每臺(tái)氣化爐設(shè)計(jì)處理煤量為1500t/d,3臺(tái)氣化爐分別于2008年12月3日、12日和2009年2月18日一次投運(yùn)成功,并于2009年4月達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷。2駕駛過程中遇到的問題和解決方法2.1砂漿機(jī)筒體泄漏2.1.1現(xiàn)象磨煤機(jī)在運(yùn)行一段時(shí)間后,再次開車運(yùn)行時(shí)筒體靠近兩端蓋處出現(xiàn)漏漿。2.1.2煤漿外漏,無法消除初次安裝時(shí),“T”型螺栓的預(yù)緊力不夠,開車運(yùn)行一段時(shí)間后,由于鋼棒的敲擊,內(nèi)部橡膠襯板與螺栓處產(chǎn)生縫隙,造成煤漿外漏(煤漿進(jìn)入縫隙后無法用緊固外側(cè)螺母的方法消除和阻止泄漏)。2.1.3解決方法(1)預(yù)防在磨煤機(jī)添加完鋼棒進(jìn)行清水試車結(jié)束后,對(duì)整個(gè)磨煤機(jī)筒體的螺栓再次緊固。(2)返回如磨煤機(jī)進(jìn)料后發(fā)生漏漿,則需停機(jī),將漏漿處的螺栓和橡膠套全部取下,對(duì)螺栓孔及取下的部件進(jìn)行徹底清洗后回裝,再均勻緊固。2.2煤漿管道的振動(dòng)2.2.1煤漿入爐前煤漿狀況煤漿泵采用雙軟管三缸單作用泵,在運(yùn)行初期比較平穩(wěn),但當(dāng)單系統(tǒng)負(fù)荷增加至70%以上時(shí),煤漿管線出現(xiàn)振動(dòng),泵的出口及入爐前的水平段尤為明顯。2.2.2煤漿泵出口管道緩沖器設(shè)置不當(dāng)(1)煤漿泵的出口緩沖器壓力控制過高。正常情況下出口緩沖器的壓力應(yīng)控制在泵工作時(shí)出口壓力的70%～80%,如果緩沖器的壓力控制過高,不能起到正常的緩沖作用,煤漿管線就會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)。(2)煤漿泵出口的管道緩沖器皮管下部由于停車時(shí)沖洗不徹底而積留有部分煤漿,停車后因沉淀、析水形成硬塊,出口緩沖器的體積緩沖能力滿足不了泵做功系統(tǒng)的脈動(dòng)要求或操作條件下的脈動(dòng)梯度(指泵的出口管系迅速的升壓、降壓幅度),系統(tǒng)脈動(dòng)超出了軟管的徑向脈動(dòng)范圍。此時(shí)軟管的物理性能和結(jié)構(gòu)尺寸不匹配泵系統(tǒng)的脈動(dòng)要求,軟管本體出現(xiàn)不協(xié)調(diào)移動(dòng)并附加軸向蠕動(dòng),皮管不能進(jìn)行正常的收縮去消除泵產(chǎn)生的脈動(dòng),此時(shí)煤漿管線就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。(3)煤漿管線的水平限位和垂直限位安裝不當(dāng),特別是在靠近泵出口和進(jìn)入氣化爐前的管道,管道負(fù)載后沒有和限位進(jìn)行良好的接觸,從而產(chǎn)生管道擺動(dòng)的現(xiàn)象。(4)煤漿泵出口管道緩沖器的緩沖液充裝量不足,當(dāng)泵的運(yùn)行負(fù)荷增大時(shí),外層軟管會(huì)與筒體發(fā)生碰撞,失去緩沖作用,導(dǎo)致泵的運(yùn)行負(fù)荷提不起來。(5)進(jìn)入氣化爐前的煤漿管線采用的彈簧支撐選型不當(dāng)。由于各個(gè)廠家的煤漿切斷閥的總重量不盡統(tǒng)一,在設(shè)計(jì)初期只是通過預(yù)估的重量進(jìn)行彈簧選型,如果選擇不當(dāng),會(huì)造成管線負(fù)載后彈簧不能正常發(fā)揮作用,發(fā)生彈簧壓死現(xiàn)象,此時(shí)也會(huì)產(chǎn)生管線的振動(dòng)。2.2.3煤漿泵管道安裝及振動(dòng)控制要點(diǎn)(1)嚴(yán)格控制煤漿泵出口緩沖器的氮?dú)獬溲b壓力,控制該壓力在泵正常出口工作壓力的70%～80%。(2)停車后立即對(duì)煤漿管線進(jìn)行沖洗,保證管線內(nèi)不積存煤漿。定期對(duì)磨煤機(jī)添加鋼棒以保證煤漿的質(zhì)量。(3)根據(jù)多次充裝的經(jīng)驗(yàn),將煤漿泵出口緩沖器緩沖液添加量控制在60～70L。(4)將限位架和導(dǎo)向架改為固定架,使振動(dòng)由管道傳向大地或框架。(5)增加入爐前煤漿管線的彈簧支座,特別是煤漿切斷閥部位。2.3帶鎖臂清潔管道的振動(dòng)2.3.1現(xiàn)象鎖斗在排渣結(jié)束時(shí)沖洗水管線發(fā)生振動(dòng),鎖斗沖洗水管線水平段移位并與管支架脫離。用于補(bǔ)償管道水平位移的金屬軟管使用壽命短。2.3.2原因(1)當(dāng)鎖斗沖洗完成并再次向鎖斗內(nèi)充滿水后,鎖斗沖洗水閥門關(guān)閉過快。(2)在完成一個(gè)排渣過程后,在關(guān)閉鎖斗出口閥時(shí)關(guān)閥速度過快。2.3.3關(guān)閉速度減緩根據(jù)鎖斗閥的結(jié)構(gòu),采取措施使鎖斗沖洗水閥門或鎖斗出口閥的關(guān)閉速度減慢。因?yàn)閷?shí)際采用的是雙氣缸閥閥門,因此改造時(shí)只需要在氣路上增加1個(gè)針形閥,使關(guān)閥時(shí)氣缸的排氣速度降低即可。2.4氣生裝置的局部溫度2.4.1溫度過高原因分析首次投料后,氣化爐中上部單點(diǎn)超溫,最高溫度達(dá)280℃。分析原因:可能是由于耐火磚砌筑過程中存在局部灰漿不飽滿,首次投料后耐火磚表面無掛渣,導(dǎo)致局部溫度過高;也可能是烘爐過程中溫升、溫降控制不當(dāng),使膨脹縫回落不到位,造成局部溫度上升過快。2.4.2爐體與法蘭之間的東南角墊體溫度分布?xì)饣癄t投料后,在運(yùn)行的前兩天,爐頂大法蘭,特別是爐頂大法蘭與爐體之間的八角墊處超溫,溫度最高達(dá)370℃,同時(shí)出現(xiàn)爐體(自上而下)第一點(diǎn)溫度比第二點(diǎn)溫度高的現(xiàn)象。2.4.3爐頂“丟失”(1)燒嘴盤管與燒嘴室間距離過大,投料以后在燒嘴室處產(chǎn)生“渦流”,因?yàn)闋t頂大法蘭處的耐火纖維在烘爐的負(fù)壓環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生部分“丟失”,此時(shí)爐頂大法蘭就會(huì)出現(xiàn)溫度過高的現(xiàn)象。(2)在氣化爐由冷態(tài)進(jìn)入熱態(tài)后,爐磚和殼體的熱膨脹之差為23.6mm,燒嘴伸入長度與熱膨脹之差的和為929.6mm,燒嘴的噴射口的平面沒有完全伸入燒嘴室,在燒嘴室內(nèi)部存在反應(yīng)流場(chǎng),致使燒嘴室內(nèi)部溫度過高。2.4.4低負(fù)荷下的火焰鑒于當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況,采取了在操作中盡量延長氣化爐在低負(fù)荷下的運(yùn)行時(shí)間的方法,當(dāng)負(fù)荷升高后,通過調(diào)節(jié)中心氧的比例改變火焰的形狀。這樣運(yùn)行一段時(shí)間后,燒嘴室內(nèi)會(huì)存有部分的灰渣,起到了“隔熱”的作用。2.5冷調(diào)器機(jī)械密封頻繁損壞2.5.1軸套與動(dòng)環(huán)支撐圈動(dòng)環(huán)座的相對(duì)運(yùn)動(dòng)激冷水泵機(jī)械密封損壞導(dǎo)致激冷水外漏。拆檢發(fā)現(xiàn),軸套與動(dòng)環(huán)支撐圈(動(dòng)環(huán)座)的接觸部位有大量劃痕,說明它們之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng))。而理論上動(dòng)環(huán)座與軸套應(yīng)該是相對(duì)靜止的,不允許有相動(dòng)運(yùn)動(dòng)。2.5.2浮動(dòng)環(huán)密封面向外泄漏動(dòng)環(huán)座與軸套間發(fā)生了不被允許的相對(duì)運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致動(dòng)環(huán)組定位尺寸發(fā)生變動(dòng),動(dòng)環(huán)組向遠(yuǎn)離靜環(huán)的軸向滑動(dòng),當(dāng)動(dòng)靜環(huán)密封面的比壓下降到不足以維持密封時(shí),沖洗水與灰水的混合物就會(huì)通過動(dòng)靜環(huán)密封面向外泄漏,灰水中所含的固體顆粒在漏經(jīng)密封面的過程中,會(huì)因“研磨”作用而使密封面加速磨損,導(dǎo)致泄漏進(jìn)一步擴(kuò)大并最終使機(jī)械密封失效。2.5.3機(jī)械密封壓壓法(1)在動(dòng)環(huán)座與軸套連接處增加鍵槽,用鍵將動(dòng)環(huán)座和軸套連接,保留原有的鎖緊螺母。(2)保證機(jī)械密封外沖洗水的壓力穩(wěn)定,壓力控制在比泵出口壓力高0.2～0.5MPa,防止顆粒介質(zhì)的進(jìn)入。(3)保證機(jī)械密封的密封腔循環(huán)冷卻水暢通,使密封腔的溫度盡量低,保證“O”形圈在最佳的工作溫度。2.6氣生裝置廢水中氨氮含量超標(biāo)2.6.1現(xiàn)象氣化裝置外排廢水的氨氮含量超標(biāo),最高含量達(dá)3000×10-6。2.6.2變換工段汽提塔部分氣體未得到完全閃蒸(1)水環(huán)真空泵排水不暢,導(dǎo)致真空泵的抽負(fù)壓效果下降,真空閃蒸罐的操作壓力高于設(shè)計(jì)值,部分氣體未得到完全閃蒸。(2)變換工段汽提塔的操作溫度過低,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)由于除氧器填料層高度僅為550mm,導(dǎo)致除氧器除氧頭排汽管排汽量大,帶水嚴(yán)重,除氧器水位維持不住,除氧效果差。2.6.3提高汽提溫度(1)對(duì)真空泵的排水系統(tǒng)進(jìn)行改造,適當(dāng)降低真空泵上方水罐的液位,同時(shí)降低加水的水溫。(2)將變換工段汽提塔的操作溫度提高至110℃以上,保證汽提效果。(3)將除氧器中的填料層加高,同時(shí)增加除氧器與水箱的汽水流通面積,減小水流從除氧器流入水箱的阻力。2.7黑水管研磨2.7.1現(xiàn)象運(yùn)行過程中出現(xiàn)洗滌塔黑水出口角閥后及進(jìn)入高壓閥蒸罐前的角閥后的管段和盲法蘭磨穿現(xiàn)象。2.7.2原因黑水經(jīng)減壓后流速增加,特別是當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加時(shí),管路中出現(xiàn)汽、液、固三相流,夾帶的顆粒高速?zèng)_擊管線或盲法蘭,造成磨穿。2.7.3管端混凝土加固將黑水角閥后的彎頭改成“T”型管道,管端用盲法蘭進(jìn)行封堵,盲法蘭內(nèi)部增設(shè)加厚耐磨材料;或改用耐磨材料彎頭,每次倒?fàn)t時(shí)進(jìn)行檢查,視情況更換。2.8泥漿流量的波動(dòng)2.8.1現(xiàn)象系統(tǒng)運(yùn)行過程中發(fā)生煤漿流量頻繁大幅度波動(dòng),從DCS顯示的趨勢(shì)圖上可以看到很多的“毛刺”。2.8.2煤漿流量計(jì)檢測(cè)(1)氣化煤在經(jīng)過磨機(jī)進(jìn)行制漿的過程中,由于鋼棒的相互碰撞和摩擦?xí)a(chǎn)生部分鐵粉,此部分鐵粉與煤漿一起進(jìn)入煤漿管線。因?yàn)槊簼{流量計(jì)為電磁流量計(jì),長時(shí)間運(yùn)行后,流量計(jì)內(nèi)筒和探頭將吸附大量的鐵粉,從而使煤漿流量計(jì)的測(cè)量精度下降。(2)電磁流量計(jì)的阻尼時(shí)間過短。2.8.3沖用鐵屑的煤漿送電(1)在每次建立煤漿循環(huán)時(shí),將電磁流量計(jì)的電斷掉,讓煤漿將流量計(jì)內(nèi)筒及探頭上的鐵屑沖掉,沖30min左右再對(duì)其送電。(2)適當(dāng)增加流量計(jì)的阻尼時(shí)間,一般設(shè)定為15～30s即可解決問題。2.9氣化爐中的激冷室渣2.9.1現(xiàn)象氣化爐激冷室內(nèi)部積存大量灰渣,在破渣機(jī)上方形成大塊渣“架橋”,鎖斗循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生了“水過、渣不過”現(xiàn)象,最終導(dǎo)致停車處理。2.9.2渣口壓差大,渣口壓大,煤種不同其粘溫特性是存在差異的,但由于煤種的變化未引起操作工的足夠重視,在氣化爐運(yùn)行過程中,未及時(shí)調(diào)整爐溫導(dǎo)致產(chǎn)生大量的掛渣,渣口處因此“負(fù)擔(dān)”過重,表現(xiàn)為渣口壓差增大。在燒渣的過程中,由于提溫過快,造成爐內(nèi)壁的掛渣大面積脫落,破渣機(jī)處理不及,從而形成“架橋”。2.9.3對(duì)爐溫的穩(wěn)定效果(1)保證煤源穩(wěn)定,定期對(duì)煤及入爐煤漿的灰熔點(diǎn)進(jìn)行分析。(2)注意監(jiān)控氣體成分含量的變化,特別是甲烷含量的變化(對(duì)溫度比較敏感,能間接反映爐溫的變化)。(3)以現(xiàn)場(chǎng)撈渣機(jī)下渣的渣樣、氣化爐合成氣出口溫度、氣化爐表面壁溫等為輔助判斷手段,結(jié)合渣口壓差,控制爐溫穩(wěn)定。(4)如發(fā)生渣堵并需要進(jìn)行提爐溫的操作時(shí),本著先熔渣口再緩慢提溫的原則,以避免出現(xiàn)爐渣大面積脫落。2.10氣生裝置黑水出口角閥嚴(yán)重磨損2.10.磨蝕部位發(fā)生氣化爐下部第一道黑水角閥運(yùn)行15d時(shí)發(fā)生閥體磨穿,因前后切斷閥關(guān)閉不嚴(yán),造成系統(tǒng)停車。磨蝕部位有2處:一是擴(kuò)散段與直段連接處;二是閥門本體。2.10.2.減壓閥的“喉頸”部分與閥腔間隙過大,黑水在此處產(chǎn)生回流。2.10.3個(gè)解決方法“喉頸”部分整體內(nèi)襯碳化鎢,同時(shí)盡量減小“喉頸”與閥腔的間隙,在主要過流部分增加導(dǎo)流槽,避免回流。2.11煤漿入燒嘴的氧氣通道2.11.1現(xiàn)象停車后檢查燒嘴,發(fā)現(xiàn)其中心氧通道內(nèi)積存有煤漿。2.11.2.中心氧氮?dú)獯祾唛y后的限流孔板通徑設(shè)計(jì)過小,系統(tǒng)的吹掃時(shí)間分配不合理。2.11.3個(gè)解決方法(1)通過原始設(shè)計(jì)12.18mm擴(kuò)至20mm。(2)設(shè)置清潔時(shí)間將吹掃時(shí)間(按氧氣、煤漿、氧氣順序)由原來的6s、15s、9s調(diào)整為5s、15s、5s。2.12氣化爐頂部的耐火纖維“丟失”2.12.1現(xiàn)象氣化爐運(yùn)行一段時(shí)間后,在更換燒嘴時(shí)發(fā)現(xiàn):氣化爐頂部的耐火纖維“丟失”較為嚴(yán)重,導(dǎo)致氣化爐頂部大法蘭蓋的溫度偏高。2.12.臺(tái)階:大法蘭原設(shè)計(jì)的爐頂磚砌筑方法不合理,存在臺(tái)階,導(dǎo)致大法蘭在壓耐火纖維時(shí)發(fā)生“切斷”。在投料前的烘爐過程中,被切斷的耐火纖維在負(fù)壓的作用下被抽走。2.12.3個(gè)解決方法對(duì)原有