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低压灰水泵及管路故障对Texco气化工艺的影响及应对措施

时间:2016-07-28来源: 作者: 点击: 312次


 

摘要:文章分析了低压灰水泵极其管路故障时,切入原水补水后,Texco气化工艺运行变化的原因及表现,并提出了在此工况下避免系统大幅波动的主要应对措施。

关键词:Texco气化工艺    灰水系统   低压灰水泵

Abstract: This article mainly analyzes the reasons and performances when operation conditions changing of Texco gasification process after running RW, for reason that the low .pressure ash pump broken or the pipes and the valves failure. in addition,the article also comes up with several strategies to avoid system fluctuation.

Keywords: Texco gasification process   ash water system  low .pressure ash pump  

The impacts and the strategies for Texco gasification process when the low .pressure ash pump broken or the pipes and the valves failure

YU Xiaoni1   YU Xiaowen 2

1 Shaanxi weihe coal chemical corporation group lltd    Shaanxi Weinan   714000)

2 China Great Wall drilling oil group engineering co. LTD. drilling technology service company LiaoningQanjin   124000)

 

引言

灰水系统是Texco气化装置的核心组成部分,系统中各设备以及管线阀门长期处于灰水的腐蚀及磨损中,极易故障,如何在切入备用管线工作时保持装置平稳运行,一直是Texco气化工艺研究的重点。

Texco灰水工艺的描述及流程

来自灰水处理终端灰水槽的灰水经低压灰水泵加压到0.4Mpa,一路送出到污水处理装置处理,以以维持整个Texco装置的离子平衡及酸碱度平衡,一路返回系统,经除氧器除氧及高压灰水泵加压至7.0MPa以上,通过与出高压闪蒸罐的高温灰水换热,进入碳洗塔和气化炉,完成对工艺气的激冷和洗涤之后,进入高压闪蒸系统,闪蒸汽与来自高压灰水泵的灰水换热后进入气液分离罐,气相去汽提塔做热源,液相进入除氧器做热源,高压闪蒸出来的液相进入低压闪蒸罐闪蒸后,气相经过低压闪蒸汽冷凝器冷凝后同样送往除氧器做热源,低压闪蒸罐出来的液相经两级真空闪蒸系统处理后进入澄清槽,在絮凝及搅拌后,泥浆送去过滤机过滤后,液相送回澄清槽,过滤出的细渣由汽车送往渣场,澄清槽的顶部溢流清液进入灰水槽,返回灰水循环系统继续使用。


 

 

图1灰水循环系统流程图

RW紧急补水的原因及对系统的影响

1.补水原因

    由图1可看出,低压灰水泵作为灰水处理后返回系统的动力来源,一般都是双泵运行,当其中一台突发故障,打量不足,为保证外排量不大幅减少的情况下,工艺调节一般都会减少返回系统一路的水量,这就会造成返回除氧器的灰水量不足;或者是其返回管线上的仪表阀门失效,无法正常向除氧器送低压灰水。当以上情况出现时,因系统补水不足,整个Texco工艺会在短时间内由于碳洗塔或者气化炉液位不足而联锁跳车。因此,系统在除氧器上部设计了一路RW补水及一路S4加热管线,正常工况下,这两路处于停用状态,当出现以下状况:

1.低压灰水泵故障打量不足;

2.低压灰水泵出口诸如仪表、阀门或者管线等突发故障。

若能及时开启RW补水及S4加热,并辅助以其他调节措施,系统则由可能在波动之后恢复正常,避免停车损失。

2.补水后系统变化

2.1变化原因及参数对比

紧急补水RW与低压灰水泵出口灰水在压力、温度的差异如下图:

表1  低压灰水泵来水与原水性质对比

碳洗塔进水

T/

P/MPa

正常工况

低压灰水泵来水

3540

0.40.5

紧急工况

RW补水

3540

0.40.5

由上图可以,紧急补水RW与低压灰水泵出口灰水在压力、温度的差异很小,之所以补水之后系统会大幅波动,主要原因是低压灰水泵送往除氧器的灰水一般都在100~200/h,当上述故障1及故障2出现时,若RW补水未在低压灰水泵断水瞬间启动,即使是很微弱的时间差,也会引起整个工艺气系统和灰水系统的大幅波动,主要参数变化如下图:

 

表2    正常工况与RW紧急补水后主要控制点的变化对比

参数

 

P7403供水

(正常工况)

RW补水

(事故工况)

碳洗塔出口工艺气温度

T/℃

238

≤230

除氧器出口工艺气温度

T/℃

≥100

6080

碳洗塔下部冷却灰水入口温度

T/℃

122

110

气化炉激冷水入口温度

T/℃

235

215

碳洗塔排水温度

T/℃

≥220

≤210

气化炉排水温度

T/℃

≥200

180

高压闪蒸罐出口闪蒸气温度

T/℃

≥170

≤166

汽提塔顶部温度

T/℃

≥126

≤120

2.2系统变化具体表现

1.气化炉和碳洗塔排水瞬时减少。低压灰水泵出口主要是送回碳洗塔及气化炉作为激冷及洗涤水用的,当其断水,两设备必然会在液位联锁下,减小向灰水闪蒸工段的水排放,自身则因与外界无热交换,炉温快速上升,很容易触发停车联锁;

2.除氧器除氧能力下降。供水系统异常时,气化炉及碳洗塔排水量减小,由高低压闪蒸后进入除氧器的高温灰水量减少,即使打开S4加热,也无法将RW迅速加热到沸点以上,低温致灰水中氧及不凝气增多,氧分子在灰水中循环,与S、N等酸性分子结合,破坏灰水的弱碱性,加剧了对设备及管道的腐蚀;

3.高压灰水泵受到温度冲击。高压灰水泵入口水温由100多度迅速降低到60~70多度,虽减少了高压灰水泵气蚀的可能性,但短时间内介质温度的大幅降低,对泵体材质撕裂加剧,影响泵体寿命;

4.管道中垢片掉落,引起堵塞。系统中的设备及管道长期处于高温弱碱性灰水中,结垢在所难免,RW补入带入的瞬时冷量很容易使这些垢片收缩掉落,在水循环时引起过滤器等的堵塞。

另一方面,RW的加入,使系统的冷热平衡被打破,除了水系统,工艺气系统也受到影响,其最主要的表现就是带水。

图2  工艺气洗涤及变换系统流程图

如图2所示,由于激冷及洗涤水温降低致使碳洗塔出口工艺气温度降低,当进入后续变换系统后,若调节不及时,很容易引起变换炉带水,使变化炉温度大幅下降,调节困难;若带水严重,还有可能使变换触媒粉化,缩短其使用寿命;同时,带水的工艺气在后续冷却过程中,会增加变换系统冷凝液量,致使送去汽提塔液相增加,增加了后续酸性气体汽提塔的负担,同时也增加S4的消耗。

避免系统大幅波动的应对措施

以上几点是在RW及时补水后最易出现的问题。RW补水虽然能在低压灰水系统故障后继续维持系统运行,为故障排除赢得时间,但补水后若不能果断、迅速、准确、合理地辅助以其他调节方法,不但避免不了系统停车的危险,还有可能会因为工艺状况的突变,给动静设备、管线阀门以及变换触媒带来更大伤害,得不偿失。在此,提出几点常用的有效方法供参考:

1.减负荷。减负荷是在低压灰水泵无法迅速回复且系统波动较大时,必须采用的方法,系统在低负荷下运行,系统波动减小,对动静设备以及触媒的影响相应会减小,系统回复正常工况也较容易;

2.提高氧量。加氧可以提高气化温度,因此,加RW之后,若系统温度下降过快,为防止气化反应受到影响,可通过提高氧煤比,提高工艺气温度,同时减小带水的程度,但一定要将氧煤比控制在合理操作范围内。

3.低压闪蒸气冷凝器走旁路。低压闪蒸罐冷凝器走旁路,可以提高出低压闪蒸汽进除氧器的一路高温闪蒸气的温度,可藉此提高除氧器及系统温度,这一方法最为快速直接。

4.加大变换工段废锅工艺气旁路。开大旁路,可提高工艺气温度,从而减少去汽提塔冷凝液的量,减少汽提塔负担。

5.密切关注变换炉各点温度变化,通过控制入口量缓解带水危害。变换炉受热量和进量两个参数控制,因此,对其调节要视温度分布、温度变化趋势以及压差变化综合考量。

结论

当低压灰水泵或其出口管线故障时,应尽快排除故障,重新投用。若故障不能短时排除,在启动RW补水后,应密切关注工艺变化,准确判断,采取最直接有效措置,维持系统运行,减少系统波动带来的影响,保证系统在故障排除后能迅速恢复。

 

参考文献:

[1]黎军.德士古水煤浆气化工艺概况       [J]安徽化工.2001,109 (1):46-49.

[2]高丽.德士古水煤浆加压气化技术的应用  [J].煤炭技术,2010,29(7):161-162.

 

 

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