多元料漿氣化裝置工藝管線優(yōu)化改造小結(jié)

崔道輝

（安徽六國化工股份有限公司，安徽 銅陵 244023）

1 概 述

安徽六國化工股份有限公司（簡稱六國化工）氮肥廠280 kt／a合成氨項目氣化裝置采用西北化工研究院多元料漿加壓氣化專利技術(shù)，共設(shè)置有3臺氣化爐（兩開一備），設(shè)計單爐投煤量750 t／d。六國化工多元料漿氣化裝置以煙煤為原料，采用激冷流程、三級閃蒸工藝，氣化裝置分為制漿工段、氣化工段、渣水工段三部分。在氣化工段，水煤漿和氧氣通過工藝燒嘴進(jìn)入氣化爐，反應(yīng)生成的粗合成氣中夾帶的灰塵在進(jìn)入變換系統(tǒng)之前除去，氣化爐排出的溶渣在激冷室中冷卻，粗渣經(jīng)鎖斗排至爐外，細(xì)渣則在渣水工段中予以除去；在渣水工段，從氣化爐和碳洗塔來的黑水，經(jīng)閃蒸和沉降將其中的固體和溶解氣體分離出去，灰水經(jīng)除氧后返回氣化工段循環(huán)使用，并將高壓閃蒸氣的熱量予以回收利用。

六國化工氣化裝置自2012年12月開車至今，總體運行平穩(wěn)，但還是有一些問題制約著氣化裝置的長周期、安全、穩(wěn)定運行。經(jīng)過不斷的總結(jié)與探索，并結(jié)合業(yè)內(nèi)同類型裝置的運行經(jīng)驗，六國化工對氣化裝置工藝管線進(jìn)行了優(yōu)化技改，現(xiàn)將有關(guān)情況簡介如下。

2 碳洗塔排黑水管線優(yōu)化改造

碳洗塔排黑水口有底部排水口和側(cè)部排水口各1個。正常生產(chǎn)過程中，為延緩激冷環(huán)和氣化爐內(nèi)部結(jié)垢的速度，延長氣化爐的運行周期，要求送往氣化爐的激冷水（黑水）含固量盡可能低點，故要求碳洗塔排黑水走底部排水口，在碳洗塔底部排水不暢的情況下側(cè)部排水口應(yīng)急排放。日常單爐系統(tǒng)停車以后，氣化車間會組織人員將碳洗塔內(nèi)部的積灰清理掉，但由于碳洗塔內(nèi)部上方部件附著的少量垢片無法清理干凈，同時在氣化爐開車投料的一瞬間，氣化爐出口合成氣管線內(nèi)還有少量的垢片被瞬間帶到碳洗塔內(nèi)部，容易造成垢片堵住碳洗塔底部的排水口，致使氣化爐開車成功以后碳洗塔的黑水不得不從側(cè)部排出，導(dǎo)致通過激冷水泵（P1305）由碳洗塔送往氣化爐的激冷水水質(zhì)變差，進(jìn)而易導(dǎo)致激冷環(huán)以及氣化爐上升管與下降管之間的環(huán)隙結(jié)垢，使得氣化爐的運行周期縮短。

為解決碳洗塔底部排水口不能排水進(jìn)而影響氣化爐長周期穩(wěn)定運行這一問題，2015年6月對碳洗塔排黑水管線進(jìn)行了如下改造：在碳洗塔（C1301）排黑水管線彎頭后30 cm處增加1個變徑三通（DN100×40 mm），再在高壓灰水管線上現(xiàn)場壓力表（PG1377）處增加1個等徑三通（DN40），此處引出一股壓力為7.0～7.5 MPa的高壓灰水到新增的變徑三通（DN100×40 mm）處，用新增高壓灰水管線上的兩道手動閥來控制高壓灰水的通斷。這股高壓灰水在氣化爐投料前打開，此時碳洗塔排黑水閥（FV1304）及其后至高壓閃蒸罐（V1401）之總閥關(guān)閉，將這股高壓灰水反沖至碳洗塔內(nèi)部，以防碳洗塔出口管線及彎頭處堵塞；當(dāng)碳洗塔開始準(zhǔn)備排水前，依次全開碳洗塔排黑水至高閃總管壓力調(diào)節(jié)閥（PV1412）、碳洗塔排黑水閥（FV1304）后至V1401總閥，待氣化爐壓力升至2.0 MPa時，關(guān)閉這股高壓灰水，全開FV1304，根據(jù)碳洗塔排水流量（FT1304）示數(shù)判斷碳洗塔排黑水管線是否通暢——如果FT1304顯示流量小或者沒有流量，中控（人員）關(guān)閉FV1304，重新打開高壓灰水進(jìn)行沖堵。改造后碳洗塔排黑水管線工藝流程如圖1（圖中云線內(nèi)為改造之處）。

圖1 改造后碳洗塔排黑水管線系統(tǒng)流程示意

碳洗塔排黑水管線優(yōu)化改造后，保證了黑水從碳洗塔底部排水口排出，使得氣化爐和碳洗塔內(nèi)的黑水水質(zhì)得到改善，延緩了氣化爐及碳洗塔內(nèi)部結(jié)垢，延長了氣化裝置的運行周期。

3 氣化爐排黑水總管優(yōu)化改造

氣化爐黑水排放路線有三路：氣化爐日常烘爐時，氣化爐內(nèi)的水直接由黑水排放閥（FV1312）排至渣池（V1308）；第2臺或者第3臺氣化爐開停車時，當(dāng)氣化爐的壓力＞0.5 MPa而低于氣化爐黑水排放總管的壓力時，氣化爐內(nèi)的黑水由黑水排放閥（FV1312）排至開工冷卻器（E1302），最終排往沉降槽（T1401）內(nèi)；正常運行時氣化爐黑水通過黑水排放閥（FV1312）排至氣化爐黑水排放總管，最后送往高壓閃蒸罐（V1401）內(nèi)。氣化爐倒?fàn)t時，氣化爐從投料開始到升壓至正常壓力，其黑水的排放要經(jīng)歷兩次切換：①氣化爐投料成功后到壓力升至0.5 MPa前，氣化爐內(nèi)的水排往渣池（V1308），氣化爐壓力升至0.5 MPa后，為避免高溫灰水及其溶解的有毒有害氣體對環(huán)境及人員造成影響，需將氣化爐排黑水切至開工冷卻器（E1302）；②氣化爐升壓至高于黑水排放總管壓力（約4.0 MPa）后，為回收系統(tǒng)余熱及降低黑水溫度、濃縮黑水中固體、解吸少量酸性氣，排往開工冷卻器（E1302）的黑水切至高壓閃蒸罐（V1401）。

實際生產(chǎn)中氣化爐倒?fàn)t時，當(dāng)備用氣化爐開車成功升壓至4.0 MPa后，氣化爐排黑水要進(jìn)行第二次切換時偶爾會出現(xiàn)無法排水的問題，這就嚴(yán)重影響了氣化爐及閃蒸系統(tǒng)的正常運行——因為3臺氣化爐共用1套排水總管，兩開一備的運行模式中，2臺氣化爐在運，會使備用氣化爐排黑水總閥至排水總管這一節(jié)管線內(nèi)的流體長時間處于不流動狀態(tài)，因熱脹冷縮作用，管線中的垢片容易脫落，垢片與黑水中沉積的細(xì)灰易在氣化爐至高閃總管上閥后部分管線內(nèi)結(jié)塊而堵塞管線，進(jìn)而致使倒?fàn)t時備用氣化爐排黑水不暢而無法正常運行。

為解決倒?fàn)t時可能出現(xiàn)的備用氣化爐排黑水不暢問題，2017年6月對氣化爐排黑水管線進(jìn)行了如下改造：在氣化爐（F1301A／B／C）排往高壓閃蒸罐（V1401）總管的支管末端各增加1個DN200的金屬硬密封球閥，再從高壓灰水換熱器（E1401）來的高壓灰水總管上引1根DN80的灰水管線，然后引該高壓灰水至新增的球閥前面，在氣化爐單系統(tǒng)停車期間，將增加的DN200的球閥關(guān)閉，定期打開DN80沖洗水閥向開工冷卻器（E1302）進(jìn)行沖洗，防止氣化爐排往高閃總管的支管及排往開工冷卻器（E1302）的管線出現(xiàn)堵塞，確保在備用氣化爐開車時其排往高閃總管的支管及排往開工冷卻器（E1302）的管線暢通；另外，在氣化爐（F1301A／B／C）排往高閃總管的盲頭處增加一路DN80的高壓灰水沖洗水，在氣化爐A停車期間，定期開啟該沖洗水沖洗高閃總管，防止氣化爐A系統(tǒng)與氣化爐B系統(tǒng)之間的排黑水總管堵塞。改造后氣化爐排黑水總管系統(tǒng)工藝流程見圖2（圖中云線內(nèi)為改造之處）。

氣化爐排黑水管線改造，所用的設(shè)備少而且實施容易，投入低，改造后的工藝流程簡單，生產(chǎn)操作容易、控制穩(wěn)定，能保證在線倒?fàn)t時備用氣化爐排黑水順暢，避免氣化爐被迫停車，保證倒?fàn)t時氣化裝置的正常運行。

4 碳洗塔至合成氣總管調(diào)節(jié)閥間管線優(yōu)化改造

六國化工氣化車間3臺氣化爐對應(yīng)著3臺碳洗塔，3臺碳洗塔的出口合成氣管線最終匯聚到1根總管后去往變換系統(tǒng)。在氣化裝置單爐系統(tǒng)倒?fàn)t檢修時，需將所停系統(tǒng)碳洗塔出口合成氣管線上盲板倒盲，防止在檢修本臺碳洗塔及氣化爐時，由于碳洗塔至合成氣總管調(diào)節(jié)閥（HV1304）和HV1304后手閥內(nèi)漏使合成氣總管的粗合成氣倒竄至待檢修的碳洗塔和氣化爐內(nèi)，從而引發(fā)人身傷害事故。但是在倒所停系統(tǒng)碳洗塔出口合成氣管線上盲板時，由于碳洗塔至合成氣總管調(diào)節(jié)閥（HV1304）和HV1304后手閥內(nèi)漏，經(jīng)常會有一定量的粗合成氣泄漏，增加了倒所停系統(tǒng)碳洗塔出口合成氣管線上盲板的風(fēng)險。

為降低倒所停系統(tǒng)碳洗塔出口合成氣管線上盲板的風(fēng)險，2018年5月對碳洗塔至合成氣總管調(diào)節(jié)閥（HV1304）之間管線進(jìn)行了改造：將碳洗塔至合成氣總管調(diào)節(jié)閥（HV1304）副線閥后DN50的90°長半徑彎頭改成等徑三通，在此三通上接1根DN50的管線至碳洗塔出口壓力調(diào)節(jié)閥（PV1311）后的開工火炬放空管，并在該新增管線上增設(shè)兩道閥門，防止在系統(tǒng)正常運行時漏氣至火炬；單爐系統(tǒng)倒?fàn)t檢修時，現(xiàn)場先關(guān)閉所停系統(tǒng)碳洗塔至合成氣總管調(diào)節(jié)閥（HV1304）的后手閥，再打開該管線上去開工火炬的閥門。碳洗塔至合成氣總管調(diào)節(jié)閥之間管線的改造如圖3（圖中云線內(nèi)為改造之處）。

圖3 改造后碳洗塔至HV1304間工藝流程示意

碳洗塔至合成氣總管調(diào)節(jié)閥間管線優(yōu)化改造后，單爐系統(tǒng)倒?fàn)t檢修時，所停系統(tǒng)碳洗塔至合成氣總管調(diào)節(jié)閥（HV1304）和HV1304后手閥內(nèi)漏的粗合成氣直接排放至開工火炬，確保碳洗塔出口合成氣管線上盲板處無粗合成氣，從而保證倒盲板時操作人員的人身安全。

5 結(jié)束語

多元料漿氣化裝置在我國已有多年的運行實踐，六國化工針對多元料漿氣化裝置存在的一些問題，通過對幾條工藝管線進(jìn)行優(yōu)化改造，取得了不錯的改造效果，可為業(yè)內(nèi)提供一點參考與借鑒。但由于工程設(shè)計方面的不足以及操作經(jīng)驗尚需不斷積累，現(xiàn)階段六國化工氣化爐開停車次數(shù)仍較多（氣化爐運行周期約為80 d），尚需對影響氣化爐長周期、高負(fù)荷、穩(wěn)定運行的問題進(jìn)一步研究與探討，不斷進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)、提高運行維護(hù)水平，使氣化爐運行得更好?？傊?，氣化裝置的優(yōu)質(zhì)運行，涉及的問題比較多，也很復(fù)雜，這就要求我們在平時的工作中勤總結(jié)、多摸索，以利氣化裝置的安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運行。