針對氧壓持續(xù)下降突發(fā)工況的應(yīng)急工藝處理

趙伯平

(陜西陜化煤化工集團(tuán)有限公司, 陜西渭南 714000)

1 多元料漿氣化工藝流程

8．30 MPa的高純度氧氣和7．80 MPa的水煤漿通過特制的三流道預(yù)混式單噴嘴噴入氣化爐內(nèi)，在壓力為6．50 MPa、溫度為1 300～1 400 ℃條件下，發(fā)生火焰型非催化部分氧化還原反應(yīng)，生成水煤氣和熔融態(tài)灰渣。水煤氣經(jīng)激冷降溫、洗滌除塵后送往變換工段，熔融態(tài)灰渣激冷固化后沉降在氣化爐錐底，經(jīng)破渣機(jī)破碎后由鎖斗系統(tǒng)收集，定期排放到渣池，渣池中的灰渣經(jīng)撈渣機(jī)撈出后外運(yùn)。為了保證氣化爐排渣管線暢通無阻，氣化爐鎖斗系統(tǒng)設(shè)置鎖斗循環(huán)泵，在鎖斗集渣期間將鎖斗頂部較為清潔的灰水抽出，加壓后送回氣化爐，在氣化爐與鎖斗之間形成強(qiáng)制的灰黑水循環(huán)，將氣化爐錐底的灰渣帶入鎖斗。氣化爐及碳洗塔排出的黑水經(jīng)3級閃蒸、濃縮、降溫回收熱量后進(jìn)入澄清槽沉降，澄清的灰水經(jīng)除氧返回系統(tǒng)循環(huán)使用，沉降濃縮后的渣漿送往真空帶式過濾機(jī)系統(tǒng)脫水處理，濾餅外運(yùn)；高壓閃蒸操作單元產(chǎn)生的閃蒸器進(jìn)入高壓閃蒸氣冷凝器(E1401)，與來自脫氧水泵的高壓灰水換熱降溫后進(jìn)入高壓閃蒸氣氣液分離器，氣液分離后產(chǎn)生的氣體送至變換工段汽提塔做汽提氣使用，液體返回除氧系統(tǒng)循環(huán)使用。低壓閃蒸操作單元產(chǎn)生的低壓閃蒸汽經(jīng)PV14003調(diào)節(jié)壓力后進(jìn)入除氧系統(tǒng)做除氧熱源使用。真空閃蒸操作單元產(chǎn)生的真空閃蒸氣，經(jīng)真空閃蒸氣冷凝器(E1402)換熱降溫后進(jìn)入真空閃蒸器氣液分離器，氣液分離后產(chǎn)生的氣體由真空泵抽取至氣液分離器(V1406)，氣液分離后產(chǎn)生的氣體由V1406頂部放空管線放空。真空閃蒸氣氣液分離器底部排出的液體，經(jīng)真空閃蒸凝液泵加壓后送至除氧系統(tǒng)循環(huán)使用，V1406底部排出的液體經(jīng)“U”型管排入回水槽，經(jīng)除氧后循環(huán)使用。為保護(hù)工藝燒嘴免受高溫腐蝕，本裝置還設(shè)置了工藝燒嘴冷卻循環(huán)系統(tǒng)。

2 氧壓持續(xù)下降的突發(fā)工況

2020年某月某日，A、B兩臺氣化爐正常運(yùn)行，A套入爐煤漿體積流量為80 m3/h，入爐氧氣體積流量為38 400 m3/h。B套入爐煤漿體積流量為80 m3/h，入爐氧氣體積流量為38 400 m3/h。入爐氧氣總管壓力為8.13 MPa，入爐水煤漿管線壓力為7.63 MPa。兩套氣化裝置的氧煤比均為480[1]。在正常監(jiān)控過程中發(fā)現(xiàn)氧氣總管壓力持續(xù)下降，立即向調(diào)度室及當(dāng)班班長匯報，并通知現(xiàn)場做好緊急停車準(zhǔn)備。

多元料漿氣化爐正常運(yùn)行時氧壓持續(xù)下降的工藝表現(xiàn)為：

(1) 入爐氧氣流量下降，氧煤比偏低，爐溫開始下降。

(2) 碳洗塔出口粗合成氣溫度、流量下降。

(3) 碳洗塔出口在線分析儀顯示粗合成氣有效成分降低，甲烷含量上漲。

(4) 氣化爐渣口壓差暫時無明顯變化，但是爐渣中殘?zhí)己可蠞q。

(5) 氣化爐托轉(zhuǎn)盤壁溫下降。

(6) 入爐氧氣總管及支管氧氣壓力下降。

3 氧壓持續(xù)下降的原因及危害

經(jīng)分析，多元料漿氣化爐正常運(yùn)行時氧氣壓力持續(xù)下降的原因為：空分工段氧泵跳車，備用氧泵未及時開啟；空分工段制氧系統(tǒng)輕故障，導(dǎo)致氧氣產(chǎn)量下降，不能滿足生產(chǎn)需求。本次事故原因是空分工段的運(yùn)行氧泵跳車，以及備用氧泵未及時開啟。

多元料漿氣化爐正常運(yùn)行的過程中，氧氣總管壓力持續(xù)下降時，如果操作員沒有及時發(fā)現(xiàn)或者工藝處理措施不當(dāng)，可能造成以下嚴(yán)重后果：

(1) 當(dāng)入爐氧氣管線壓力低于爐膛壓力而氣化爐沒有停車時，爐內(nèi)的粗合成氣就會倒回入爐氧氣管線，引發(fā)氧氣管線爆炸事故[2]。

(2) 當(dāng)入爐氧氣管線壓力低于入爐煤漿管線壓力而氣化爐沒有停車時，未噴入氣化爐膛內(nèi)的水煤漿就會倒回入爐氧氣管線，引發(fā)氧氣管線爆炸事故。

(3) 當(dāng)入爐氧氣管線壓力等于入爐煤漿管線壓力而氣化爐沒有停車時，入爐水煤漿的霧化效果變差，爐內(nèi)物料氣化效率變低，爐溫下降，爐渣中殘?zhí)己可蠞q，單爐產(chǎn)氣量下降。

4 應(yīng)急處理措施及注意事項

4.1 應(yīng)急處理措施

(1) 快速將A、B兩套氣化裝置的入爐煤漿體積流量減至70 m3/h，入爐氧氣體積流量減至33 600 m3/h。減量過程中，注意系統(tǒng)壓力、氧氣總管壓力，以及系統(tǒng)內(nèi)各處液位變化。密切氧煤比變化，通過調(diào)節(jié)手段使之穩(wěn)定在480左右。

(2) 當(dāng)氧氣總管壓力降至7.94 MPa時，各套裝置系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，氧煤比在480左右小幅波動。系統(tǒng)各處液位穩(wěn)定時，觀察氧氣總管壓力變化。如果壓力繼續(xù)下降，可以將A爐入爐煤漿體積流量減至50 m3/h，入爐氧氣體積流量減至24 000 m3/h。

(3) 觀察氧氣總管壓力和系統(tǒng)壓力變化，以及A、B套氣化裝置氧煤比變化。當(dāng)氧煤比在480左右小幅波動時，系統(tǒng)各處液位穩(wěn)定。此時，氧氣總管壓力已停止下降，穩(wěn)定在7.85 MPa。

(4) 聯(lián)系調(diào)度及空分工段，確認(rèn)備用氧泵是否投運(yùn)并正常運(yùn)行，得到肯定答復(fù)后，向調(diào)度室提出恢復(fù)生產(chǎn)申請。

(5) 申請獲批后，觀察氧氣總管壓力變化。如果氧氣總管壓力為8.10 MPa后呈上漲趨勢，90 min內(nèi)將A爐入爐煤漿體積流量緩慢加至60 m3/h，入爐氧氣體積流量加至28 800 m3/h。加量過程中注意系統(tǒng)壓力、氧氣總管壓力以及系統(tǒng)內(nèi)各處液位變化。密切關(guān)注氧煤比，通過調(diào)節(jié)手段使之穩(wěn)定在480左右。

(6) 加量后，繼續(xù)觀察氧氣總管壓力變化。經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)，A套氣化裝置運(yùn)行平穩(wěn)，氧煤比在480左右小幅波動，系統(tǒng)各處液位穩(wěn)定。氧氣總管壓力穩(wěn)定且呈上漲趨勢。

(7) 90 min內(nèi)將B爐入爐煤漿體積流量緩慢加至60 m3/h，入爐氧氣體積流量緩慢加至28 800 m3/h。加量過程中注意系統(tǒng)壓力、氧氣總管壓力以及系統(tǒng)內(nèi)各處液位變化。密切關(guān)注氧煤比，通過調(diào)節(jié)手段使之穩(wěn)定在480左右。

(8) 加量后，繼續(xù)觀察氧氣總管壓力變化。經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)，B套氣化裝置運(yùn)行平穩(wěn)，氧煤比在480左右小幅波動，系統(tǒng)各處液位穩(wěn)定。氧氣總管壓力穩(wěn)定且呈上漲趨勢。

(9) 90 min內(nèi)將A爐入爐煤漿體積流量緩慢加至70 m3/h，入爐氧氣體積流量加至33 600 m3/h。加量過程中注意系統(tǒng)壓力、氧氣總管壓力以及系統(tǒng)內(nèi)各處液位變化。密切關(guān)注氧煤比，通過調(diào)節(jié)手段使之穩(wěn)定在480左右。

(10) 加量后，繼續(xù)觀察氧氣總管壓力變化。經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)，A套氣化裝置運(yùn)行平穩(wěn)，氧煤比在480左右小幅波動，系統(tǒng)各處液位穩(wěn)定。氧氣總管壓力為8.13 MPa，且呈上漲趨勢。

(11) 90 min內(nèi)將B爐入爐煤漿體積流量緩慢加至80 m3/h，入爐氧氣體積流量緩慢加至38 400 m3/h。加量過程中注意系統(tǒng)壓力、氧氣總管壓力以及系統(tǒng)內(nèi)各處液位變化。密切關(guān)注氧煤比，通過調(diào)節(jié)手段使之穩(wěn)定在480左右。

(12) 加量后，繼續(xù)觀察氧氣總管壓力變化。經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)，B套氣化裝置運(yùn)行平穩(wěn)，氧煤比在480左右小幅波動，系統(tǒng)各處液位穩(wěn)定。氧氣總管壓力為8.13 MPa,且呈上漲趨勢。

(13) 90 min內(nèi)將A爐入爐煤漿體積流量緩慢加至80 m3/h，入爐氧氣體積流量加至38 400 m3/h。加量過程中注意系統(tǒng)壓力、氧氣總管壓力以及系統(tǒng)內(nèi)各處液位變化。密切關(guān)注氧煤比，通過調(diào)節(jié)手段使之穩(wěn)定在480左右。

(14) 加量后，繼續(xù)觀察氧氣總管壓力變化。經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)，A套氣化裝置運(yùn)行平穩(wěn)，氧煤比在480左右小幅波動，系統(tǒng)各處液位穩(wěn)定。氧氣總管壓力為8.13 MPa。

A、B兩套氣化裝置運(yùn)行穩(wěn)定，至此，生產(chǎn)已恢復(fù)正常。

4.2 注意事項

在今后的事故應(yīng)急處理中，應(yīng)注意以下事項[3-4]：

(1) 減量時，入爐氧氣流量、入爐煤漿流量的調(diào)節(jié)應(yīng)同步進(jìn)行。同時，密切觀察氧氣總管壓力、氧煤比、系統(tǒng)壓力、氣化爐液位、碳洗塔液位、脫氧水泵電流等工藝參數(shù)的變化。

(2) 加量時，入爐氧氣流量、入爐煤漿流量的調(diào)節(jié)應(yīng)同步進(jìn)行。加量操作應(yīng)緩慢謹(jǐn)慎，并密切觀察氧氣總管壓力、氧煤比、系統(tǒng)壓力、氣化爐液位、碳洗塔液位、脫氧水泵電流等工藝參數(shù)的變化。

(3) 加減量操作過程中，各跳車聯(lián)鎖應(yīng)經(jīng)專業(yè)領(lǐng)導(dǎo)審核批準(zhǔn)，不得隨意旁路。

(4) 當(dāng)兩套氣化裝置同時運(yùn)行時，氣化裝置在減負(fù)荷的過程中，應(yīng)根據(jù)氧氣總管壓力的變化決定停車時間。當(dāng)氣化裝置負(fù)荷減至預(yù)案中規(guī)定數(shù)值后，氧氣總管壓力繼續(xù)下降至7.80 MPa時，第一時間停止與跳車氧泵相對應(yīng)的氣化裝置。當(dāng)氧氣總管壓力下降至7.60 MPa時，停止第二套氣化裝置。

5 結(jié)語

在生產(chǎn)實(shí)踐的過程中，同一生產(chǎn)裝置突發(fā)事件產(chǎn)生的原因各不相同，應(yīng)急處置措施千差萬別。遇到突發(fā)事件，應(yīng)該沉著冷靜，靈活應(yīng)用所掌握的專業(yè)知識，作出科學(xué)合理的應(yīng)急處置，將事故損失降到最低。