合成氣出口管道泄漏問題分析

徐勝?gòu)?qiáng),高建平,曹亭亭

(山東明泉新材料科技有限公司, 山東章丘 250204)

山東明泉新材料科技有限公司頂置式多噴嘴粉煤加壓氣化裝置在運(yùn)行過程中多次出現(xiàn)合成氣管道積灰,造成系統(tǒng)壓差上漲。通常在檢修過程中對(duì)積灰進(jìn)行清理即可保證裝置下一個(gè)運(yùn)行周期的穩(wěn)定[1];但在檢修過程中對(duì)合成氣管道及彎頭部位壁厚進(jìn)行檢查及定期測(cè)量,都未發(fā)現(xiàn)合成氣管道存在偏流或其他原因的磨損。2022年4月15日,現(xiàn)場(chǎng)巡檢發(fā)現(xiàn)A氣化爐合成氣出口法蘭前焊縫處泄漏,被迫倒?fàn)t運(yùn)行,給生產(chǎn)管理工作帶來了新的挑戰(zhàn)。針對(duì)出現(xiàn)的問題,筆者進(jìn)行整理匯總,旨在為同類項(xiàng)目提供參考。

1 工藝流程

氣化系統(tǒng)工藝流程見圖1。

圖1 系統(tǒng)工藝流程

經(jīng)過磨煤系統(tǒng)磨制的煤粉經(jīng)過3條煤線加壓輸送至氣化爐,與空分工段送來的純氧(入爐前與蒸汽混合)在氣化爐內(nèi)發(fā)生欠氧反應(yīng),生產(chǎn)以CO+H2為主要成分的合成氣。合成氣在氣化爐內(nèi)經(jīng)過激冷環(huán)激冷,然后進(jìn)入激冷室水洗后從氣化爐合成氣出口管道送至洗滌塔進(jìn)一步洗滌,洗滌后送至變換工段。粗渣經(jīng)過激冷環(huán)激冷,然后進(jìn)入激冷室水洗后繼續(xù)向下運(yùn)行,經(jīng)過變壓容器渣鎖斗間斷升降壓后排出系統(tǒng)[2-3]。在此過程中,合成氣和粗渣在激冷室洗滌期間存在部分細(xì)渣被合成氣夾帶至合成氣出口管道的情況。

2 存在的問題及原因分析

2022年4月15日05:00:00,氣化主控人員監(jiān)控有毒可燃?xì)怏w報(bào)警記錄時(shí)發(fā)現(xiàn)A氣化爐西CO濃度異常報(bào)警,隨即聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)人員查看有無泄漏情況?，F(xiàn)場(chǎng)人員巡檢發(fā)現(xiàn)A氣化爐7樓西南側(cè)有泄漏并立即匯報(bào),隨后現(xiàn)場(chǎng)人員確認(rèn)漏點(diǎn)位置為A氣化爐合成氣出口法蘭前焊縫處,A氣化爐做緊急停車處理,C氣化爐做開車準(zhǔn)備,同時(shí)通知相關(guān)外送單位及空分工段做生產(chǎn)調(diào)整。

根據(jù)A氣化爐檢修檢測(cè)數(shù)據(jù)分析,造成A氣化爐本體出口法蘭連接管泄漏的原因主要有以下4個(gè)方面:

(1) 為了控制合成氣管道壓差上漲速率而降低系統(tǒng)壓差,導(dǎo)致合成氣控制帶水,大量氣體攜帶黑水并夾帶灰渣,對(duì)管道形成沖刷磨損。

(2) 為了了解A氣化爐本體出口法蘭連接管泄漏前的數(shù)據(jù)情況,選取2022年4月10—14日及同年3月同期數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果見表1。由表1可以看出:煤炭灰分含量偏高,灰熔點(diǎn)高,渣量較多且黏度高,氣化爐渣口堵渣,粗渣帶絲嚴(yán)重。絲狀粗渣相較于顆粒渣更容易被帶入合成氣管道(見圖2),對(duì)管道造成沖刷磨損,而粗渣的主要成分為Al2O3和SiO2,Al2O3和SiO2的硬度均高于316L不銹鋼(見表2),加劇了管道沖刷[4]。

表1 A氣化爐粉煤停車前(2022年4月10—14日)數(shù)據(jù)與同年3月同期數(shù)據(jù)對(duì)比

表2 材料硬度

(3) 氣化爐合成氣出口設(shè)置有折流擋板(見圖3),使合成氣直接沖擊合成氣出口法蘭加強(qiáng)管下部,加上合成氣出口3個(gè)彎頭之間12 m管道為清洗死角,此處管道結(jié)渣堵塞形成阻力,加大了對(duì)此處的沖刷磨損。

圖2 合成氣管道內(nèi)清理出的灰塊

圖3 氣化爐合成氣出口

(4) 氣化爐合成氣出口本體法蘭連接短管材質(zhì)為14Cr1MoIV、堆焊層為6 mm厚316L不銹鋼,參照B氣化爐相同位置的沖刷情況,管道堆焊質(zhì)量缺陷,抗沖刷能力偏弱。

3 預(yù)防措施

(1) 在穩(wěn)定爐況的前提下合理控制爐溫,嚴(yán)格控制氣化爐渣口壓差、CO2成分指標(biāo),根據(jù)煤質(zhì)變化及時(shí)調(diào)整上煤比例,減少粗渣帶絲,保證渣口通暢,并合理控制合成氣帶水量。

(2) 利用計(jì)劃?rùn)z修機(jī)會(huì)對(duì)3臺(tái)氣化爐易沖刷磨損設(shè)備、管道進(jìn)行全流程檢查,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并消除隱患。

(3) 聯(lián)系設(shè)計(jì)單位對(duì)A、C氣化爐合成氣出口管道7樓增加彎頭檢測(cè)平臺(tái)、檢修短節(jié)設(shè)計(jì),定期檢測(cè),便于檢修,消除管道阻力影響。

(4) 隨著氣化裝置運(yùn)行周期的加長(zhǎng),尤其是氣化單系統(tǒng)運(yùn)行周期≥150 d以后,裝置運(yùn)行效率下降,新問題出現(xiàn)的概率增大,對(duì)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生較大的隱患。根據(jù)氣化裝置為2開1備的設(shè)置,計(jì)劃定期倒?fàn)t檢修,暫定單爐連續(xù)運(yùn)行周期為150 d。運(yùn)行期間需重點(diǎn)管控:①氣化爐渣口壓差變化帶來的粗渣帶絲問題,通過對(duì)爐況動(dòng)態(tài)指標(biāo)的調(diào)整,確保合理的爐溫,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量、消耗的高效化;②煤炭嚴(yán)格按照采購(gòu)計(jì)劃相關(guān)指標(biāo)要求使用,確保爐況穩(wěn)定;③針對(duì)氣化裝置易出現(xiàn)的問題,如激冷室、合成氣管道、閃蒸汽洗滌器塔盤結(jié)垢等問題,嚴(yán)格按照前期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),通過定期拉渣、合理管控合成氣帶水及渣水水質(zhì)管理等措施確保單爐單個(gè)周期內(nèi)運(yùn)行的安全穩(wěn)定;④單爐檢修期間進(jìn)行全流程檢查,制定標(biāo)準(zhǔn)化檢修程序,徹底對(duì)系統(tǒng)內(nèi)管道、設(shè)備、閥門等進(jìn)行檢查,消除裝置單個(gè)運(yùn)行周期可能出現(xiàn)的問題。

4 結(jié)語

針對(duì)山東明泉新材料科技有限公司氣化裝置出現(xiàn)的合成氣出口泄漏問題,其泄漏點(diǎn)及泄漏的原因較常規(guī)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不同(一般出現(xiàn)泄漏是合成氣管道積灰造成局部流速過高沖刷導(dǎo)致的),針對(duì)本氣化裝置運(yùn)行過程中工況變化出現(xiàn)的粗渣帶絲問題,即生產(chǎn)過程中粗渣狀態(tài)發(fā)生了改變,從而對(duì)設(shè)備、管道產(chǎn)生了新的影響,充分論證物料在生產(chǎn)過程中的狀態(tài)變化可能產(chǎn)生的影響,只有這樣才能提前預(yù)判裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行中存在的隱患點(diǎn),加強(qiáng)監(jiān)控并及時(shí)消除,以保證裝置安全穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行。