真空闪蒸系统真空度低的原因分析

孔德升，马小刚，郑成群

(新能凤凰〔滕州〕能源有限公司 山东滕州 277527)

真空闪蒸系统真空度低的原因分析

孔德升，马小刚，郑成群

(新能凤凰〔滕州〕能源有限公司 山东滕州 277527)

通过对运行过程中出现的影响真空闪蒸系统真空度的问题进行分析，总结出造成真空度低的不同原因的判断方法，提出了相应的处理方法和预防措施。维持真空闪蒸系统真空度稳定，对保证灰渣絮凝效果，改善系统水质，避免设备、管道和阀门结垢以及降低系统循环水用量具有重要意义。

真空闪蒸系统 真空度 原因分析

新能凤凰(滕州)能源有限公司(以下简称新能凤凰公司)700 kt/a甲醇生产装置采用由华东理工大学和国家水煤浆研究中心共同研发的多喷嘴对置式水煤浆气化技术来制取原料气，渣水处理系统采用三级闪蒸工艺，真空闪蒸系统的真空度直接决定了返回系统再利用的灰水温度，对保证灰渣絮凝效果，改善系统水质，避免设备、管道和阀门结垢及降低废水换热器负荷影响重大。

1 真空闪蒸系统概况

真空闪蒸系统主要由真空闪蒸罐、真空闪蒸分离罐、真空闪蒸冷凝器、水环式真空泵、沉降槽给料泵和真空闪蒸冷凝液泵组成。低压闪蒸后的黑水(0.25 MPa，139 ℃)借助压差送入真空闪蒸罐(-0.056 MPa)进行闪蒸、降温和浓缩，黑水降温至78 ℃后在静态混合器与絮凝剂充分混合，然后经沉降槽给料泵加压进入沉降槽，上层较清的灰水返回系统循环利用。真空闪蒸罐内的不凝性气体经解析后随副产蒸汽进入真空闪蒸冷凝器，蒸汽转化为冷凝液，不凝气和冷凝液再进入真空闪蒸分离罐进行分离，冷凝液由真空闪蒸冷凝液泵加压送至灰水槽循环再利用，不凝性气体由水环式真空泵抽出放空。

真空闪蒸系统位于三级闪蒸的末端，直接决定了黑水中酸性气体的解析效果和黑水温度，故真空度是真空闪蒸系统的核心控制指标。由于絮凝剂对黑水温度要求较高(一般在<80 ℃的水温环境下才能起到较好的絮凝效果，从而控制灰水悬浮物含量在指标范围内)，在运行过程中，若真空闪蒸系统的真空度低，甚至会出现超压、超温等现象，进而对系统水质和水系统的热负荷产生较大的影响。

2 真空闪蒸系统出现的问题及解决措施

2.1 真空闪蒸分离罐液位高

(1)存在的问题

经真空闪蒸冷凝器冷凝后的气水混合物在真空闪蒸分离罐进行气水分离后，不凝气和冷凝液分别从顶部和底部排出。真空闪蒸分离罐液位应控制在30%～60%，若液位过高，会淹没其入口，导致真空闪蒸分离罐内形成水封，真空闪蒸分离罐内真空度逐步降低，冷凝液会溢流至真空度较高的水环式真空泵，不仅阻碍了不凝气的抽出，还会引起水环式真空泵电流升高且波动增大，甚至出现超电流而跳车的情况。

(2)解决措施

检修或更换真空闪蒸罐和真空闪蒸分离罐远传液位计，通过现场磁翻板液位计将远传液位指示调校准确。水环式真空泵启动前采用浮球阀旁路实现快速补水，正常运行时采用浮球阀自动补水，防止因补水量过大而影响真空闪蒸分离罐液位。

2.2 渣水框架循环水管线出现气阻

(1)存在的问题

酸性气冷凝器泄漏时，出蒸发热水塔的酸性气会进入循环水回水中，由于其密度小，容易在循环水管路顶部积累，造成渣水框架循环水管线压力升高、流量减小。此时，真空闪蒸冷凝器内的闪蒸气得不到有效冷凝，随不凝气一起进入水环式真空泵，增大了泵的运行负荷，当闪蒸气气量大于泵的最大抽吸量时，真空闪蒸罐内的真空度消失并形成正压。由于闪蒸后的黑水温度是真空闪蒸罐工作压力下对应的饱和温度，真空度降低后，黑水温度逐渐升高。

(2)现象判断

渣水框架循环水管线出现气阻时伴随的现象有：①进渣水框架的循环水流量降低，进气化框架和煤浆制备界区的循环水用量增大；②一般情况下，在酸性气冷凝器和真空闪蒸冷凝器换热后的冷凝液温度和循环水温度升高；③气阻严重时，真空闪蒸罐内变为正压，水环式真空泵电流大幅降低，闪蒸气经由泵出口放空管喷出；④酸性气冷凝器循环水上水呈碱性，循环回水呈酸性。

(3)解决措施

将泄漏的酸性气冷凝器切出，拆除各换热器压力表进行排气，真空闪蒸系统真空度将随渣水界区循环水流量的增大而逐渐恢复。在渣水框架循环水最高点增设排气阀，可提高处理气阻时的排气速率，缩短处理时间。

2.3 真空闪蒸分离罐气路总阀堵塞

(1)存在的问题

真空闪蒸系统的闪蒸气管线采用碳钢材质，在潮湿环境中容易生成铁锈，铁锈脱落后会随气体被带走。由于真空闪蒸分离罐气路总阀一般采用截止阀，截止阀动作时的流通截面缩小、阻力较大，铁锈容易卡在阀芯处而形成堵塞，阻碍真空闪蒸系统不凝气的抽出。

(2)现象判断

真空闪蒸罐内真空度降低，真空闪蒸分离罐液位计处真空度低，水环式真空泵入口真空度高。当2套以上真空闪蒸系统同时运行时，阀门被堵塞的真空闪蒸系统真空度低，而其他真空闪蒸系统真空度正常。

(3)解决措施

系统停车后，将真空闪蒸罐和真空闪蒸分离罐内液体排净，并用低压氮气置换至合格，防止潮湿环境中碳钢管道生锈。

2.4 真空闪蒸冷凝器内细灰沉积

(1)存在的问题

真空闪蒸冷凝器为板式换热器，板片间通道一般只有2～5 mm。进入真空闪蒸罐的黑水具有水温高、含固量大的特点，闪蒸后的气相中会夹带少量细灰。当闪蒸气通过真空闪蒸冷凝器时，闪蒸气流速迅速降低，夹带的细灰容易堵塞板间通道，导致真空闪蒸冷凝器的传热系数减小，闪蒸气得不到有效冷凝就直接进入水环式真空泵。当闪蒸气气量超过水环式真空泵抽吸气量时，真空闪蒸系统真空度降低，并且随着真空闪蒸冷凝器堵塞的加重，真空度持续下降。

(2)现象判断

正常运行时，真空闪蒸冷凝器进口闪蒸气与出口冷凝液温差约20 ℃，而真空闪蒸冷凝器堵塞后温差将减小。由于循环水回水温度低，故对冷凝器循环水作排气处理，但循环水管线内无气体排出。真空闪蒸冷凝液量减少，真空泵电流增大。

(3)解决措施

在装置大修时，拆检真空闪蒸冷凝器，包括两侧进口管段，将积灰和垢片清理干净。

2.5 蒸发热水塔充压氮气或气化炉置换氮气泄漏

(1)存在的问题

在三级闪蒸工艺中，蒸发热水塔和低压闪蒸罐在系统投料前均需用低压氮气置换至合格，并分别充压至0.4 MPa和0.2 MPa待用。由于气化炉黑水具有流量大、温度高、含固量大和角阀前后压差大的特点，角阀长时间使用后会因磨损而造成内漏。气化炉投料前、蒸发热水塔充压时，大量低压氮气会通过角阀泄漏进入气化炉开工黑水管线，随气化炉排水进入真空闪蒸罐中。

气化炉投料前，炉内为常压，由于位差和阻力因素，气化炉排水进入蒸发热水塔后不能排入低压闪蒸罐构成水循环回路，必须通过气化炉开工黑水管线进入真空闪蒸罐，再由沉降槽底流泵加压送入沉降槽。当气化炉进行置换作业时，如果气化炉液位低或无液位，在气化炉(正压)与真空闪蒸罐(负压)的压差作用下，置换氮气会随同气化炉排水进入真空闪蒸罐，从而造成真空闪蒸罐内真空度降低。

(2)现象判断

蒸发热水塔充压时，真空闪蒸罐内真空度降低，且蒸发热水塔内压力越高，真空闪蒸罐内真空度越低。将蒸发热水塔内真空度恢复至常压，对水环式真空泵出口气体进行取样分析，发现样气中氮气含量偏高，可判断为蒸发热水塔充压氮气反窜。

当气化炉进行置换作业时，真空闪蒸罐内真空度降低；气化炉建立液位时，真空闪蒸罐内真空度恢复正常；气化炉无液位时，真空闪蒸罐内真空度随之降低。由此，可判断为气化炉置换氮气泄漏所致。

(3)解决措施

蒸发热水塔进行氮气置换作业前，将气化炉液位调节阀前阀关闭；气化炉投料后，黑水切换时，再将气化炉液位调节阀前阀打开，进行黑水切换操作。

气化炉进行氮气置换时，气化炉内保持一定液位，避免大量系统置换氮气通过气化炉开工黑水管线进入真空闪蒸罐，从而影响真空闪蒸罐内真空度。

2.6 水环式真空泵叶轮结垢

(1)存在的问题

水环式真空泵叶轮结垢会增大电机负载、缩小叶片与水环间的有效容积、降低泵的抽吸气量。水环式真空泵叶轮结垢系由水质差引起，而引起水质恶化的原因：①水环式真空泵补水的一次水中钙、镁离子不断积累；②真空闪蒸罐液位过高，灰渣随闪蒸气带入真空泵。

(2)现象判断

水环式真空泵叶轮结垢时，泵入口处的真空度降低，同时伴有电流过大或过小的现象。

(3)解决措施

将水环式真空泵补水改为脱盐水，控制进入泵体的钙、镁离子含量，从源头上解决叶轮结垢的问题。水环式真空泵运行时，可通过泵体温度间接判断泵体内水温情况，当泵体温度高于50 ℃时，应手动补入脱盐水进行置换。

3 结语

真空闪蒸系统是多喷嘴对置式水煤浆气化工艺水处理中的关键装置之一，其真空度低，甚至出现超压、超温等现象，将造成水系统的热负荷升高。针对引发真空闪蒸系统真空度低的不同原因，采取不同的处理措施，能够迅速恢复系统真空度，保证系统水质的稳定，减缓系统设备和管道结垢，保障系统长周期安全稳定高效运行。

Analysis of Causes for Low Vacuum Degree of Vacuum Flash System

KONG Desheng, MA Xiaogang, ZHENG Chengqun

(Xinneng Fenghuang 〔Tengzhou〕 Energy Source Co., Ltd. Shandong Tengzhou 277527)

By analyzing problems affecting vacuum degree of vacuum flash system arisen in operation, the determine methods for different causes of low vacuum degree are summarized, and relevant treatment methods and preventive measures are proposed. Maintaining stability of vacuum degree of vacuum flash system will be of great importance in ensuring ash and slag flocculating effect, improving system water quality, avoiding equipment, pipe and valves scaling and reducing quantity of system circulating water.

vacuum flash system vacuum degree cause analysis

孔德升(1986—)，男，技师，从事煤气化生产工作；ds519520@163.com。

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