德士古气化装置运行过程中特殊工况的处理

张 军，刘 敏

(陕西神木化学工业有限公司，陕西神木 719319)

德士古水煤浆加压气化是一种气流床加压气化技术，氧气和煤浆通过特制的工艺烧嘴，混合后喷入气化炉内[1-3]。在炉内水煤浆和氧气发生不完全氧化还原反应产生水煤气，为达到较高的转化率，采用部分氧化释放热能，维持气化炉在煤灰熔点温度以上反应，以满足液态排渣的需要，反应温度根据煤种不同一般为1 250～1 300 ℃，气化炉操作压力在3.9 MPa左右。反应进行得非常迅速，煤粒在炉内停留时间一般仅数秒钟，反应生成的水煤气中甲烷含量较少，一般仅为0.1%(体积分数)以下，碳的转化率较高。由于反应温度较高，不生成焦油、酚及高级烃等易凝聚的副产物，所以对环境的污染较小[4-5]。

陕西神木化学工业有限公司气化装置采用美国德士古公司水煤浆加压气化技术，工序主要由磨煤系统、气化系统、灰水处理系统以及火炬系统组成。该装置首次投料以来，一、二期装置已分别安全稳定运行了12年和9年，但在运行期间也出现了一些特殊工况。在对这些特殊工况进行处理的过程中积累了一些经验。

1 磨煤系统

1.1 磨机主轴承温度高

原因：①循环油供油量少或油质变坏；②冷却循环水温度高或循环水水量小；③轴及轴瓦配合不协调；④磨机长时间空负荷运转。

处理措施：①加大供油量或更换新油；②降低循环水温度或增大循环水量；③停车查找原因并检修；④及时投加物料减少空转时间。

1.2 乱棒

原因：①磨机未及时冲洗干净；②停车未按要求盘车。

处理措施：停车及时冲洗干净磨机，按要求盘车。

1.3 磨机进煤量低

原因：①煤仓架桥或下料口堵；②煤称量给料机故障；③磨机进口溜槽堵。

处理措施：①启动振荡器敲打煤仓锥部，疏通下料口；②检查煤称量给料机；③停煤称量给料机并清除杂物。

1.4 磨机给水低

原因：①研磨水流量调节阀故障；②供水系统出现故障。

处理措施：①检修研磨水流量调节阀；②检查处理供水系统故障。

1.5 磨机给水高

原因：研磨水流量调节阀故障。

处理措施：检修研磨水流量调节阀。

1.6 磨机电流低

原因：①给料量减少；②钢棒加入较少。

处理措施：①调节进料量；②增加钢棒数量。

1.7 磨机出料槽液位高

原因：①低压煤浆泵打量不足；②低压煤浆泵进口堵；③磨机负荷大；④液位计故障。

处理措施：①提高转速并检查；②检查煤浆浓度、清理管道；③调整负荷；④检修液位计。

2 煤浆制备系统

2.1 煤浆黏度大

原因：①添加剂用量不当；②煤浆粒度变细；③浓度过高。

处理措施：①调整添加剂用量；②降低浓度。

2.2 煤浆管道堵塞

原因：①管内物料停留时间过长；②管内进入较大杂物。

处理措施：①加水疏通管道；②拆检疏通管道。

2.3 煤浆粒度变粗

原因：①加煤量太多；②钢棒级配不合理；③煤质发生变化；④滚筒筛的筛网破。

处理措施：①减少进料量；②调整钢棒级配；③上报调度处理；④换筛网。

2.4 煤浆粒度变细

原因：①给料量太少；②钢棒级配不合理；③煤质发生变化。

处理措施：①增加给料量；②调整钢棒级配；③上报调度处理。

2.5 低压煤浆泵打量不足

原因：①进口管堵塞；②泵故障(如进出口单向阀堵、坏，软管破等)；③磨机出料槽液位低。

处理措施：①疏通进口管道；②拆检泵；③提高液位。

2.6 煤浆流量低

原因：①高压煤浆泵打量不正常；②进口管线堵塞；③煤浆特性不正常；④流量计故障；⑤煤浆管线或循环阀泄漏。

处理措施：①控制好炉温；②检查高压煤浆泵；③检查调整煤浆浓度、黏度、粒度分布；④检查流量计；⑤检查煤浆管线或循环阀。

3 气化系统

3.1 氧气流量不正常

原因：①烧嘴压差变化不正常；②氧气压力不正常；③下游粗煤气压力突变；④调节阀故障。

处理措施：①调节氧气、煤浆流量；②调节负荷；必要时停车；③联系调度处理；检查氧气管线是否有泄漏，调节氧气流量，维持正常操作温度；④检查下游操作情况；⑤调节氧煤比；检修调节阀。

3.2 激冷水流量低

原因：①激冷水泵打量不足；②激冷环堵；③激冷水过滤器压差升高；④激冷水管线堵。

处理措施：①检查激冷水泵；②若流量低，打开去气化炉补充灰水调节阀；③检查激冷水泵出口压力待停车后，消堵；④切换激冷水过滤器；⑤检查，停车后清洗管线。

3.3 烧嘴压差高

原因：①烧嘴堵塞或损坏；②煤浆流量增加；③煤浆流动性差；④气化炉压力骤降；⑤炉头煤浆管线堵。

处理措施：①减负荷；必要时停车换烧嘴；②减少煤浆量，调节氧气量；③调整煤浆性能；④维持炉内温度稳定；⑤调整工况；待停车后处理。

3.4 烧嘴压差低

原因：①烧嘴烧坏；②煤浆流量减少；③气化炉压力骤升。

处理措施：①增加煤浆量，调节氧气量；②检查气化炉压差，确认气化炉排渣口、导气管和气体出口是否堵塞；③检查气化炉和洗涤塔出口压力。

3.5 气化炉炉温低

原因：①氧气流量偏低；②煤浆流量增加；③煤浆浓度升高；④氧气纯度下降；⑤热电偶损坏。

处理措施：①检查CH4含量及其它气体成分变化情况；②逐渐增加氧气流量，检查氧气压力；③减少煤浆流量，检查煤浆泵；④提高氧煤比；⑤检查煤浆槽中煤浆浓度，调整磨机给料量；⑥联系调度，提高氧气纯度；⑦增加氧气量，提高炉温；⑧检查其他热电偶；⑨通过气体组分变化、粗煤气出口温度、渣样及气化炉压差判断炉温高低。

3.6 气化炉炉壁温度高

原因：①炉温过高；②负荷过大；耐火砖局部脱落；③砖缝过大，窜气严重；④长时间运行，耐火砖变薄；烧嘴偏喷，火焰角度严重冲刷壁砖。

处理措施：①降低炉温；②视情况降低负荷；③测量炉壁温度，若温度不正常，停车；④换砖。

3.7 激冷室带水

原因：①负荷过大；②系统波动大；③系统水质差；④激冷室温度过高；⑤激冷室液位高；

处理措施：①减负荷；②维持系统稳定；③控制水质；④降低系统热负荷；⑤降低液位。

3.8 烧嘴冷却水出口温度高

原因：①烧嘴冷却水流量低；②烧嘴冷却水冷却器换热效果差；③烧嘴损坏；④烧嘴冷却盘管漏。

处理措施：①检查烧嘴冷却水泵；调节各系统冷却水量分配；②若法兰连接处泄漏，紧固；③增加循环冷却水量；④排气，消除气阻；增加入烧嘴冷却水槽脱盐水量，降低槽内水温；⑤根据需要停车除垢；⑥检查烧嘴压差及炉温；⑦检查氧气、煤浆流量；⑧检查CO报警温度、流量。

3.9 锁斗充压速度慢

原因：①锁斗内有气体；②锁斗泄压阀、排渣阀、清洗阀、冲洗阀内漏；③锁斗充压阀堵或有故障；④冲洗水罐中冲洗水的水温过高；⑤锁斗法兰漏。

处理措施：①提高液位；②停锁斗系统，检查，消堵；③降低水温；④消漏。

3.10 粗煤气中甲烷含量高

原因：①气化炉炉温低；②渣口堵；③烧嘴偏喷，雾化效果不好。

处理措施：①提高气化炉炉温；②缓慢提温清渣口；③降负荷运行。

3.11 渣拉丝

原因：①温度过高；②渣口堵；③下降管堵。

处理措施：①降低温度；②提温清渣。

3.12 烘炉过程中发生回火

原因：①激冷室液位高，②封住下降管；③柴油或施放气瞬间加量过大；④抽引蒸汽量瞬间减少或断汽；⑤预热流程上有泄漏处(如人孔未封等)。

处理措施：①降低液位至预热液位；②开柴油或施放气阀门时要缓慢；③保证蒸汽量；④消除抽引管线漏点。

3.13 系统过氧爆炸

原因：①煤浆管线泄漏或导淋未关；②煤浆管线进口冲洗水阀未关；③阀位信号错误，无煤浆入炉；④氮气置换不完全或存在置换死角。

处理措施：①开车前仔细确认；②关闭冲洗水阀；③停车检修；④严格按规程置换。

4 灰水系统

4.1 洗涤塔液位不正常

原因：①激冷水泵打量不正常；②塔板上变换冷凝液量变化过大；③洗涤塔底部进灰水量变化过大；气化炉带水；洗涤塔黑水排放管线或阀门堵；④洗涤塔带水。

处理措施：①检查泵，必要时开备用泵；②调节塔板上冷凝水流量；③调节灰水入洗涤塔分配；④检查除氧灰水泵，必要时倒泵；⑤检查洗涤塔液位调节阀；减少洗涤塔底进水；⑥增加洗涤塔黑水排放；⑦调整气化炉操作工况；⑧切换黑水排放调节阀，疏通管线、阀门；控制在低液位操作；⑨控制进水量，调整系统水质。

4.2 高压闪蒸罐液位不正常

原因：①进黑水量不正常；②底部排黑水管线堵塞；③液位调节阀故障。

处理措施：①检查高压闪蒸罐进口阀，必要时切换阀门；②检查排黑水管线及液位调节阀；③切至旁路，检修液位调节阀。

4.3 真空闪蒸罐液位不正常

原因：①进黑水量不正常；②底部排黑水管线堵；③液位调节阀故障；④进口黑水管线堵或角阀堵；真空泵故障。

处理措施：①检查进口管线；②切至旁路，处理阀门；③切至旁路，疏通管线；④检查真空泵，必要时倒泵。

4.4 灰水槽液位不正常

原因：①高压灰水泵故障；②低压灰水泵能力下降；③进水调节阀中液位调节阀故障；④沉降槽排放水量变化大。

处理措施：①检查高压灰水泵，必要时倒泵；②检查低压灰水泵，必要时倒泵；③检查液位调节阀；④检查排水量。

4.5 真空闪蒸罐压力高

原因：①真空闪蒸冷凝器气阻，换热器列管堵；②真空泵故障；③闪蒸汽管线泄漏；④真空闪蒸分离器满罐。

处理措施：①增加循环冷却水量；②排气；待停冷凝器后处理；③检查真空泵或倒泵；④检查闪蒸汽管线、安全阀；降低分离器液位。

4.6 粗煤气出洗涤塔温度不稳

原因：①洗涤塔实际液位过高，导致带水；②洗涤塔塔板损坏；③塔板上洗涤水分布不均或有拦液现象；④洗涤塔顶除雾器堵塞或损坏；⑤激冷室带水严重；⑥洗涤塔进出水量波动大。

处理措施：①降低洗涤塔液位；②调整冷凝液进塔板流量；③消除带液；④稳定洗涤塔进出水量。

5 结语

除了上述问题，在德士古气化炉运行中还有很多值得注意的地方，比如煤浆泵软管破裂、北方地区冬季防冻等问题，需要在生产运行中精细管理，多思考、多积累，细心发现每一个问题出现的迹象，将隐患消除于无形之中，保证系统安全、稳定、长周期、满负荷运行。