德士古水煤浆加压气化装置真空闪蒸系统消漏技术

胡永刚,张文刚

(陕西长青能源化工有限公司, 陕西宝鸡 721405)

德士古水煤浆加压气化技术是煤炭清洁转化的核心技术之一。水煤浆经加压后与高纯度氧气一起进入气化炉燃烧反应后,经过洗涤水洗涤冷却后送至后续工段,含有部分灰渣的洗涤黑水送至渣水处理工段进行冷却及固液气分离回收利用。渣水处理工段分为四级闪蒸,分别为高压闪蒸系统、低压闪蒸系统和两级真空闪蒸系统。从渣水处理工段的实际运行过程看,经常出现的问题是管线泄漏,特别是真空闪蒸系统管线最易出现泄漏。行业内针对真空闪蒸系统漏点常用的处理方法是:临时性堵漏或者带压堵漏,但处理效果均不理想,随着系统运行仍会出现泄漏,不能彻底处理,只能待单系统停车检修后进行彻底补焊处理。针对此问题,陕西长青能源化工有限公司根据现场管线布置实际情况,提出了技术改造方案,在系统运行时将运行的2套真空闪蒸系统隔离,利用低压氮气的化学惰性将有漏点的真空闪蒸系统负压工况调整为微正压工况,置换合格后在线进行动火补焊,以彻底消除真空闪蒸系统的漏点。

1 工艺流程

来自气化炉及洗涤塔排放的黑水(6.4 MPa、245 ℃)经减压阀进入渣水处理工段的高压闪蒸系统,闪蒸后的黑水(0.87 MPa、177 ℃)经减压进入低压闪蒸系统,二次浓缩后的黑水(128 ℃、0.16 MPa)经减压阀进入真空闪蒸系统。经减压进入第一真空闪蒸罐(-80 kPa)的黑水在真空环境中,黑水温度高于此压力下的饱和温度,部分黑水减压闪蒸出闪蒸汽。第一真空闪蒸罐剩余的黑水进入第二真空闪蒸罐(-90 kPa)再次闪蒸出闪蒸汽,黑水温度再次降低。第一真空闪蒸罐和第二真空闪蒸罐闪蒸出的气体分别进入第一真空闪蒸冷凝器和第二真空闪蒸冷凝器冷凝后,分别进入第一真空闪蒸分离器和第二真空闪蒸分离器进行气液分离。分离出的冷凝液经泵送至除氧器;分离出的气体经真空泵分离器,凝液送至滤液槽,不凝气直接排入大气中。第二真空闪蒸罐底部浓缩的黑水泵送至沉降槽,加入絮凝剂实现渣水分离,最终实现水的循环利用。真空闪蒸系统流程框图见图1[1-2]。

图1 真空闪蒸系统流程框图

2 真空闪蒸系统运行过程常见问题及原因分析

真空闪蒸系统在运行过程中常见的问题为:管线泄漏导致真空闪蒸系统负压低,闪蒸效果差,进入沉降槽的水温高,影响絮凝剂的絮凝效果,最终导致灰水水质差[3]。黑水经高压闪蒸系统及低压闪蒸系统处理后,黑水含固量进一步升高,导致管线冲刷磨损漏真空,特别是管线变径及介质流向改变处更容易出现漏点,导致真空闪蒸系统负压低,真空闪蒸效果差,严重影响系统高效长周期运行。为确保安全,相关动火作业安全规范要求负压条件下禁止动火,所以对于真空闪蒸系统出现的漏点只能采取包扎、堵塞、带压堵漏等临时处理措施。从真空闪蒸系统运行过程看,管线一旦出现漏点,漏点附近管线已经被冲刷减薄,一段时间后又会出现新的漏点,尤其是在法兰根部出现的漏点无法临时处理,而且使用带压堵漏检修成本较高,不能彻底处理漏点,影响系统高效长周期运行。

3 真空系统管线改造

陕西长青能源化工有限公司气化装置原来3套真空系统的工艺流程见图2。3套第一级真空闪蒸系统闪蒸汽进不凝气真空泵前通过1根DN80管线并联,3套第二级真空闪蒸系统闪蒸汽进真空抽引器前通过1根DN150管线并联,运行过程中,运行系统之间不能隔离。

①-真空抽引器;②-真空抽引器冷凝器;③-不凝气真空泵;④-第二真空闪蒸分离器;⑤-第一真空闪蒸分离器。图2 真空系统改造前工艺流程图

针对3套真空系统运行时相互之间不能隔离,以彻底处理真空闪蒸系统漏点的问题,结合真空闪系统管线现场实际布置情况,经技术人员反复讨论提出改造方案。改造后的真空系统工艺流程见图3。在3套第一级真空闪蒸系统闪蒸汽进不凝气真空泵前并联总管增加2道DN80闸阀,实现将3套第一级真空闪蒸汽在进不凝气真空泵前隔离开;在3套第二级真空闪蒸系统闪蒸汽进真空抽引器前并联总管增加2道DN150闸阀,实现将3套第二级真空闪蒸系统闪蒸汽在进真空抽引器前隔离开。通过该改造可实现运行真空系统之间的隔离。

①-真空抽引器;②-真空抽引器冷凝器;③-不凝气真空泵;④-第二真空闪蒸分离器;⑤-第一真空闪蒸分离器。图3 真空系统改造后工艺流程图

4 真空闪蒸系统动火作业消漏工艺处理措施

分别关闭运行的2套真空闪蒸系统之间第一级真空闪蒸系统闪蒸汽进不凝气真空泵进口并联总管DN80隔离闸阀,以及第二级真空闪蒸系统闪蒸汽进真空抽引器进口并联总管隔离DN150闸阀,将2套真空系统隔离。

向需要消漏的真空闪蒸罐内通入0.4 MPa低压氮气,将真空闪蒸系统负压工况调整为微正压,利用低压氮气手阀,以及第一真空闪蒸罐、第二真空闪蒸罐压力调节阀,控制真空闪蒸系统压力为10～20 kPa,同时对真空闪蒸系统进行氮气置换。

在管线漏点位置及真空泵排出口进行取样分析,分析合格后,现场办理动火作业票及其他相关作业票[4]。

作业票办理完成后对漏点位置进行塞堵,然后对漏点位置进行补焊消除。

漏点消除后关闭低压氮气手阀,以及第一真空闪蒸罐、第二真空闪蒸罐压力调节阀,使真空闪蒸系统恢复至正常工况。

5 结语

通过真空闪蒸系统的管线改造,制定了详细的工艺处理措施,采取动火补焊,彻底消除真空闪蒸系统的管线漏点。该技术效果较好,保证了真空闪蒸系统的正常运行,为气化炉系统长周期高效稳定运行奠定了坚实的基础。