煤气化激冷水泵安全泄压的研究及应用

煤气化激冷水泵安全泄压的研究及应用

杜顺龙 ,黄诚谦

陕西长青能源化工有限公司  陕西   721405

摘要：简要介绍长青能化气化装置概况以及煤气化激冷水泵隔离检修时存在的问题，从系统结构堵塞、高压泄低压、高温气体易伤人等几个方面分析原因并提出解决办法，消除激冷水泵长期运行后不能及时隔离检修的问题。

关键词：激冷水泵   堵塞    安全泄压

1引言

陕西长青能源化工有限公司60万吨/年甲醇项目，气化装置采用GE水煤浆加压气化工艺，激冷流程、黑水采用四级闪蒸（真空闪蒸为两级真空）流程，3台Φ3800mm气化炉，3套闪蒸系统，两开一备，压力6.5MP。以烟煤为原料制取合成甲醇原料气（CO+H2）。日消耗煤3600t,产有效气（CO+H2）188424.79m3/h。激冷水泵是煤气化的关键设备，主要是对洗涤塔黑水加压循环在利用，经加压后的黑水一路经调节阀到文丘里洗涤器作为洗涤水，对合成气进行洗涤除尘。另一路送入气化炉激冷环，对气化炉燃烧室排出的粗煤气和熔渣进行激冷和洗涤。

2存在的问题

气化装置单台系统运行，激冷水泵两开一备，单台激冷水泵运行时间为75d，在激冷水泵运行周期结束倒泵后检修时，检修泵隔离后因管线结垢严重，进出口导淋堵塞，导淋阀门开度小压力泄不出来，隔离泵不能及时得到检修影响系统稳定运行；导淋阀门开度大，可能管线中的黑水（244℃、6.3MPa）突然从导淋喷出，高压串低压后形成大量的高温水蒸气，其中夹杂着少量从黑水中解析出来的一氧化碳、硫化氢等有毒气体，造成操作人员的烫伤、中毒、窒息等伤害事故，且伴有巨大的噪音，给操作人员造成严重的心理压力。废气也会污染大气环境 。   

3原因分析

水煤浆（原煤、新鲜水、添加剂）是GE煤气化的主要原料，是激冷水系统中产生结垢的根源。原料煤中存在大量的钙、镁矿物质，新鲜水中也存在少量的Ca2+、Mg2+，水煤浆气化后均以Ca2+、Mg2+形式存在于灰水中；煤气中的CO2溶于灰水中形成CO32-、HSO3-,在温度较高的条件下，会促进CaCO3、MgCO3的生成【1】。25℃时两种物质的溶度积分别为4.8×10-9和1×10-5，溶解度分别为6.928×10-5mol/L和3.162×10-3mol/L，二者混合后的饱和水溶液硬度（CaCO3计）为323.128mg/L，此数据即为以CaCO3和MgCO3为垢的水溶液临界硬度。当Ca2+、Mg2+的浓度大于323.128mg/L（25℃）且水中超过这一浓度的CO32-时就会结垢。而且CaCO3的溶解度随温度上升而降低，温度升高临界硬度会更低。当管道内表面附着达到一定厚度。加上激冷水泵从洗涤塔底部抽取的黑水中所含的残碳细灰，就会堵塞较细的管线如:导淋、压力表引压管等。在系统压力温度出现较大波动时附着的垢片就会脱落，进入激冷水泵，造成激冷水泵打量不好，激冷水流量较大幅度下降，影响系统的稳定运行，轻可导致系统减负荷，重可导致系统停车。

4解决办法及流程

为了解决激冷水泵在线安全隔离泄压，经过论证研究，激冷水泵出口压力表引压管在出口管道上部，黑水中的残碳细灰不易沉积。将激冷水泵出口压力表根部阀后加装一节DN50的三通管线，从三通侧口加球阀，球阀后加三通管线，一路与激冷水过滤器顶部去第一真空闪蒸罐的泄压管线相连，用于激冷水泵隔离泄压时将泵内释放是高温水蒸气排放至第一真空闪蒸罐，防止高温气体烫伤操作人员；另一路作为导淋引至地沟，用于泄压完成后将泄压管线内的积水排空，以防止泄压管线锈蚀堵塞。三通管线和泄压球阀压力等级和激冷水泵出口管线一致均为1500bar。从激冷水泵高压密封水（8.5Mpa、55℃）流量计前导淋处引一路接至出口压力表根部，用冲洗水水环连接。在于引压三通管线堵塞后用于冲堵。

5结 论

入炉激冷水流量的大小直接影响粗煤气中颗粒的含量、粗煤气温度以及激冷室内件的使用寿命 。激冷水流量低，无法满足系统的高负荷运行，将会导致气化系统温度升高，合成气比不符合后续系统的生产需要，甚至会烧穿下降管，损坏设备，影响正常生产。所以在日常生产中激冷水泵的运行情况显得至关重要，而激冷水泵的定期维修可以保证激冷水泵备用泵时刻处于蓄势待发状态，其他泵发生异常时备用泵可以立即启动。这套系统可以保证需要检修的激冷水泵，可以快速安全的予以隔离泄压，交付维修人员检修，从工艺上节省检修时间，保证激冷水系统有良好的备泵，保证系统的稳定生产。

【参考文献】

[1]李聿营，Texaco煤气化激冷水系统问题分析及对策， 齐鲁石油化工，2013,41（2）：103-108

[2]周鹏，王彦海， GE水煤浆气化系统结垢的原因分析与措施，《化工设计通讯》 2012.12 第38卷6期

[3]赵伯平  多远料浆气化炉入炉激冷水流量指标的探讨 ［J］ 贵州化工  2012 , 37 （2）：30-32

[4]李志祥，周鹏，冯长志  激冷水GE水煤浆气化系统的影响  中氮肥  2014,9  第五期

作者简介：

1. 黄诚谦（1989-）男，陕西渭南，汉族，毕业于西安石油大学石油化工生产技术，本科，就职于陕西长青能源化工有限公司生产运行部中控副操，助理工程师，
2. 2.杜顺龙（1989-）男，陕西咸阳，汉族，毕业于西北工业大学化学工程与工艺专业，就职于陕西长青能源化工有限公司生产运行部气化装置技术主管，工程师.