德士古水煤漿加壓氣化裝置真空閃蒸系統(tǒng)消漏技術(shù)

胡永剛,張文剛

(陜西長(zhǎng)青能源化工有限公司, 陜西寶雞 721405)

德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)是煤炭清潔轉(zhuǎn)化的核心技術(shù)之一。水煤漿經(jīng)加壓后與高純度氧氣一起進(jìn)入氣化爐燃燒反應(yīng)后,經(jīng)過(guò)洗滌水洗滌冷卻后送至后續(xù)工段,含有部分灰渣的洗滌黑水送至渣水處理工段進(jìn)行冷卻及固液氣分離回收利用。渣水處理工段分為四級(jí)閃蒸,分別為高壓閃蒸系統(tǒng)、低壓閃蒸系統(tǒng)和兩級(jí)真空閃蒸系統(tǒng)。從渣水處理工段的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程看,經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題是管線泄漏,特別是真空閃蒸系統(tǒng)管線最易出現(xiàn)泄漏。行業(yè)內(nèi)針對(duì)真空閃蒸系統(tǒng)漏點(diǎn)常用的處理方法是:臨時(shí)性堵漏或者帶壓堵漏,但處理效果均不理想,隨著系統(tǒng)運(yùn)行仍會(huì)出現(xiàn)泄漏,不能徹底處理,只能待單系統(tǒng)停車(chē)檢修后進(jìn)行徹底補(bǔ)焊處理。針對(duì)此問(wèn)題,陜西長(zhǎng)青能源化工有限公司根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管線布置實(shí)際情況,提出了技術(shù)改造方案,在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)將運(yùn)行的2套真空閃蒸系統(tǒng)隔離,利用低壓氮?dú)獾幕瘜W(xué)惰性將有漏點(diǎn)的真空閃蒸系統(tǒng)負(fù)壓工況調(diào)整為微正壓工況,置換合格后在線進(jìn)行動(dòng)火補(bǔ)焊,以徹底消除真空閃蒸系統(tǒng)的漏點(diǎn)。

1 工藝流程

來(lái)自氣化爐及洗滌塔排放的黑水(6.4 MPa、245 ℃)經(jīng)減壓閥進(jìn)入渣水處理工段的高壓閃蒸系統(tǒng),閃蒸后的黑水(0.87 MPa、177 ℃)經(jīng)減壓進(jìn)入低壓閃蒸系統(tǒng),二次濃縮后的黑水(128 ℃、0.16 MPa)經(jīng)減壓閥進(jìn)入真空閃蒸系統(tǒng)。經(jīng)減壓進(jìn)入第一真空閃蒸罐(-80 kPa)的黑水在真空環(huán)境中,黑水溫度高于此壓力下的飽和溫度,部分黑水減壓閃蒸出閃蒸汽。第一真空閃蒸罐剩余的黑水進(jìn)入第二真空閃蒸罐(-90 kPa)再次閃蒸出閃蒸汽,黑水溫度再次降低。第一真空閃蒸罐和第二真空閃蒸罐閃蒸出的氣體分別進(jìn)入第一真空閃蒸冷凝器和第二真空閃蒸冷凝器冷凝后,分別進(jìn)入第一真空閃蒸分離器和第二真空閃蒸分離器進(jìn)行氣液分離。分離出的冷凝液經(jīng)泵送至除氧器;分離出的氣體經(jīng)真空泵分離器,凝液送至濾液槽,不凝氣直接排入大氣中。第二真空閃蒸罐底部濃縮的黑水泵送至沉降槽,加入絮凝劑實(shí)現(xiàn)渣水分離,最終實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)利用。真空閃蒸系統(tǒng)流程框圖見(jiàn)圖1[1-2]。

圖1 真空閃蒸系統(tǒng)流程框圖

2 真空閃蒸系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程常見(jiàn)問(wèn)題及原因分析

真空閃蒸系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題為:管線泄漏導(dǎo)致真空閃蒸系統(tǒng)負(fù)壓低,閃蒸效果差,進(jìn)入沉降槽的水溫高,影響絮凝劑的絮凝效果,最終導(dǎo)致灰水水質(zhì)差[3]。黑水經(jīng)高壓閃蒸系統(tǒng)及低壓閃蒸系統(tǒng)處理后,黑水含固量進(jìn)一步升高,導(dǎo)致管線沖刷磨損漏真空,特別是管線變徑及介質(zhì)流向改變處更容易出現(xiàn)漏點(diǎn),導(dǎo)致真空閃蒸系統(tǒng)負(fù)壓低,真空閃蒸效果差,嚴(yán)重影響系統(tǒng)高效長(zhǎng)周期運(yùn)行。為確保安全,相關(guān)動(dòng)火作業(yè)安全規(guī)范要求負(fù)壓條件下禁止動(dòng)火,所以對(duì)于真空閃蒸系統(tǒng)出現(xiàn)的漏點(diǎn)只能采取包扎、堵塞、帶壓堵漏等臨時(shí)處理措施。從真空閃蒸系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程看,管線一旦出現(xiàn)漏點(diǎn),漏點(diǎn)附近管線已經(jīng)被沖刷減薄,一段時(shí)間后又會(huì)出現(xiàn)新的漏點(diǎn),尤其是在法蘭根部出現(xiàn)的漏點(diǎn)無(wú)法臨時(shí)處理,而且使用帶壓堵漏檢修成本較高,不能徹底處理漏點(diǎn),影響系統(tǒng)高效長(zhǎng)周期運(yùn)行。

3 真空系統(tǒng)管線改造

陜西長(zhǎng)青能源化工有限公司氣化裝置原來(lái)3套真空系統(tǒng)的工藝流程見(jiàn)圖2。3套第一級(jí)真空閃蒸系統(tǒng)閃蒸汽進(jìn)不凝氣真空泵前通過(guò)1根DN80管線并聯(lián),3套第二級(jí)真空閃蒸系統(tǒng)閃蒸汽進(jìn)真空抽引器前通過(guò)1根DN150管線并聯(lián),運(yùn)行過(guò)程中,運(yùn)行系統(tǒng)之間不能隔離。

①-真空抽引器;②-真空抽引器冷凝器;③-不凝氣真空泵;④-第二真空閃蒸分離器;⑤-第一真空閃蒸分離器。圖2 真空系統(tǒng)改造前工藝流程圖

針對(duì)3套真空系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)相互之間不能隔離,以徹底處理真空閃蒸系統(tǒng)漏點(diǎn)的問(wèn)題,結(jié)合真空閃系統(tǒng)管線現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際布置情況,經(jīng)技術(shù)人員反復(fù)討論提出改造方案。改造后的真空系統(tǒng)工藝流程見(jiàn)圖3。在3套第一級(jí)真空閃蒸系統(tǒng)閃蒸汽進(jìn)不凝氣真空泵前并聯(lián)總管增加2道DN80閘閥,實(shí)現(xiàn)將3套第一級(jí)真空閃蒸汽在進(jìn)不凝氣真空泵前隔離開(kāi);在3套第二級(jí)真空閃蒸系統(tǒng)閃蒸汽進(jìn)真空抽引器前并聯(lián)總管增加2道DN150閘閥,實(shí)現(xiàn)將3套第二級(jí)真空閃蒸系統(tǒng)閃蒸汽在進(jìn)真空抽引器前隔離開(kāi)。通過(guò)該改造可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行真空系統(tǒng)之間的隔離。

①-真空抽引器;②-真空抽引器冷凝器;③-不凝氣真空泵;④-第二真空閃蒸分離器;⑤-第一真空閃蒸分離器。圖3 真空系統(tǒng)改造后工藝流程圖

4 真空閃蒸系統(tǒng)動(dòng)火作業(yè)消漏工藝處理措施

分別關(guān)閉運(yùn)行的2套真空閃蒸系統(tǒng)之間第一級(jí)真空閃蒸系統(tǒng)閃蒸汽進(jìn)不凝氣真空泵進(jìn)口并聯(lián)總管DN80隔離閘閥,以及第二級(jí)真空閃蒸系統(tǒng)閃蒸汽進(jìn)真空抽引器進(jìn)口并聯(lián)總管隔離DN150閘閥,將2套真空系統(tǒng)隔離。

向需要消漏的真空閃蒸罐內(nèi)通入0.4 MPa低壓氮?dú)?將真空閃蒸系統(tǒng)負(fù)壓工況調(diào)整為微正壓,利用低壓氮?dú)馐珠y,以及第一真空閃蒸罐、第二真空閃蒸罐壓力調(diào)節(jié)閥,控制真空閃蒸系統(tǒng)壓力為10～20 kPa,同時(shí)對(duì)真空閃蒸系統(tǒng)進(jìn)行氮?dú)庵脫Q。

在管線漏點(diǎn)位置及真空泵排出口進(jìn)行取樣分析,分析合格后,現(xiàn)場(chǎng)辦理動(dòng)火作業(yè)票及其他相關(guān)作業(yè)票[4]。

作業(yè)票辦理完成后對(duì)漏點(diǎn)位置進(jìn)行塞堵,然后對(duì)漏點(diǎn)位置進(jìn)行補(bǔ)焊消除。

漏點(diǎn)消除后關(guān)閉低壓氮?dú)馐珠y,以及第一真空閃蒸罐、第二真空閃蒸罐壓力調(diào)節(jié)閥,使真空閃蒸系統(tǒng)恢復(fù)至正常工況。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)真空閃蒸系統(tǒng)的管線改造,制定了詳細(xì)的工藝處理措施,采取動(dòng)火補(bǔ)焊,徹底消除真空閃蒸系統(tǒng)的管線漏點(diǎn)。該技術(shù)效果較好,保證了真空閃蒸系統(tǒng)的正常運(yùn)行,為氣化爐系統(tǒng)長(zhǎng)周期高效穩(wěn)定運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。