丁海洋，王小军
（陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，陕西 榆林718500）
［摘 要］陕西延长中煤榆林能源化工有限公司600 kt/a甲醇项目多元料浆气化装置产生的黑水采用三级闪蒸工艺进行处理，气化装置2014年7月投运，2016年以前气化闪蒸系统运行基本稳定，后在气化炉超负荷长周期运行工况下，气化闪蒸系统频繁出现黑水减压角阀阀芯和阀座严重磨损、黑水减压角阀阀后大小头磨穿、缓冲罐底板磨穿刺漏等问题。为此，榆林能化从设备（或部件）材质和实际工况两方面进行了原因分析，并采取了相应的优化改进措施。优化改进后，2019年至今气化闪蒸系统没有发生过一起黑水减压角阀阀后大小头及缓冲罐底板磨穿事件，黑水减压角阀阀芯及阀座下线检修周期明显延长，有关问题得到成功解决，气化闪蒸系统实现了长周期、稳定运行。
［关键词］多元料浆气化闪蒸系统；黑水减压角阀；缓冲罐底板；大小头；冲刷磨损；原因分析；材质改进；工况优化
［中图分类号］TQ546.5 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2022）02-0014-03
1 概 述
陕西延长中煤榆林能源化工有限公司（简称榆林能化）600 kt/a甲醇项目气化装置采用多元料浆气化工艺，配置3台气化炉（两开一备），气化装置产生的气化黑水采用三级闪蒸工艺进行处理：气化炉黑水和洗涤塔黑水分别通过黑水角阀减压后进入气化高温热水器和洗涤高温热水器（压力为0.9 MPa）减压闪蒸，闪蒸出的气体通过灰水加热器冷却后部分冷凝，凝液进入高压闪蒸分离器，闪蒸出的气体送去汽提塔用作汽提气，高压闪蒸分离器中产生的高温凝液则送去除氧槽；经气化高温热水器和洗涤高温热水器闪蒸后的黑灰水分别通过角阀减压后进入低温热水器，通过低温热水器（压力为0.15 MPa）进一步闪蒸，黑水被浓缩，闪蒸出的气体送去除氧槽加热低压灰水除氧，低温热水器底部的黑水通过黑水角阀减压后进入真空闪蒸器；在真空闪蒸器中，通过真空泵控制黑水在-0.06 MPa压力下闪蒸，闪蒸出的真闪气从真空闪蒸器顶部排出，底部的黑水则通过澄清槽给料泵送入澄清槽。
2 气化闪蒸系统存在的问题
榆林能化气化装置2014年7月投运，2016年以前气化闪蒸系统运行基本稳定，其后在气化炉负荷由79 m3/h（入炉煤浆量，下同）提升至88 m3/h、单台气化炉运行周期提升至85～90 d（正常运行周期为65～70 d）的超负荷长周期运行工况下，为保证气化装置热负荷的平衡，不得不加大黑水排量，导致闪蒸系统出现了如下问题：① 黑水减压角阀PV001和PV010阀芯、阀座磨损严重；② 黑水减压角阀PV001、PV010阀后大小头磨穿；③ 缓冲罐底板磨穿。其中，黑水减压角阀PV001、PV010阀后大小头磨穿及缓冲罐底板磨穿问题尤为突出，2018年多次出现这两方面的问题，由于无法进行带压补焊堵漏，导致对应的气化炉被迫减负荷运行并放空泄压。
3 原因分析
大量黑水刺漏不仅影响气化炉的平稳、高负荷、长周期运行，而且影响到气化废水的水质，给整个气化装置的生产操作带来诸多不利影响。于是，有关工艺、设备技术人员从设备（或部件）材质和实际工况两方面对问题原因进行了认真分析与查找。
3.1 设备（或部件）材质
3.1.1 黑水减压角阀材质
榆林能化气化闪蒸系统黑水减压角阀PV001、PV010阀芯、阀座及阀后大小头采用的是316LL不锈钢，阀芯外包有一层碳化钨耐磨材料，但阀芯外包的碳化钨耐磨材料很薄，一般不到1个运行周期就被冲刷磨损了，碳化钨耐磨材料层磨掉后，316LL不锈钢起不到防磨作用，其很快磨损后导致流体出现偏喷。
3.1.2 缓冲罐材质
榆林能化气化闪蒸系统缓冲罐原始设计采用的是16Mn优质低合金钢，其含碳量为010%～0.25%，加入的主要合金元素有锰（Mn）、硅（Si）、矾（V）、铌（Nb）、钛（Ti）等，具有综合性能好、低温性能好、冷冲压性能及焊接性能好等特性。实际生产中，由于黑水固含量较高（固含量1.5%～2.0%），且黑水减压角阀前后压差大，在流体高速流动下产生了较大的冲刷力，而16Mn优质低合金钢抗固体颗粒冲刷性能差一些，当气化炉运行到后半周期（1个运行周期一般为85～90 d）时，便出现了缓冲罐底板及黑水减压角阀PV001、PV010阀后大小头磨穿刺漏的问题。
3.2 气化闪蒸系统实际工况
原始设计负荷下，气化炉排黑水、洗涤塔排黑水、出气化高温热水器黑水、出洗涤高温热水器黑水、出低温热水器黑水的固含量分别为1.56%、1.08%、1.70%、1.30%、1.81%；而实际超负荷运行工况下，气化炉排黑水、洗涤塔排黑水、出气化高温热水器黑水、出洗涤高温热水器黑水、出低温热水器黑水的固含量分别为1.78%、1.10%、1.90%、1.51%、2.00%。由于气化炉排黑水和洗涤塔排黑水流量波动大且固含量高，大量的黑水不能稳定流动，而是以湍流的形式在各设备（或部件）内流动，这样的扰动流型加大了对设备（或部件）的冲刷磨损。
3.2.1 运行工况对角阀阀芯、阀座的影响
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