裴双
（阳泉煤业化工集团有限责任公司，山西 太原030006）
［摘 要］山西阳煤丰喜泉稷能源有限公司气化装置配套2台单喷嘴水煤浆水冷壁气化炉（晋华炉2.0技术，两开无备），自2015年12月气化装置投料以来，实际生产中气化装置主要存在五大类问题——工艺设计缺陷（1台中压氮气压缩机配套2台气化炉设计缺陷、气化炉高压氮气分支管线设计缺陷）、设备设计缺陷（合成气洗涤塔关联管线设计缺陷、真空闪蒸罐下液管设计缺陷）、制浆系统缺少提浓设备致水煤浆浓度低、絮凝剂和分散剂加入量在线监测不完善、锁斗排渣系统不清洁环保。为此，泉稷公司基于日常工艺操作及设备检维修等经验与摸索，进行了一系列有针对性的实用创新优化改造，确保了气化装置的安、稳、长、满、优运行。
［关键词］水煤浆水冷壁气化装置；工艺设计缺陷；设备设计缺陷；制浆系统；在线监测系统；锁斗排渣系统；优化改造
［中图分类号］TQ546 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2022）05-0011-04
0 引 言
阳泉煤业化工集团有限责任公司下属企业山西阳煤丰喜泉稷能源有限公司（简称泉稷公司）原设计的焦炉气综合利用生产尿素联产LNG项目，其产能为合成氨300 kt/a、尿素520 kt/a、LNG 63 kt/a，现生产装置原料气采用焦炉气+粗合成气，其中，气化装置配套2台单喷嘴水煤浆水冷壁气化炉（晋华炉2.0技术，两开无备），单台气化炉设计投煤量750 t/d，气化炉设计操作压力4.8 MPa、操作温度1 300 ℃。自2015年12月气化装置投料以来，由于其在工艺设计及设备设计等方面存在一些缺陷，导致气化装置运行过程中出现了一些问题。为此，泉稷公司基于工艺操作及设备检维修经验等，对气化装置进行了一系列实用性技术创新改造，实现了气化装置的安、稳、长、满、优运行。以下对有关情况作一介绍。
1 气化装置运行中存在的五大问题
经总结与梳理，泉稷公司气化装置运行中主要存在工艺设计缺陷、设备设计缺陷、制浆系统缺少提浓设备致水煤浆浓度低、絮凝剂和分散剂加入量在线监测不完善、锁斗排渣系统不清洁环保五大类问题，具体如下。
1.1 工艺设计缺陷
1.1.1 1台中压氮气压缩机配套2台气化炉的设计缺陷
泉稷公司水煤浆水冷壁气化装置原设计思路为1台中压氮气压缩机配套2台气化炉——正常运行时气化炉两开无备，操作压力为3.5～4.0 MPa，每台气化炉分别设有环腔密封保护氮气，主要作用为防止主水冷壁鳍片泄漏后气化炉内高温高压粗合成气倒窜进入设备壳体而引发严重事故，2台气化炉的环腔保护氮气通过同1台中压氮气压缩机提供，原设计的气化炉环腔保护氮气阀为手动控制阀，氮气通过中压氮气压缩机提压后流经手动阀进入气化炉。
实际生产中发现，气化炉单炉检修放空时，由于待检修气化炉压力持续降低导致其与在运气化炉压力不同，且气化炉环腔保护氮气压力仅能依靠手动阀进行调节，现场调节很难保证压力均衡，调节滞后会导致在运气化炉内高温高压的粗合成气从气化炉下封板空隙进入环腔而腐蚀主水冷壁外管，严重时会出现在运气化炉内的高温高压粗合成气倒流进入待检修气化炉，存在严重的安全隐患。泉稷公司气化装置运行3 a后，2台气化炉的主水冷壁分别出现过因高温粗合成气腐蚀而发生泄漏的现象，最后被迫对主水冷壁进行了更换，而更换1次主水冷壁耗时约15 d，需要消耗大量的人力、物力及财力，严重影响系统运行的经济性。
1.1.2 气化炉高压氮气分支管线设计缺陷
气化炉系统使用高压氮气涉及的阀门主要有总氧气程控阀（HV13001）、主氧气调节阀（FV13007）、燃料气管道氮吹阀（XV13064）及氧气均压遥控阀（HV13029），这些阀门全部参与SIS系统联锁，其目的是避免开车/停车操作时可燃物质与助燃物（氧气）发生接触而引起着火、爆炸等安全事故。原设计氧气均压遥控阀（HV13029）与总氧气程控阀（HV13001）互锁，同时燃料气管道氮吹阀（XV13064）配有手动阀的吹扫副线，正常运行时该副线手动阀微开以防止水煤浆通过烧嘴头部倒流进入燃料气至烧嘴的盲肠管线而发生堵塞。实际生产中发现，气化炉高压氮气分支管线的设计及操作没有实现分炉控制，实际操作中存在安全隐患：每次单炉停车检修放空时，由于待检修气化炉压力的持续降低，导致待检修气化炉与在运气化炉压力不同，而原设计的氧气均压遥控阀（HV13029）后的止回阀不可能一直起到有效的密封作用，停车期间高压氮气吹扫步骤执行完毕后，由于高压氮气管线的压力瞬间降低，导致残留在总氧气程控阀（HV13001）后至主氧气调节阀（FV13007）之间的高压氧气通过止回阀倒流进入高压氮气管线，同理，在运气化炉内的部分高温高压粗合成气也会通过燃料气管道氮吹阀（XV13064）之副线阀倒流进入高压氮气管线，可燃物与助燃物同时进入高压氮气管线，在气化炉开车点火阶段可能产生着火爆炸事故。
1.2 设备设计缺陷
1.2.1 合成气洗涤塔关联管线设计缺陷
泉稷公司气化装置中的合成气洗涤塔气体分布器与支管采用一次性焊接，且气体分布器及支管空隙较小，同时合成气洗涤塔底部黑水管线设计有弯头，这种设计缺陷导致检修不彻底——每次设备检修时气体分布器及支管内的灰垢无法彻底清理，这些灰垢最终会随着黑水堵在黑水管线弯头处或进入高压闪蒸罐锥底而发生堵塞，导致黑水无法正常流动，气化炉被迫切气，黑水闪蒸系统停车泄压进行人工清理，此种情况下恢复生产的时间约需8 h，会造成一定的经济损失。据统计，泉稷公司每年平均会出现2次因该问题引起的气化炉切气事故。
1.2.2 真空闪蒸罐下液管设计缺陷
更多内容详见《中氮肥》2022年第5期