texaco煤气化激冷水系统问题分析及对策

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1、万方数据工业技术齐鲁石油化工，2013，41(2)：103—108QILUPETROCHEMICALTECHNOLOGYTexaco煤气化激冷水系统问题分析及对策李聿营(中国石化齐鲁分公司第二化肥厂，山东淄博255400)摘要：简要介绍齐鲁煤气化装置运行概况以及Texaco煤气化激冷水系统存在的问题，从系统结垢堵塞、冲刷腐蚀以及激冷环失效、激冷水泵故障等几个方面进行了原因分析并提出解决办法，消除制约煤气化装置长周期运行的瓶颈。关键词：激冷水堵塞腐蚀解决办法中图分类号：TQ545文献标识码：B文章编号：10

2、09—9859(2013)02—0103—06中国石化齐鲁分公司第二化肥厂煤气化装置(简称齐鲁煤气化装置)采用美国GE公司Texaco水煤浆加压气化技术，3台书2800mm气化炉，3套四级闪蒸系统，两开一备，压力6．5MPa，日投煤量1700t，产有效气(CO+H，)10×104m3／h。装置自2008年10月24日建成投产以来，不断探索煤气化运行规律，加强技术攻关和问题整改，逐步实现了安全、高效、长周期运行。截至2013年4月8日齐鲁煤气化装置停车大检修，气化系统连续运行达481d，创全国煤气化装置长周

3、期运行新纪录。激冷水系统是Texaco煤气化的核心组成部分，介质流为高温、高压、含气／液／固三相黑水，普遍存在结垢堵塞、冲刷磨损、工艺腐蚀等系统性问题，主要表现为管线阀门堵塞腐蚀、激冷环失效以及激冷水泵故障频发等，严重时必须进行停车处理，是煤气化装置长周期稳定运行的瓶颈。1激冷水系统工艺流程概况Texaco煤气化激冷水系统由洗涤塔侧面排出的黑水(240℃)，经激冷水泵加压7．75～8．4MPa，分成两路，一路经调节阀到文丘里作为文丘里洗涤水，洗涤来自气化炉的粗合成气，并返回洗涤塔；另一路经调节阀、激冷水过

4、滤器、激冷环到气化炉激冷室，对气化炉燃烧室排出的粗合成气和熔渣进行激冷和洗涤(见图1)。激冷水水源主要有：洗涤塔底部黑水、黑水闪蒸单元来高压灰水以及变换单元来高压冷凝液。图1Texaco煤气化激冷水工艺流程示意2存在问题分析及解决办法2．1系统结垢堵塞齐鲁煤气化装置激冷水系统目前运行周期为5～6个月，存在的主要问题是系统管线结垢严重，激冷水过滤器堵塞，激冷水泵体积渣以及出口总管单向阀人口被脱落垢块卡堵等(见图2)，激冷水水量由250t／h下降到110t／h左右，无法维持气化系统的正常运行。2．1．1原因分

5、析Texaco煤气化激冷水系统堵塞主要有两方面原因，一是灰水中CaCO，和MgCO，结垢脱落引起收稿日期：2013—03—21；修回日期：2013—04—12。作者简介：李聿营(1972一)，男，硕士学位，高级工程师。1994年毕业于大连理工大学化工机械系，现任中国石化齐鲁分公司第二化肥厂副总工程师。电话：0533—7583633；E—mail：qlehjdb@163．COlll。万方数据齐鲁石油化工QILUPETROCHEMICALTECHNOLOGY2013年第41卷堵塞；二是灰水中悬浮的大量灰渣发生

6、局部沉降引起堵塞。(1)结垢堵塞水煤浆(原料煤、新鲜水)是Texaco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+、Mg¨，原料成浆气化后均以ca¨、M92+形式存在于灰水中；煤气中的CO，溶于灰水中形成CO；一、HCOff，在温度较高的条件下，会促进CaCO，、MgCO，的生成。当系统中水的硬度超过(CaCO，计)519．227mg／L时，系统就会有沉淀生成，形成结垢¨o。当在管道内表面附着达到一定厚度时，由于装置停开车及操作参数波动造成不

7、稳定流体产生和激冷水温度的急剧变化，进而使管道内壁附着垢体受冲击而脱落，在系统内产生局部堵塞，造成激冷水流量大幅下降(图3为齐鲁煤气化装置2013年1月18日及3月6日气化炉停车更换工艺烧嘴，激冷水系统水量的变化趋势)，影响煤气化运行负荷，最终导致系统停车清垢。图2激冷水系统运行状况图3停开车激冷水量变化趋势另外，变换单元返回的高压冷凝液中氨含量较高，这部分水通过洗涤塔进入灰水系统中，造成激冷水系统pH值升高。在激冷水系统中氨逐渐浓缩，总碱度不断升高，HCOz-转化为CO；一，随着CO；一的浓度增加，促使

8、ca2+、M92+生成ca—CO，、MgCO，，进而结垢。(2)灰渣堵塞齐鲁煤气化装置原料煤灰分含量(质量分数)控制在8％～12％，在装置正常生产过程中，气化反应产生的大量煤灰和未反应的残碳细微颗粒随粗合成气进人洗涤塔，部分通过洗涤塔底黑水进入激冷水系统，形成悬浮物。当操作条件发生变化或者系统发生故障导致激冷水在管内流速过低时，会使激冷水中悬浮物沉积而堵管；加上管道上的流量计及调节阀设计口径很小，加速激冷水管道的堵塞，对整个气