贵州金赤化工有限责任公司采用德士古水煤浆气化技术,利用桐梓当地无烟煤生产合成氨、甲醇和尿素。该装置在运行期间,除氧水泵出现了一些故障,公司积极采取了处置措施,找到了合理的解决办法。
1.除氧水泵超负荷运行
气化炉设计运行压力为6.5 MPa,除氧水泵出口压力应略高于气化炉压力,以保障除氧水能够顺利加入碳洗塔内。但在运行中发现除氧水流量偏低,为保障装置所需洗涤水,只能不断开大出口阀,关闭返回阀,造成2台除氧水泵电流均偏高,泵体振动升高,增加了系统运行风险,因此只能降低气化装置压力,而压力降低将导致气化炉内温度下降,转化率降低,产生的粗、细渣量增加,降低经济效益。
2. 除氧水泵跳车造成全厂停车
公司在气化装置投运后发生了几次除氧水泵跳车,瞬间中断除氧水供给,并造成气化炉连锁跳车,进而使全厂系统停车,造成了巨大的经济损失,并且事故停车对设备造成很大的损害。
造成以上状况的原因分析如下。
1.阀门内漏严重
现场检查后发现2台除氧水泵返回阀阀后管道温度较高,正常时气化除氧器内水温约为103 ℃。综合分析,是因为除氧水泵返回阀严重内漏造成送至碳洗塔除氧水水量不足,进而为保证碳洗塔洗涤水量而使除氧水泵超负荷运行。除氧水泵设计为工频泵,出口阀为手动止逆阀,由于除氧水泵出口阀较大,动作困难,平时习惯于用返回阀调节流量,而除氧水中含有较多的细灰,水泵出口压力一般在6.0 MPa左右,长期高流速固液混合物的冲刷,对返回阀造成严重的损伤,从而出现内漏。
2.处置不及时
如果将气化炉与碳洗塔作为一个整体,那么从外界来的洗涤水主要有3个途径:一是来自于除氧水泵;二是来自于变换冷凝液(分别进入碳洗塔上部与下部);三是来自于热电新鲜水,排水主要去向为高压闪蒸器与真空闪蒸器。除氧水泵跳车后处置的关键在于要同时做到三点:一是关闭气化炉和碳洗塔的排水阀,二是加大外界补水量,三是立即投运备用除氧水泵。3个步骤必须同时进行,而且要在短时间内完成,否则当气化炉和碳洗塔液位持续下降后将触发连锁,造成系统停车。
针对上述原因分析,采取以下处置措施。
1.改造除氧水泵
公司对2台除氧水泵进行了改造,改工频为变频,即通过改变电机转速的方式,改变水泵的转速,使其特性曲线改变,这就可使水泵的特性曲线和系统的管路特性曲线相交于需要流量,避免阀门节流或管网压力升高造成多余扬程,同时有可能使越出高效区的水泵工况点回到高效区内。改造后一方面能够灵活、及时应对工艺需求,另一方面又实现了节能。
2.统筹全局,合理操作
当除氧水泵跳车后,必须立即关闭排水阀,增大变换冷凝液进水阀和新鲜水进水阀开度,其中,须同时打开变换冷凝液至碳洗塔下部的进水阀。如前所述,新鲜水与来自变换的一部分冷凝液汇合后再进入碳洗塔上部。因此,增大变换冷凝液至碳洗塔下部阀门开度可以减少新鲜水流动的阻力。
来自热电的新鲜水是直接引自高压锅炉给水泵出口管,气化装置加大用水量,势必将影响锅炉汽包补水量,若不及时通告与调整,要么会造成汽包补水量不足而发生事故,要么会因热电减小锅炉水外送量使气化补水不足导致系统停车。
变换冷凝液来自于变换工段多台分离器,分离器排水泵(正常时运行1台)与液位连锁,气化增大补水量后,势必导致冷凝液外排泵电流增加,可能在短时间内超负荷,甚至因此跳车。若能及时投运备用泵,便可减少单台泵负荷,保障冷凝液的正常外送。
除氧水泵通过改造及优化操作,完全能够及时、准确满足工况变化所需,也极大地缩短了应急处置时间,保障了全系统运行的稳定性。