趙伯平

(陜西陜化煤化工集團(tuán)有限公司, 陜西渭南 714100)

1 出工段手動(dòng)閥的位置及作用

1.1 多元料漿氣化裝置的構(gòu)成

多元料漿氣化裝置由多元料漿氣化爐、氣液分離器、洗滌塔組成。多元料漿氣化爐由入爐氧氣輸送管道、入爐煤漿輸送管道、工藝燒嘴、工藝燒嘴冷卻系統(tǒng)、燃燒室、激冷室、破渣機(jī)、鎖斗系統(tǒng)構(gòu)成。氣液分離器由進(jìn)出口管道、氣液分離隔板構(gòu)成。洗滌塔由進(jìn)出口管道、安全放空閥、下降管、導(dǎo)氣管、塔盤(pán)、除沫器構(gòu)成。

1.2 出工段遙控手動(dòng)閥的位置及作用

在洗滌塔出口粗合成氣管線上，裝有出工段手動(dòng)閥、遙控手動(dòng)放空閥(HV13005)、系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)閥(PV13011)。出工段遙控手動(dòng)閥(HV13004)位于洗滌塔出口粗合成氣管線出工段手動(dòng)閥與HV13005之間。系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)閥(PV13011)位于HV13005后去火炬粗合成氣放空管線上。

HV13004的作用如下：

(1) 在多元料漿氣化裝置投料開(kāi)車階段，調(diào)節(jié)出工段粗合成氣并入合成氨系統(tǒng)的速度。

(2) 在多元料漿氣化裝置正常運(yùn)行過(guò)程中，調(diào)節(jié)出工段粗合成氣流量，穩(wěn)定系統(tǒng)壓力。

(3) 在多元料漿氣化裝置正常停車、緊急停車時(shí)，迅速切斷氣化裝置與后系統(tǒng)相連接的管線，防止后系統(tǒng)粗合成氣倒流回氣化裝置。

2 HV13004閥位降低的突發(fā)工況

2.1 多元料漿氣化工藝流程

來(lái)自空分工段壓力為 8．3 MPa、溫度為40 ℃的高純度氧氣，與來(lái)自制漿工段壓力為7．8 MPa、溫度為40 ℃的水煤漿，通過(guò)特制的單噴嘴工藝燒嘴噴入氣化爐內(nèi)，在壓力為6．5 MPa、溫度為1 300～1 400 ℃的條件下，發(fā)生火焰型非催化部分氧化還原反應(yīng)，生成粗合成氣和熔融態(tài)灰渣。合成氣經(jīng)激冷降溫、洗滌除塵后送往變換工段[1]；熔融態(tài)灰渣被激冷固化破碎后沉降在氣化爐錐底，經(jīng)破渣機(jī)破碎后由鎖斗系統(tǒng)收集并定期排放到渣池，渣池中的灰渣經(jīng)撈渣機(jī)撈出后外運(yùn)[2]。

為了保護(hù)工藝燒嘴免受高溫腐蝕，本裝置設(shè)置了工藝燒嘴冷卻系統(tǒng)。工藝燒嘴冷卻系統(tǒng)由工藝燒嘴冷卻水槽、工藝燒嘴冷卻水水泵、工藝燒嘴冷卻水冷卻器、事故工藝燒嘴冷卻水槽構(gòu)成。同時(shí)，設(shè)置工藝燒嘴冷卻水水泵出口壓力低低泵自啟動(dòng)聯(lián)鎖、工藝燒嘴進(jìn)口流量低低(3選2)氣化裝置跳車聯(lián)鎖、工藝燒嘴進(jìn)出口流量差高高(3選2)氣化裝置跳車聯(lián)鎖、工藝燒嘴冷卻系統(tǒng)故障(1選1)氣化裝置跳車聯(lián)鎖，以保證工藝燒嘴安全穩(wěn)定運(yùn)行。

為了保證氣化爐排渣管線暢通無(wú)阻，在氣化爐鎖斗系統(tǒng)中設(shè)置鎖斗循環(huán)泵，鎖斗集渣期間，鎖斗循環(huán)泵將鎖斗頂部較為清潔的灰水抽出，加壓后送回氣化爐。如此，在氣化爐與鎖斗之間形成強(qiáng)制的灰黑水循環(huán)，將氣化爐錐底的灰渣帶入鎖斗。

氣化爐及洗滌塔排出的黑水經(jīng)3級(jí)閃蒸、濃縮、降溫回收熱量后進(jìn)入澄清槽沉降，澄清的灰水經(jīng)除氧返回系統(tǒng)循環(huán)使用，濃縮后的渣漿送往真空帶式過(guò)濾機(jī)系統(tǒng)脫水處理，濾餅被外運(yùn)[3]。高壓閃蒸單元產(chǎn)生的閃蒸氣進(jìn)入高壓閃蒸氣冷凝器(E1401),與來(lái)自脫氧水泵的高壓灰水換熱降溫后,進(jìn)入高壓閃蒸氣氣液分離器，氣液分離后產(chǎn)生的氣體被送至變換工段汽提塔做汽提氣使用，液體返回除氧系統(tǒng)循環(huán)使用。低壓閃蒸單元產(chǎn)生的低壓閃蒸氣，經(jīng)低壓閃蒸氣壓力調(diào)節(jié)閥(PV14003)調(diào)節(jié)后，進(jìn)入除氧系統(tǒng)做除氧熱源使用。真空閃蒸單元產(chǎn)生的真空閃蒸氣經(jīng)真空閃蒸氣冷凝器(E1402)換熱降溫后進(jìn)入真空閃蒸器氣液分離器，產(chǎn)生的氣體由真空泵抽取至氣液分離器(V1406)，再由V1406頂部放空管線放空。真空閃蒸氣氣液分離器底部排出的液體,經(jīng)真空閃蒸凝液泵加壓后送至除氧系統(tǒng)循環(huán)使用，V1406底部排出液體經(jīng)“U”型管排入回水槽，再經(jīng)除氧后循環(huán)使用。

2.2 突發(fā)工況

2021年，A、C兩臺(tái)氣化爐正常運(yùn)行，A套氣化裝置的入爐煤漿體積流量為80 m3/h，入爐氧氣體積流量為38 400 m3/h。B套氣化裝置的入爐煤漿體積流量為80 m3/h，入爐氧氣體積流量為38 400 m3/h。入爐氧氣總管壓力為8.13 MPa，入爐水煤漿管線壓力為7.63 MPa。兩套氣化裝置的氧煤比均為480?？偪匕l(fā)現(xiàn)，C系列氣化裝置系統(tǒng)壓力持續(xù)上漲，洗滌塔出口HV13004C閥位突然下降至38%，立即匯報(bào)調(diào)度室，查詢系統(tǒng)用氣量是否變化，同時(shí)申請(qǐng)系統(tǒng)減量。與此同時(shí)，按規(guī)定打開(kāi)C系列氣化裝置洗滌塔出口HV13005，降低C系列氣化裝置系統(tǒng)壓力。并通知現(xiàn)場(chǎng)檢查洗滌塔出口HV13004閥位。3 min后，系統(tǒng)壓力回落，現(xiàn)場(chǎng)反饋洗滌塔出口HV13004閥位呈周期性小幅度波動(dòng)，出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，要求儀表到場(chǎng)檢查。C系列氣化裝置洗滌塔出口HV13005閥位穩(wěn)定無(wú)波動(dòng)。接到現(xiàn)場(chǎng)反饋，總控立刻通知儀表到場(chǎng)查看，此時(shí)系統(tǒng)壓力緩慢上漲，入爐氧氣體積流量已降至31 200 m3/h，氣化爐操作溫度下降，情況危急。總控再次調(diào)大C系列氣化裝置洗滌塔出口HV13005閥位，調(diào)節(jié)洗滌塔出口HV13004閥位至42%，同時(shí)通知現(xiàn)場(chǎng)觀察C系列氣化裝置洗滌塔出口HV13005閥位、洗滌塔出口HV13004閥位變化，并及時(shí)回復(fù)。此時(shí)系統(tǒng)壓力回落，入爐氧氣流量上漲，隨后再次向調(diào)度室提出減量申請(qǐng)。3 min后，現(xiàn)場(chǎng)反饋洗滌塔出口HV13004閥位周期性小幅度波動(dòng)，閥門出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，C系列氣化裝置洗滌塔出口HV13005閥位穩(wěn)定無(wú)波動(dòng)。當(dāng)入爐氧氣體積流量恢復(fù)至38 400 m3/h時(shí)，C系列氣化裝置系統(tǒng)壓力又一次緩慢上漲。與此同時(shí)，接到調(diào)度室可以減量的批復(fù)后，A、C氣化爐開(kāi)始減量，總控調(diào)節(jié)洗滌塔出口HV13004閥位至50%。當(dāng)氣化爐A入爐煤漿體積流量減至76 m3/h、氣化爐C入爐煤漿體積流量減至72 m3/h 時(shí)，總控DCS顯示C系列氣化裝置系統(tǒng)壓力已恢復(fù)正常且趨于穩(wěn)定?？偪夭僮鲉T緩慢關(guān)閉C系列氣化裝置洗滌塔出口HV13005，通知現(xiàn)場(chǎng)觀察洗滌塔出口閥位變化，檢查C系列氣化裝置洗滌塔出口HV13005關(guān)閉是否到位。2 min后，洗滌塔出口HV13004喘振現(xiàn)象消失?？偪谼CS顯示系統(tǒng)壓力正常，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。監(jiān)護(hù)運(yùn)行1 h后，系統(tǒng)開(kāi)始加量；2 h后，系統(tǒng)恢復(fù)正常，兩套氣化裝置運(yùn)行平穩(wěn)。

3 閥位降低的原因及危害

3.1 原因分析

經(jīng)各專業(yè)工程技術(shù)人員、技能人員分析研究，發(fā)現(xiàn)氣化裝置主要設(shè)備洗滌塔出口HV13004閥位突然下降的主要原因如下：

(1) HV13004閥門定位器故障。

(2) 閥門為氣缸機(jī)構(gòu)，活塞環(huán)磨損嚴(yán)重，造成氣缸內(nèi)漏，引發(fā)閥門喘振。

(3) 由于該閥是氣開(kāi)型氣動(dòng)遙控閥，當(dāng)進(jìn)入閥門氣缸的儀表空氣流量降低時(shí)，閥位就會(huì)降低，儀表空氣流量自動(dòng)補(bǔ)償裝置啟動(dòng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入閥門氣缸的儀表空氣流量，于是閥門出現(xiàn)喘振現(xiàn)象。

3.2 造成的危害

(1) 如未及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，就會(huì)造成氣化裝置合成氣系統(tǒng)壓力快速上漲。洗滌塔頂部安全閥故障或泄放量不足，氣化裝置系統(tǒng)工作壓力會(huì)高于系統(tǒng)各設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力，引發(fā)泄漏、著火、爆炸等重大事故。

(2) 如處理不及時(shí)或處理不當(dāng)，就會(huì)造成氣化裝置合成氣系統(tǒng)壓力快速上漲。當(dāng)系統(tǒng)工作壓力小于設(shè)計(jì)壓力，或小于入爐氧氣、煤漿壓力，且入爐煤漿流量不變時(shí)，就會(huì)造成入爐氧氣流量、氣化爐操作溫度迅速下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)氣化反應(yīng)終止，釀成大禍。

4 應(yīng)急處理及注意事項(xiàng)

4.1 應(yīng)急處理措施

此類工況對(duì)應(yīng)急處理操作要求高，現(xiàn)場(chǎng)、總控執(zhí)行難度大。如果處理不當(dāng)，易引發(fā)事故。出現(xiàn)此類工況時(shí)，崗位操作人員應(yīng)按下列步驟進(jìn)行應(yīng)急工藝處置：

(1) 立即匯報(bào)調(diào)度室，查看故障系列裝置系統(tǒng)壓力變化趨勢(shì)及變化速度。查詢系統(tǒng)用氣量是否變化，同時(shí)申請(qǐng)系統(tǒng)減量。

(2) 按規(guī)定打開(kāi)故障系列氣化裝置洗滌塔出口HV13005閥位，降低故障系列氣化裝置系統(tǒng)壓力。

(3) 通知現(xiàn)場(chǎng)檢查洗滌塔出口HV13004閥位。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋及總控室DCS顯示的各個(gè)關(guān)鍵工藝參數(shù)變化，調(diào)整HV13004閥位、HV13005閥位，使故障系列氣化裝置系統(tǒng)壓力平穩(wěn)回落。調(diào)整后再次通過(guò)總控室DCS顯示及現(xiàn)場(chǎng)反饋，確認(rèn)故障系列氣化裝置各個(gè)關(guān)鍵工藝參數(shù)。

(4) 接到調(diào)度室批復(fù)后，確認(rèn)調(diào)整措施無(wú)效時(shí)，兩套氣化裝置按特定順序和速率進(jìn)行減量操作。優(yōu)先非故障系列氣化裝置氣化爐減量操作，當(dāng)去后工序合成氣總管壓力下降時(shí)，停止非故障系列氣化裝置氣化爐減量操作?？偪夭僮鲉T可調(diào)大故障系列氣化裝置洗滌塔出口HV13004閥位，以降低系統(tǒng)壓力。同時(shí),故障系列氣化裝置氣化爐開(kāi)始進(jìn)行減量操作。當(dāng)故障系列氣化裝置系統(tǒng)壓力回落至正常值時(shí)，停止減量操作。

(5) 減量操作開(kāi)始后，通知現(xiàn)場(chǎng)再次觀察、檢查現(xiàn)場(chǎng)故障系列氣化裝置HV13004閥位、HV13005閥位變化，并要求其及時(shí)反饋信息。

(6) 當(dāng)故障系列氣化裝置系統(tǒng)壓力回落至正常值后，停止減量操作，通知現(xiàn)場(chǎng)人員繼續(xù)觀察故障系列氣化裝置HV13004閥位、HV13005閥位變化?？偪厥彝ㄟ^(guò)DCS觀察故障系列氣化裝置各個(gè)關(guān)鍵工藝參數(shù)變化。確認(rèn)故障系列氣化裝置系統(tǒng)壓力回落至正常值，關(guān)閉故障系列氣化裝置HV13005C。此閥門關(guān)閉到位后，再次確認(rèn)故障系列氣化裝置系統(tǒng)壓力達(dá)標(biāo)，且無(wú)上漲趨勢(shì)。故障系列氣化裝置進(jìn)入監(jiān)護(hù)運(yùn)行狀態(tài)。

(7) 故障系列氣化裝置監(jiān)護(hù)運(yùn)行1 h后，若總控DCS顯示系統(tǒng)壓力正常，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，即可向調(diào)度申請(qǐng)加量操作。得到肯定回復(fù)后，立刻按規(guī)定速率進(jìn)行減量操作，恢復(fù)生產(chǎn)。

4.2 注意事項(xiàng)

(1) 操作人員應(yīng)做到思維敏捷、思路清晰、判斷準(zhǔn)確、處理果斷。

(2) 對(duì)故障系列氣化裝置系統(tǒng)進(jìn)行降壓處理時(shí)，應(yīng)遵循先開(kāi)放空后減量再增大HV13004閥位的原則。

(3) 非故障系列氣化裝置氣化爐減量操作優(yōu)先于故障系列氣化裝置氣化爐減量操作。

(4) 只有當(dāng)去后工序合成氣總管壓力開(kāi)始下降時(shí)，才能提高故障系列氣化裝置HV13004閥位。否則，去后工序的合成氣就會(huì)倒回，引發(fā)事故。

(5) 只有當(dāng)故障系列氣化裝置系統(tǒng)壓力開(kāi)始下降時(shí)，外操人員才能進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)查看故障系列氣化裝置HV13004閥位、HV13005閥位變化。否則，外操人員的生命安全無(wú)法得到保證。

(6) 如果故障系列氣化裝置減量操作完成后，其系統(tǒng)壓力上漲趨勢(shì)未得到有效抑制，應(yīng)立刻拍停故障系列氣化裝置，并匯報(bào)調(diào)度室。由調(diào)度室發(fā)出對(duì)后系統(tǒng)運(yùn)行裝置進(jìn)行應(yīng)急處理的指令。后系統(tǒng)操作人員嚴(yán)格按照指令操作。

(7) 處理過(guò)程中，應(yīng)密切關(guān)注整個(gè)氣化裝置系統(tǒng)各個(gè)關(guān)鍵工藝參數(shù)的變化，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)匯報(bào)。

5 結(jié)語(yǔ)

出工段遙控手動(dòng)閥閥位降低突發(fā)工藝狀況的應(yīng)急處理措施源于日常生產(chǎn)實(shí)踐。由于各企業(yè)氣化裝置的配置、設(shè)備性能各有不同，故所述的應(yīng)急處理措施必然存在一定局限性，但是其所體現(xiàn)的處理思路依舊適應(yīng)于同類型氣化裝置。