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浅谈煤化工工程设计的设计经验和工程经验

发布于:2017-09-29 15:01

  煤气化装置的仪表选型关系到整个煤化工装置是否能长期、有效和稳健地运行。气化装置由于其高温、高压、纯氧及富含颗粒高磨损等特点,成为仪表选型的重点和难点。其中水煤浆气化工艺中的锁渣阀、黑/灰水阀、煤浆流量计和高温热电偶,以及干粉气化工艺中的煤锁斗阀、灰锁斗阀、煤粉流量计和所有气化工艺中均有的氧阀、合成气放空阀等均是仪表选型的重中之重,也是煤化工装置中仪表选型的核心关注点。

  由于煤浆对节流件的冲蚀比较严重以及易于沉淀的特性,煤浆流量的测量不能用孔板等使用节流元件的测量方法。通常使用电磁流量计来测量煤浆的流量。水煤浆的工况特点:压力高。流速低、浆料浓度大以及含固体颗粒,有磨损性。因此煤浆流量计的要求高于一般电磁流量计。首先煤浆电磁流量计要采用耐高压、能经受流体挤压和冲刷的衬里材料,增强聚四氟乙烯(ETFE)耐磨性能高于四氟乙烯(PTFE)材料,同PFA相比既能同样满足负压,又能更抗磨损、撕裂和腐蚀,是煤浆工况的理想材料;其次电极材料选用HastelloyC;另外高压工况是需要特点关注的,因为高压场合的电磁流量计只有少数厂商能够提供。煤浆电磁流量计可安装在炉头水平管线上,也可安装在煤浆垂直上升的管线上,保证电磁流量计满管。

  合成气放空阀因为前后压差大,多数装置选用的是低噪音套筒阀,但因为放空合成气中含有较多的灰渣颗粒(尤其是洗涤不正常时),套筒阀易出现堵塞,且堵塞后很难清堵。有部门用户尝试采用流道通畅、更适合含有颗粒介质的偏心旋转阀的方案,解决了套筒阀容易堵塞且难清堵的问题。但采用偏心旋转阀存在的另外一个问题是偏心旋转阀不能通过自身结构减压,需要配置阀后降噪板辅助降压降噪。

  再如煤化工中应用较广的金属密封球阀,不管是在水煤浆气化还是粉煤气化工艺中,因为介质中含有较高的固体颗粒,应用于此类介质的球阀使用一段时间后,易出现内漏、卡塞、开关不到位等故障。此时,执行结构的持续输出力可能对球阀整体主要操作件造成破坏,阀门被迫下线维修,进而影响生产装置的运行。固体颗粒工况用球阀出现卡塞及开关不到位的直接原因是密封面拉伤、固体颗粒介质在阀腔内堆积、轴承和轴套等不做硬化处理或设计结构不合理。因而在阀门选型时应注意密封面材质选择、弹簧设计、阀座结构等,选择优化内部结构的球阀可有效提高应用于固体颗粒的硬密封球阀密封面的使用寿命,进而可提高整个球阀在线运行时间。

  在近几年的粉煤气化工艺中,在煤加压进料、除渣、除灰单元的实际运行中,虽然球阀根据特殊工况做了改进,但作为锁斗阀还是经常出现憋压、卡死现象。在煤粉的输送中,粉煤由于硬度高的原因,球阀容易被煤粉包裹,切频繁开启容易破坏金属密封,导致泄露等问题的出现。此时,在高压差情况下,阀体及密封面极易被冲蚀,缩短了阀门的使用寿命。针对此现象,部分用户采用了近几年发展起来的盘阀替代了锁斗用球阀。

  另外气化装置中高压灰水泵回流角阀在使用过程中产生了振动现象,振动原因是多方面的。可以从操作方面、配管方面、阀门结构方面等考虑解决,包括开车工况压差较大的其它阀门也可参考此解决方案,或者增设开车旁路。

  高压蒸汽是煤化工装置中的重要驱动源。在有些场合的驱动源选择中,比如大型离心机压缩机组的驱动,更倾向于采用蒸汽透平,达到节能降耗的目的。驱动大型离心机组需要高热焓的蒸汽。蒸汽的热焓高,也就意味着蒸汽的温压高,即蒸汽管网的危险系数也随之提高。所以在化工装置中,各级蒸汽管网的动态平衡以及无扰动转换至关重要。当高压蒸汽透平跳车时,一种方案是通过1秒内快速打开透平旁路阀,将透平消耗的蒸汽等量切换至透平旁路阀,实现透平跳车时高压蒸汽快速、无扰动的从透平切换至旁路系统,以使驱动透平用的高压蒸汽通过透平旁路阀减压至中压蒸汽管网放空,确保高压蒸汽管网压力稳定、无扰动。另一种方案是当高压蒸汽透平跳车时,可以不通过透平旁路阀切换至中压蒸汽再放空,而是通过设置高压蒸汽放空阀释放掉高压蒸汽透平跳车后多余的高压蒸汽,以维持高压管网的稳定。

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