关于气化炉脱氧水槽放空管线的改造
2022-06-09
兖矿国宏50万吨甲醇项目于2005年开工建设。“该项目采用先进可靠的水煤浆加压气化、高效节能的低温甲醇洗净化和成熟的甲醇合成等世界先进技术，每年可转化高硫煤100万吨，生产甲醇50万吨，还可生产硫磺、氩气、液氧、液氮等化工原料[1]。”在公司系统运行过程中，发现脱氧水槽的放空管线存在着一些安全隐患，笔者针对这一问题进行研究。
一、脱氧水槽简介
公司的脱氧水槽利用热力除氧的方法，其工作原理为：在压力容器中，溶解在水中的气体量与水面上气体的分压成正比。采用热力除氧的方法，即用蒸汽来加热冷水，提高水的温度，使水面上蒸汽的分压逐步升高，而溶解气体的分压逐渐降低，溶解在水中的气体就会不断逸出。当水被加热到相应压力下的沸腾温度时，水面上部全部是蒸汽，溶解气体的分压为零，这样溶解在水中的氧气即可全部被除去。
进入脱氧水槽的介质又真空闪蒸冷凝液、高压闪蒸冷凝液、蒸汽冷凝液、低压灰水、原水、变换冷凝液等液体，各路介质均从脱氧水槽上封头进入（为增大接触面积，封头内装填有鲍尔环），与从脱氧水槽中部进入的热源0.35MPa低压蒸汽或低压闪蒸器（操作压力0.05MPa）的闪蒸汽形成对流，以便达到最佳的除氧效果。该两路热源采取低压闪蒸器（操作压力0.05MPa）的闪蒸汽优先进入脱氧水槽进行除氧，如果热量不足或不够，再行使用0.35MPa低压蒸汽共同除氧。脱氧水槽内的水加热并控制在110℃左右（温度过高易造成除氧水泵气蚀），脱氧水槽的压力靠压力调节阀控制在0.045MPa左右。进入脱氧水槽的闪蒸汽及冷凝液中闪蒸出来的闪蒸汽经脱氧水槽顶部放空管线放空。
二、脱氧水槽放空管线存在的问题
1、安全问题
1）脱氧水槽放空管线放空口为敞口放空，无消音装置，当系统正常运行过程中，此处放空点的噪音值为96.2分贝左右，由于该处放空点为巡检必经之处，巡检人员经过此处时，必然对巡检人员的听力产生不良影响，同时该区域也是维修人员的维修地点，也影响到维修人员的身心健康[2]。
2）放空点排放气中有毒有害气体的主要成分为：CO、H2、H2S，操作工巡检路线距离该放空点的水平距离为8米左右，垂直距离为5米左右（巡检路线比放空点高），当出现刮南风或者北风的时候，高温（夏季能到70℃左右）且含有有毒有害的气体（含量为1.0%左右）便会随风飘移至巡检路段，这样的情况下，巡检人员在巡检过程中很难避免吸入一定量的有毒有害气体，且高温的气体也影响到操作工的正常巡检。
2、工艺设备方面的问题
由于闪蒸系统的波动，在操作人员未能及时调整的情况下，导致进入脱氧水槽内的闪蒸汽量过大，从而导致封头内的鲍尔环被吹入脱氧水槽放空管线内，而进入放空管线堵塞，脱盐水槽内超温超压。同时，由于填料鲍尔环支撑板的不牢靠，曾经出现过支撑板垮塌的现象，严重影响了脱氧水槽的正常运行。
脱氧水槽超温超压的出现，导致除氧水槽内的水温出现高高的情况，使得除氧水泵出现气蚀损坏现象，严重影响到整个气化炉系统的正常运行；有时还出现脱氧水槽安全阀起跳现象。
鲍尔环支撑板脱落，使得鲍尔环进入除氧水泵入口管线，从而堵塞泵入口管，导致泵吸入量不够，影响到系统的正常运行；封头鲍尔环的掉落也使得脱氧水槽内的水达不到最佳的除氧效果，也严重的影响到系统的正常运行。
3、其他方面的问题
脱氧水槽放空气水汽比较高，在冬季容易在放空点后10米范围内产生大量的冷凝液，并产生坠水，致使704框架出现结冰并不断往下滴水的现象，严重影响了车间的清洁文明建设，所产生的冷凝液对各楼层地板也造成了不同程度的腐蚀。
针对以上存在的问题，笔者进行了如下改造。
三、改造内容
1、放空管线的改造：将脱氧水槽顶部放空管线上的压力调节阀PV1409及放空点由704框架五层东侧移至704框架南侧七层，并在压力调节阀PV1409后增设消音器（安装在704框架南侧八层，即框架顶层），使放空气经过消音器高点放空，从而降低放空点的噪音污染。同时，放空气改为高点放空后，即便风向发生改变，放空气的排放区域也超出了巡检人员的巡检路线及维修人员的维修区域。改造前后示意图对比如图1所示：
图1放空管线改造前后对比示意图
2、消音器的改造：为了使放空气在冬季所产生的冷凝液不在出现坠水现象，特对消音器进行了改造：从放空管线出来的闪蒸汽，经过消音器时，先接触到消音器上方的转向帽，使其产生的凝液经转向帽进入下方的接水装置，然后接水装置内的水重力作用下进入至灰水槽，从而保证了整个现场的清洁，不在出现坠水现象。冷凝液管线及消音器的改造示意图如图2。
图2冷凝液管线改造示意图
3、对封头鲍尔环支撑板进行加固，同时在鲍尔环上方也加压一层筛网，防止鲍尔环在内部出现不均匀的波动。为防止鲍尔环进入放空管线，在封头顶部增加一“滤网”，起到防止鲍尔环进入放空管线的目的。
四、改造总结
1、消音器的增加使放空点的噪音值从96.2分贝降为60.2分贝，减少了脱氧水槽放空气产生的噪音污染，为操作及维修人员的身心健康带来了保障。。
2、放空点的抬高使操作工两条巡检路段中最近的一条路段距离放空点的水平距离由8米增至16米左右，垂直距离由5米增至20米左右，即便是出现刮南风或者北风的时候，排放气也不再随风飘移至巡检区域，消除了巡检人员在巡检过程中吸入有毒有害气体安全隐患，使操作工的巡检的工作能够安全正常进行。
3、放空气所产生的冷凝液经消音器特殊装置得以回收利用，不在出现坠水现象，减少了冷凝液对704框架、楼层地板的腐蚀，同时消除了冬季现场结冰现象，有利于704冬季四防工作的开展。
4、脱氧水槽封头内部的改造，有效防止了鲍尔环坍塌、鲍尔环进入放空管线、鲍尔环进入泵入口管线情况的发生，保证了系统的正常运行。
参考文献：
[1]王伟，李杰.水煤浆气化装置预热水系统改造[J].中氮肥，2011（2）：16-17.
[2]中华人民共和国国家标准（UDC534.836）[S].
兖矿国宏50万吨甲醇项目于2005年开工建设。“该项目采用先进可靠的水煤浆加压气化、高效节能的低温甲醇洗净化和成熟的甲醇合成等世界先进技术，每年可转化高硫煤100万吨，生产甲醇50万吨，还可生产硫磺、氩气、液氧、液氮等化工原料[1]。”在公司系统运行过程中，发现脱氧水槽的放空管线存在着一些安全隐患，笔者针对这一问题进行研究。
一、脱氧水槽简介
公司的脱氧水槽利用热力除氧的方法，其工作原理为：在压力容器中，溶解在水中的气体量与水面上气体的分压成正比。采用热力除氧的方法，即用蒸汽来加热冷水，提高水的温度，使水面上蒸汽的分压逐步升高，而溶解气体的分压逐渐降低，溶解在水中的气体就会不断逸出。当水被加热到相应压力下的沸腾温度时，水面上部全部是蒸汽，溶解气体的分压为零，这样溶解在水中的氧气即可全部被除去。
进入脱氧水槽的介质又真空闪蒸冷凝液、高压闪蒸冷凝液、蒸汽冷凝液、低压灰水、原水、变换冷凝液等液体，各路介质均从脱氧水槽上封头进入（为增大接触面积，封头内装填有鲍尔环），与从脱氧水槽中部进入的热源0.35MPa低压蒸汽或低压闪蒸器（操作压力0.05MPa）的闪蒸汽形成对流，以便达到最佳的除氧效果。该两路热源采取低压闪蒸器（操作压力0.05MPa）的闪蒸汽优先进入脱氧水槽进行除氧，如果热量不足或不够，再行使用0.35MPa低压蒸汽共同除氧。脱氧水槽内的水加热并控制在110℃左右（温度过高易造成除氧水泵气蚀），脱氧水槽的压力靠压力调节阀控制在0.045MPa左右。进入脱氧水槽的闪蒸汽及冷凝液中闪蒸出来的闪蒸汽经脱氧水槽顶部放空管线放空。