奎屯锦疆化工有限公司 新疆奎屯 833200
摘要：气化装置采用GE水煤浆加压气化技术，本技术采用气化炉顶部单烧嘴设计，60%的水煤浆和高压氧气通过烧嘴入炉燃烧，炉膛温度1200℃～1300℃，燃烧反应产生的合成气沿着下降管进入激冷室水浴后沿上升管经折流板出气化炉进入下游进化装置处理。同时，系统产生的黑水送入闪蒸系统，通过闪蒸、沉降达到闪蒸汽、热量回收，灰水再生重复利用达到节能降耗的目的，产生的出渣、细渣送出界外。气化装置压力高、温度高、介质冲刷严重、腐蚀性强，工况严苛，仪表设备故障频繁。因部分仪表设备原始选型、材质等问题导致合成气等易燃易爆介质外漏、内漏、高压窜低压等风险偏高，针对气化装置频繁出现故障的关键设备进行技术攻关，是保障气化炉长稳安满优的必要条件。
关键词：水煤浆；电磁流量计；温度计；陶瓷阀；氧化锆
1气化装置实际运行过程中存在的故障难点问题及解决思路
1）由于水煤浆特殊的物理特性，使其测量难度很大。它含有65%左右的极细的煤固体颗粒，再加上辅助添加剂，在高压工况下，因介质对衬里的挤压和对电极的冲刷环境，要求对电磁流量计传感器的衬里与测量导管的附着性能以及电极的抗噪声和防渗漏性能有着很高的要求，而且水煤浆是非牛顿流体，成分复杂、测量难度大，又有腐蚀性。依据同行业煤浆流量测量经验，目前的煤化工行业中德士古气化炉中的煤浆流量计大部分设计和选型中都采用的是电磁流量计，但实际使用效果差异很大，这一问题一直是煤化工行业专业人员讨论的难题。
2）气化炉出口合成气温度原设计为同一套管中三支热电阻，三取二联锁停车。由于气化炉出口合成气管线振动大，温度波动，造成气化炉停车的事故，所以为了避免此类事故发生，需对气化炉出口合成气温度进行改造优化。
3）气化装置渣池泵黑水流量控制调节阀介质为气化炉黑水，该介质对金属材料具有较强的冲刷、腐蚀作用，在用的仪表调节阀频繁出现阀体穿孔、阀内件损毁性故障，阀门平均无故障周期只有45天左右，阀门维修费用高，影响气化炉长周期运行。
2针对气化装置出现的故障的解决方案
2.1水煤浆电磁流量计存在的主要问题
1）测量值失真现象严重
在气化炉实际正常运行过程中，水煤浆电磁流量计经常出现实际值与测量值偏差大、零点漂移、波动大等测量值失真现象。水煤浆电磁流量计存在波动、测量值不稳定等问题直接会影响气化炉的正常操作，由于此问题曾经引发过气化炉误停车的事故。
2）对实际流量变化测量响应的速度慢
气化炉对水煤浆流量测量的及时性是有较高要求的，因为这关系气化炉的正常安全运行。通过搜集气化炉水煤浆电磁流量计实际运行过程中的测量数据，进行分析后发现，水煤浆电磁流量计在实际扰动发生的情况下，测量值的变化比实际流量的变化滞后约25s。这意味着实际的水煤浆流量降低时，测量值并没有很及时快速地反映实际流量降低的变化。这个现象就比较可怕，因为在固定氧煤比的控制策略下，煤浆流量测量值在滞后的这段时间没有变化，那么氧气流量也不会变化，而实际的煤浆流量已经降低，这会导致气化炉过氧，严重时存在爆炸的安全隐患。
3）煤浆质量造成测量扰动
气化装置煤浆流量计测量介质为水煤浆和含污泥废水、MTO废碱液，普通型流量计受水煤浆中含有固体颗粒对电极的撞击、油膜干扰、絮状物干扰，会产生脉冲和噪声干扰，波动比较大，同时水煤浆流量参与氧煤比计算并联锁停车，影响气化炉的长周期稳定运行。
2.2水煤浆电磁流量计存在问题
电磁流量计在测量水煤浆时出现测量值失真、测量响应速度慢的原因有很多，如：安装不符合规范、接地不符合要求、参数设置不合理，高压煤浆泵（往复泵）对煤浆流量测量的影响，掺烧工况对煤浆流量测量的影响，煤浆成分的变化等。
下面就影响水煤浆流量测量的主要原因分析如下：
1）电磁干扰
高压煤浆泵厂房内有很多动设备的大电机，电机的运行会释放大量的电磁信号，电磁流量计对周围的电磁信号很敏感，因为电磁流量计的测量信号很微弱，一般只有2.5mV～8mV。所以，对电磁流量计的要求，工作接地必须要可靠、牢固，符合接地规范的要求。
2）高压煤浆泵
高压煤浆泵的运行稳定与否对煤浆流量的测量有很大影响。因为高压煤浆泵是往复泵，在正常运行过程中煤浆流体呈规律的脉动流，脉动较小，容易过滤。当高压煤浆泵故障运行时，煤浆流体会出现较大脉动，脉动流会造成煤浆流量测量值的大幅波动。所以，在平时高压煤浆泵运行过程中，及时巡检，发现异常及时处理。
3）煤浆成分
①对电磁流量计的电极提出要求，使用光滑而且表面积较小的电极，可以大幅减少颗粒物撞击电极的频率，并且电极表面不会轻易产生划痕。②使用低噪型噪声屏蔽新技术，在电极表面采用分子级陶瓷隔离传感器，有效屏蔽铁屑、油膜、气泡、絮状物、颗粒物撞击等测量噪声。实践证明，采用低噪声型电极测量效果较好。
2.2气化炉出口合成气温度测点的原设计存在较大缺陷
1）气化炉合成气出口温度风险隐患
气化炉合成气出口温度设计为三取二联锁仪表，三点中任意两点高于278℃，气化炉跳车。如其中一点指示波动超过联锁值，若其他两点再出现波动且超过联锁值，气化炉将引发停车联锁，且气化炉合成气出口温度回路被设定为回路断路报警联锁；当两个或两个以上测点断路时，将引发气化炉停车联锁。所以，此温度在运行和维护过程中存在很大的安全隐患。气化炉出口管上原有温度测量元件为3支热电阻，并且3支热电阻在1个套管里。因管线振动较大，介质流速快，含固体颗粒，冲刷严重，在气化炉运行过程中，因介质冲刷严重套管穿孔导致气化炉停车至少两次。
2）处理此故障问题的难点
气化炉合成气出口温度其中一点指示波动超过联锁值，若其他两点再出现波动且超过联锁值，气化炉将引发跳车联锁，所以需在线更换测量元件。可以确保此温度回路断路联锁“失效”，现场人员更换提前准备好的新热电阻测量元件。待现场更换完成后，机柜间处作业人员测量更换后的热电阻阻值并做回路测试，都正常后接入安全栅，通知DCS仪表班将断路报警复位，观察122TE210A/B/C三点中控温度指示，指示正常后解除联锁。
3）处理此故障的风险辨识
气化炉出口合成气温度测点技术改造：
1）将耐振性能差的热电阻改进为耐振热电偶。热电偶套管采用耐振设计，避免套管与工艺管线产生共频振动，提高元件使用寿命，避免了联锁误动停车的风险。
2）将3支测温元件独立分开，重新开孔。对气化炉合成气出口管道实地察看并且查阅原设计资料发现，在原有测温元件的旁边分别有气化炉与气化炉出口合成气压差表、气化炉出口合成气压力表、气化炉与锁斗压差表的取压点。直管段上没有足够的开孔位置，只能在弯管后进行开孔，经过对气化炉合成气温度流速进行计算，以及气体的特性和在相同的环境温度条件下，判定3支温度计不会有温差。在使用过程中的事实也证明，3支温度元件指示稳定，基本没有偏差。
3结束语
通过对水煤浆气化炉在运行过程中出现的问题进行深入分析，从设计选型、安装、问题原因排查等方面深刻了解并理解问题的本质，从而提出行之有效的解决方案。为实现气化炉安稳长满优运行的目标提供了一定的保障，同时也为同类煤化工装置提供了良好的解决方案。
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