胡彦斌
新疆庆华能源集团有限公司 新疆伊犁 835100
摘要：如何实现高压、大流量液氧泵的安、稳、长运行，对整套空分装置的稳定高效运行非常关键。 本文针对一次由于空分装置液氧泵切换操作，运行过程中造成气化装置过氧跳车的事件，分析该事件的原因，提出可行的解决和预防方法。
关键词：液氧泵提压气化装置过氧跳车
引言
通过本次运行前、后压差参数对比，确认气化炉粗合成气出气管线和混合器发生了较为严重的积灰堵塞。通过堵塞部位的灰组成分析，确认合成气管线积灰是在本次开车运行期间形成。通过工艺操作优化和工艺改进，解决了因煤质变化导致的SE-东方炉合成气出气管线积灰问题，保障了装置的长周期稳定运行。
1.问题概述
某化工集团年产50万吨甲醇项目气化装置采用粉煤气化工艺，日处理煤量2000t。配套的空分装置设计氧量52000m3／h，采用离心式空气压缩机、常温分子筛净化、增压膨胀机、填料型上塔、全精馏无氢制氧、液氧、氮泵增压的内压缩工艺技术。
精馏产生的液氧，经2台离心式液氧泵加压、换热汽化至常温后，送往气化装置，并进行二次换热至180℃后分配到4条煤线的煤烧嘴，每条线配置1台流量调节阀。为防止氧气过量，设计有氧流量高高联锁和氧煤比高高联锁。
通过查询事件顺序记录（SOE）文件，造成运行问题的直接原因为：运行的1#、2#煤烧嘴相继触发氧量高联锁跳停，而3#煤烧嘴还未完成投入程序，主联锁保护动作导致气化装置停车。根据本次事件首次发生、再次出现至跳车前操作，将其分成液氧泵A初次打量不足到恢复、液氧泵A再次打量不足到4#烧嘴联锁跳车、启动液氧泵备泵至气化装置联锁跳车3个阶段进行分析。
2.存在问题及解决措施
2.1阶段一
阶段一指液氧泵A第一次出现打量不足至压力逐渐恢复（持续35min）。2020年3月26日6:28液氧泵A出口压力首次出现波动，随后逐渐降低，而整个阶段气化炉压力始终保持在3.94MPa，造成氧线与气化炉的压差随之降低，煤烧嘴氧阀始终为自动状态，在调节作用下逐渐开大。6:55液氧泵出口压力降至最低4.67MPa，之后液氧泵出口压力逐渐上涨，约8min在7:03回归正常。本次过程降压阶段26min，升压阶段9min，由于氧调节阀PID采用均匀控制型，造成压力恢复正常后，氧阀不能及时关小至正常阀位，从而造成短时间内气化炉超负荷运行。
采取措施：本阶段各项参数变化未触及设定的报警限值，操作人员并未察觉。
改进措施：完善报警系统。空分单元增设液氧泵出口压力控制PID测量与设定偏差报警，并由压力达到设定值后激活报警功能，通过趋势观察，报警值设定为0.1MPa；气化单元提高压差低报警值，由0.2MPa提至0.4MPa。
2.2阶段二
阶段二指液氧泵A持续打量不足到4#煤烧嘴联锁跳车（持续80min）。7:30左右液氧泵A再次出现打量不足情况，出口压力开始降低。操作人员发现异常后，8:00逐渐降低气化负荷，8:20逐渐降低气化炉压力，8:45气化炉压力降至3.5MPa，负荷降至13.77kg／s（72%），8:46时4#煤烧嘴因单烧嘴压差保护低联锁跳车。
采取措施：由于对运行液氧泵问题判断不准确，继而对处理时间估计不足。气化工段虽采取了降压和降负荷的措施，但是处置不够果断，从降负荷至75%共耗时45min，而此时氧气总管压力与气化炉压差已降至联锁值0.1MPa。
此期间4条线的煤烧嘴氧阀一直处于自动状态，由于压差较低，氧阀逐渐开至60%，为后续跳车埋下了隐患。改进措施：确定工作泵不打量，且备泵不能及时投用后，气化装置应立即降低气化炉负荷和压力，必要时可修改降负荷的速率（单烧嘴降负荷速率0.006kg／s）。若氧量依旧供应不足，应立即启动氮气压缩机，并迅速并网（为后续手动停煤烧嘴，CO2气量减少做准备）。此过程需要密切注意氧气总管与气化炉压差（正常大于0.7MPa）以及氧阀开度（均小于50%）的变化。若氧气总管与气化炉压差持续降低至0.5MPa以下或氧阀开度已经大于55%，建议立即把每个烧嘴负荷控制改为手动模式，直接停运一个烧嘴，若依旧氧量不足，再停一个烧嘴。停掉的烧嘴，立即进入循环程序，保证最短时间投入。期间注意运行煤烧嘴氧阀的开度，若大于55%氧量依旧不够，则需要进一步降低烧嘴的负荷，保证液氧泵提压时，氧量不会增长过大。
2.3阶段三
阶段三是指启动液氧泵B至气化装置联锁跳车。9:00被迫启动液氧泵B，9:27液氧泵B并网，9:27:52烧嘴联锁停运，气化炉停车（持续30min）。8:50，4#煤烧嘴联锁跳车，气化工段将剩余3个煤烧嘴负荷控制切为手动模式，并继续降低。8:58启动液氧泵B，出口压力保持在2.7MPa，并未切主泵使用。9:23空分装置液氧泵B开始提压，氧气总管与气化炉压差开始迅速回升。9:26气化启动3#煤烧嘴投入程序，9:27:44因触发单烧嘴氧量高高联锁（6.05kg／s），2#煤烧嘴退出。9:27:52同样因触发单烧嘴氧量高高联锁（6.05kg／s），1#煤烧嘴退出。此时3#煤烧嘴还未完成投入程序，触发主联锁，气化炉停车。采取措施：①发现4#煤烧嘴因氧压差低联锁后，采取将剩余3个煤烧嘴负荷控制切手动方式。本措施正确，可有效防止运行烧嘴若采取自动负荷控制需均摊跳掉烧嘴所损失氧量，而造成设定值增加的影响；②氧气总管与气化炉的压差降至0.132MPa，为防止气化联锁跳车，手动将3#煤烧嘴停运。此措施为提高总管氧压有效手段，受此影响氧气总管与气化炉压差由0.14MPa迅速回升至0.21MPa，但由于长时间氧阀两端压差较低，各烧嘴氧阀开度已超过70%，氧压突升造成单烧嘴氧量达到4.4kg／s，已超过设定保护上限4.3kg／s。之后虽氧阀在PID作用下逐渐关小，但直至跳车单烧嘴氧量始终超上限运行；③本阶段为稳定氧煤比，采取手动控制烧嘴煤量的方式。本措施正确，紧急情况下手动控制煤阀可弥补自动控制下应对氧量调整较快的PID跟踪不及时的缺陷，使氧煤比始终稳定在合适区间，防止损坏烧嘴或跳车。本操作在单烧嘴氧量超过保护值期间，起到了稳定氧煤比作用，有效避免了运行烧嘴跳车；④停运3#煤烧嘴后液氧泵B开始提压，3min后压力由2.3MPa提至3.4MPa，实现并网。由于提压速度过快，超过阀门流量调节速度，期间虽然单烧嘴氧阀由74%关至60%，但由于阀门等百分比流量特性，氧量依旧在升高趋势，多重因素造成运行的最后两条线的烧嘴相继触发氧量高高联锁，最终停车。改进措施：液氧泵提压阶段，以氧气总管与气化炉压差变化来控制回流阀压力，在气化炉压差小于0.45MPa时缓慢提压，尤其是氧阀开度较大情况。同时气化炉应先稳定单烧嘴负荷，缓解提压时单烧嘴实际氧量增长幅度；待气化炉压差大于0.4MPa后，可陆续投入停掉的烧嘴。烧嘴全部投用后，平衡各烧嘴负荷。待气化炉压差大于0.45MPa后，可适当增大液氧泵出口提压速率至压力正常。
3.下一步解决措施
1）做好机泵的管理工作。液氧泵附属仪表、电机均列入关键级设备管控，班长、装置工程师按照关键级标准进行点检，定期检查备泵自启功能及投用情况，确保备泵紧急投用。
2）做好报警管理。液氧泵出口压力、电流、转速非正常状态，弹出文字提醒并附加声光报警。氧气总管与气化炉压差设置低报警、单烧嘴氧压低、压差低、氧阀开度过大，均报警文字弹出提醒并附加声光报警。做好关键级事件响应机制，及时做好停运烧嘴的煤粉循环和氧压平衡工作，确保最短时间投运正常。
3）做好事件的培训工作。将本次停车事件的分析报告，迅速制定下发操作指导，将分析报告与操作指导对员工讲解清楚，必要时可以针对性的开展事故演练。
结语
综上所述，分析事故发生的原因和过程，研究防止事故发生的手段及方法，形成事故案例进行讲解，必要时进行类似的事故演练，是企业、车间常用的培训手段，同时效果也非常明显。
参考文献
[1]亢万忠.当前煤气化技术现状及发展趋势[J].大氮肥，2018，35（1）：1-6.