宋栋东
山西金象煤化工有限责任公司 山西 晋城 048400
摘要：随着航天炉粉煤加压气化装置(简称航天炉装置)工艺设备的不断优化完善，目前装置已经可以实现连续运行400d以上。航天炉装置运行周期的不断延长，又带来一些新的问题，而破渣机填料泄漏成为较为突出的问题之一。破渣机的长时间运行易造成填料磨损，导致黑水泄漏，漏量扩大无控制时，只能停车检修处理。装置开停车费用高，非计划的开停车影响装置的安全、环保、经济运行。因此，破渣机填料的泄漏成为制约航天炉装置长周期稳定运行的重要因素之一。
关键词:航天炉;破渣机;优化;效益
引言
在煤气化工艺中，锁斗系统被普遍应用，是确保气化炉正常运行的重要环节。气化炉内反应后剩余的灰渣以粗渣形态进入锁斗系统，被收集后排至界外。因锁斗系统运行介质主要为粗渣含量较大的黑水，加之锁斗系统相关阀门管件每半小时要承受一次高低压变化，因此锁斗系统故障率较高。本文以某甲醇生产企业锁斗系统为例，研究分析了锁斗系统常见问题，并提出优化改造措施，以实现锁斗系统运行的安全性和稳定性，保证煤气化装置的长周期稳定运行。
1破渣机运行现状
破渣机在航天炉装置的实际运行中起着至关重要的作用。初期引进的德士古煤气化装置中没有设计破渣机，因大渣块或脱落的耐火材料等无法破碎造成排渣系统堵塞，导致气化装置被迫停车多次;安装破渣机后，消除了因大渣块或脱落的耐火材料等堵塞排渣系统导致装置停车的隐患。航天炉装置破渣机位于气化炉激冷室下部与激冷室相通，由法兰连接，内部激冷水温度高、压力大、渣灰含量高。破渣机运转机构为填料及密封水密封，长期运行易造成填料磨损泄漏，进而影响航天炉装置稳定长周期经济运行。破渣机填料泄漏几乎每年都会影响到航天炉装置的连续运行，所以解决破渣机填料泄漏问题是确保航天炉装置长周期稳运行的一个关键环节。
2锁斗系统流程
锁斗循环大致分为泄压、冲洗、加压、排渣及收渣5个阶段。锁斗在收渣状态时，锁斗安全阀、收渣阀打开，经破渣机破碎后的粗渣依靠锁斗循环泵提供的流动动力，由激冷室底部沉降至锁斗内，当收渣时间达到预设时间(28min）后，收渣阀关闭，锁斗循环泵入口阀关闭，循环阀打开，通过锁斗循环泵进行自回流。锁斗系统进入泄压步骤，即泄压阀打开，待锁斗系统压力降至接近常压（≤0.28MPa）时，锁斗系统泄压完毕，泄压清洗阀打开，低压灰水被用于清洗锁斗泄压管线。清洗完成后，泄压清洗阀关闭。锁斗冲洗水阀、排渣阀依次打开，利用锁斗冲洗水罐灰水将锁斗内积渣冲洗置换至渣池渣水侧，当锁斗冲洗水罐液位低报警时，排渣阀、锁斗冲洗水阀依次关闭。随后锁斗加压阀打开，来自灰水处理工段的高压灰水（7.8MPa）为锁斗系统加压，至锁斗系统与气化炉系统压差低低报警（≤0.26MPa）时，锁斗加压阀关闭。待锁斗加压完成后，收渣阀打开，锁斗循环泵入口阀打开，循环阀关闭，锁斗重新进入收渣状态。渣池渣水侧内的粗渣经静置沉降一段时间（12min）后，渣池溢流阀打开，渣池上部的澄清液溢流至渣池清水侧。通过锁斗系统5个阶段的连续循环运行，实现了气化炉与锁斗系统的定时连通及隔离，达到了收集、排放气化炉粗渣的目的。
3锁斗系统存在的问题及优化改造措施
3.1实际控制方法
甩面控制前后部刮板机上窜下滑是一个动态的过程，不能简单死板地进行甩面。以工作面机头搭接短需要通过甩面来使机头下滑为例进行说明：首先要甩机尾使后部车与机巷夹角达到临界值，这时后部刮板机开始下滑；后部刮板机下滑后开始大面积调整支架状态，使得支架与两部刮板机保持垂直，调整支架的同时前部刮板机开始下滑；前部刮板机开始下滑后，及时推进机头，使工作面与机巷的夹角达到前部刮板机平衡角；最后再调整支架，使支架达到调斜角β。
简单讲，就是前后部刮板机与支架形成的四边形从矩形到平行四边形再到近似矩形的过程。在甩面中支架调整伴随整个过程，如何快速有效地调整支架是甩面的核心和关键。
3.2锁斗循环泵进出口阀门管件泄漏问题及优化改
造措施该甲醇生产企业在生产初期，锁斗循环泵进出口阀门管件频繁发生刺漏，仅2015年因锁斗循环泵进出口阀门管件刺漏，导致气化炉停车2次，减负荷3次，全年总计影响甲醇产量约1333t。针对该问题，企业进行了专题分析。煤气化工艺包中锁斗循环泵出口流量设计为63.49m3/h，但该泵在实际选型过程中，泵选型额定流量为100m3/h，锁斗循环泵出口管线最小管径为100mm，最大管径为150mm，根据核算，原设计锁斗循环泵出口流速为2.25m/s，实际出口流速为3.53m/s，实际流速为设计流速的1.57倍。因此，引起锁斗循环泵进出口阀门管件频繁刺漏的主要原因为锁斗循环泵选型过大。为了充分利用已有设备，最大程度减少改造投入，企业根据原设计出口流量数据，重新核算锁斗循环泵叶轮尺寸，将原锁斗循环泵叶轮外径缩小，并将叶轮形式由闭式改为了半开式。改造后，从根本上解决了锁斗循环泵进出口管件泄漏问题。
3.3优化破渣机配套漩涡水
在气化炉进行粗渣排放的过程中，破渣机上经常堵渣架桥且处理起来比较困难，比较通用的做法是通过锁斗冲压阀进行反冲洗操作，因锁斗冲洗水流量受限，效果不佳;采用的降低锁斗压力强制排放、锁斗泄压阀排放带渣等操作存在安全风险。E-GAS气化工艺中在破渣机上方设置漩涡水可以有效防止破渣机上方堵渣架桥。漩涡水大部分时间以较低流量进入破渣机上方，间断地调至大流量运行数分钟进行脉冲冲洗，防止堵渣。从运行效果来看，漩涡水对防止破渣机上方堵渣架桥效果比较好，但需要考虑漩涡水流量的周期性变化对气化炉液位的影响;E-GAS气化工艺通过激冷室补水阀补偿液位控制，保证了气化炉液位的稳定。
3.4优化破渣机运行方式
在优化破渣机水源、增加换热器后破渣机的运行周期明显提高，由最初的连续运行6个月就会出现填料泄漏延长至10个月才会出现轻微泄漏;虽然破渣机填料的运行周期有很大提高，但距连续运行12个月以上仍有一定差距，由此可见填料长周期运行磨损的问题仍没有得到彻底解决。为避免泄漏进一步发展，通过停运破渣机的方式，延长填料使用寿命。在实际生产应用过程中，当破渣机运行出现轻微泄漏时将破渣机停运，一旦气化炉内有大渣块脱落堵塞排渣通道时，再启动破渣机运行一段时间，大渣破除后再停止运行，如此破渣机填料泄漏量基本能保持稳定，且可以有效延长填料使用寿命，从而实现航天炉装置长周期稳定、环保运行。
结束语
通过对锁斗系统常见问题的分析讨论，有针对性地提出了相应优化改造措施，完善了锁斗系统设计缺陷，基本解决了锁斗系统常见问题。经优化改造后，生产装置未因锁斗系统故障出现减产停产事故。
参考文献
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【作者简介】宋栋东，1985.6--，男，汉族，山西省长治市潞城区人；2012年毕业于解放军信息工程大学，信息技术应用与管理专业，助理工程师职称；现在山西金象煤化工有限责任公司，从事化工管理工作。