Shell煤气化装置离心泵试车问题分析与处理

第6期(总第163期)煤化工No.6(Total No.163)2012年12月Coal Chemical IndustryDec.2012Shell煤气化装置离心泵试车问题分析与处理尹俊杰,赵瑞萍(航天长征化学工程股份有限公司兰州分公司,甘肃兰州 730050)摘要针对Shell煤气化装置离心泵的应用,分别分析了岳阳煤气化装置排水泵.安庆煤气化装置热水泵及岳阳和安庆煤气化装置高压工艺水泵在试车过程中出现的扬程偏大、气缚和联锁等问题，结合流体输送机械理论,提出了相应的解决方案,并通过实施后的运行效果,检验了所提方案的正确性与合理性,从而总结出化工装置现场离心泵试车问题的处理方法,可供其他类似项目借鉴。关键词煤气化装置,离心泵, 试车文章编号:1005-9598 (2012) -06-0060-04中图分类号 :T054文献标识码:B引言(g),操作温度91 C;排水泵的额定流量6. 12 m2/h,扬程44. 3m,电机功率5.5 kW。离心泵在化工装置中应用十分普遍,其目的是将1.3 原因分析流休低位能转化为高位能，为装置流体提供动力,以根据现场描述,可能是该泵的试车流量超过泵的满足生产工艺要求。国内首批采用Shell粉煤气化技额定能力,导致电流超载。因为根据离心泵特性曲线术的生产企业，如岳阳中石化壳牌煤气化有限公司、叮知，当泵流量超出额定流量后,泵扬程明显下降,电中石化安庆分公司和中石化湖北化肥厂,在试车阶段机负荷迅速增加,甚至过载,其直观现象是电机电流出现了一些问题。现以岳阳和安庆项目的煤气化装置迅速变大,超过保护电流后,引起泵跳车,影响机组正离心泵试车过程中出现的典型问题为分析对象,通过常运行。通过对该泵出口管道进行水力学计算,额定分析其产生原因,提出解决方案。流量下,管道阻力降为0. 042 MPa,折合4.3m液柱;汽提塔给料罐操作压力0. 18 MPa (g), 折合20m液1岳阳煤气化装置排水泵试车中出现的问柱;两者之和还比泵扬程44. 3m液柱小20m液柱,也题及处理就是泵的扬程设计过大。另据试车人员介绍,泵试车时,汽提塔给料罐压力为常压。通过以上分析可知,泵1.1存在的问题电机电流超载是泵扬程设计过大和汽提塔给料罐未岳阳项目煤气化现场开车小组在现场对排水泵升压造成的。进行试车时,发现泵--经启动,电机电流迅速超载,几1.4解决方案次试车均出现同样的情况。根据以上分析，提出如下解决方案:(1)将汽提1.2排水泵工艺流程塔给料罐用气体升压至0. 18 MPa(g) ;(2)将泵出口切来自装置密闭倒净系统的排放液先收集在排放断阀关小,使多余的能量在该切断阀上消耗。根据泵收集罐内,然后经排水泵(液下泵)加压后,送到汽提扬程的计算结果,调节切断阀的开度时,需将泵出口塔给料罐，最后送到废水汽提塔进行处理。现场压力表读数维持在0. 42 MPa(g)左右。操作条件:排放收集罐的操作压力为常压，操作1.5 运行结果温度<100 C;汽提塔给料罐的操作压力0. 18 MPa2006年4月22日,按以上方案对这两台排水泵收稿日期:2012-07-25中国煤化工作者简介:尹俊杰( 177- ).男,山西浮山,高级工程师,学士. 199年毕业于华YHCN M H G从事化工工艺设计,E-mail:yin-jj@163. com。.2012年12月尹俊杰等:Shell煤气化装置离心泵试车问题分析与处理-61-重新试车,该泵出口压力维持在约0.42 MPa(g) ,运行统操作压力确定为5. 0 MPa(g)。情况良好。之后在汽提塔给料罐人口切断阀处,增设根据现场试车过程描述和流程分析，可能原因了限流孔板,以维持泵出口阀在全开状态。关小泵出.是:粉煤烧嘴远高于罐内正常液位,泵试车前,热水缓口切晰阀的开度和增加限流孔板以浪费能量是现场冲罐为常压，泵出口的部分管线高出罐正常液位,其无奈之举,因此,建议采用车削叶轮直径或调节转速内由于与罐连通而不能充满水,也就不可能将管道内等更为经济的方法。的空气排净,泵开启后,由于管内空气不能排出,而是随罐内水混人泵体内,发生“气缚”现象.导致泵体振2安庆煤气化装置热水泵试车中出现的问动严重,最后停车。题及处理2.4 解决方案从以上分析看,解决问题的关键是杜绝空气进入2.1 存在的问题泵体,因此提出如下解决方案。安庆煤气化现场试车小组在对热水泵试车时发方案1:泵开启前,打开烧嘴冷却水循环管线高现，泵刚启动后还能运行.几秒钟后泵体振动严重,几点放空阀,一方面向热水缓冲罐顶部充氮气升压(若次试车,情况基本相同。采用常温水,升压至0. 50 MPa(g)即可),另一方面，2.2热水泵工艺流程根据罐内液位及时补充冷却水,直到冷却水从放空阀为了保证烧嘴的稳定运行，延长烧嘴的使用寿溢流出为止,然后关闭放空阀再启动泵。命,气化单元内设置了烧嘴冷却水系统。来自热水缓方案2:从烧嘴出来的冷却水返回罐内正常液位冲罐的锅炉水经热水泵加压并通过循环过滤器、热水以上，而不是返回到现在的泵人口管线上,可避免空加热器后,进人粉煤烧嘴进行冷却,然后回到热水泵气混人泵体。人口，以此形成闭路循环系统。系统内还设置了热水方案3:将热水缓冲罐布置在烧嘴回水总管的最缓冲罐,通过热水缓冲罐的液位调节系统,调节中压高位置以上,从目前设备布置看,应移至+49.0m平锅炉给水,补充烧嘴冷却水的损失量。台上(粉煤烧嘴在+43.0m平台上),也可避免空气混操作条件:热水缓冲罐的操作压力5. 02 MPa (R) ,人泵体。操作温度210 C;热水泵的额定流量57. 24 m2/h,扬从设计方面看,方案3是最好的,可调整布置,不程142m,电机功率75kW。，但省材料,而且绝不会发生泵汽蚀和气缚现象。但从2.3原因分析目前现场实际情况看.方案1比较可行。烧嘴冷却水系统的设置是为维持气化烧嘴筒体2.5 运行结果和头部处于适宜的温度(200 C-220 C),以防止气化采用方案1后，泵运行情况良好。该泵试车时,烧嘴产生露点和/或硫化物腐蚀。开T.前,热水缓冲若打开热水加热器的蒸汽阀门,一定要注意罐顶操作罐用锅炉水填充至正常液位;装置运行期间,烧嘴冷压力,防止罐顶操作压力低于冷却水操作温度下对应却水经热水泵加压，并通过循环过滤器过滤杂质后，的饱和蒸汽压,避免发生汽蚀现象。岳阳煤气化现场冷却气化烧嘴,而后通过热水换热器加热,最后从气该泵试车时,就曾发生离心泵汽蚀导致停车的情况。化烧嘴出来的锅炉水通过不保温管道,将吸收的热量散去后,返回冷却水总管,形成闭路循环系统。由此可3岳阳和安庆煤气化装置高压工艺水泵试见,设置热水泵是为整个循环回路提供动力,即泵的车中出现的问题及处理扬程为整个循环回路的阻力降。设置热水加热器的目的有二:一是开工前,将锅炉水加热至气化烧嘴要求3.1存在的问题的200 C-220 C,二是装置运行时,维持进气化烧嘴岳阳煤气化现场试车小组在对高压工艺水泵试的锅炉水温度在200 C~220 C，防止气化烧嘴产生车时发现,泵刚启动后,立即触发了泵出口压力高联露点腐蚀。根据Shell安全设计理念.烧嘴损坏后,冷锁信号,引起泵停车,导致该泵根本无法运行。后来试却水依靠内外压差进人气化炉内,而不能将气化炉内车小组在泵出口管线上,增设回流线将泵流量扩大，合成气通过冷却水管道流出,造成事故。因此,循环冷泵出口压力降低至5 0 MPa(a)"下有可运行但现场却水系统的压力是由气化炉压力确定的,气化炉操作泵噪音大且出中国煤化工及塔补充水压力为4. 0 MPa(g),因而结合设备布置,将冷却水系关闭后,泵出口TYHCNMH9压力高联..- 62-煤化工2012年第6期锁信号停泵。泵如此反复运行,不能满足试车要求,最集中压力表,用该压力表的高压力联锁信号替代泵出后试车小组计划在泵出口管线上，增设压力调节回口压力的高压力联锁信号.即试车时.由于配套厂无路,代替回流线,以解决各用户不同使用过程中出现水可供,泵出口压力低,自启动高压工艺水泵,泵启动的停泵问题。后,将工艺水送至气化各用户,由于工艺水总管上有3.2工艺流程止回阀隔断作用,配套装置的高压工艺水压力不可能来自配套装置的高压工艺水操作压力5. 5 MPa升高到5.2 MPa(g) ,也就不会自停止泵运行;正常操(g)操作温度40C,主要为开工烧嘴提供冷却水,为作期间，当配套装置的高压工艺水压力升高到5.2洗涤塔提供补充水,为循环泵、灰水泵和洗涤塔循环MPa(g) ,表明配套厂有水可供,引发逻辑自停止泵运水泵提供机械密封冲洗水，为部分仪表提供冲洗水。行,这样可解决试车时出现的反复起、停泵现象。方案正常操作时，高压工艺水直接进管网分配给各用户。2:Shell和岳阳的试车小组提出了在泵出口管线上当供应发生故障时,启动高压工艺水泵,将工艺水储增设压力控制回路，维持泵出口压力在5. 0 MPa(g)。罐内高压工艺水输送到各用户。该压力控制阀流量的确定:首先根据泵出厂试验曲操作条件:配套装置来的高压工艺水操作压力线,查得扬程513 m(5.0 MPa(g) )下对应的流量,压力5.5MPa(g),操作温度40C;高压工艺水泵的额定流调节阀正常流量为该流量减去各用户正常用水量;压量53.28 m/h,扬程565 m;电机功率185 kW。力调节阀最大流量为该流量减去各用户最小用水量。3.3 原因分析3.5运行结果通过分析试车过程和泵逻辑联锁程序,发现泵出目前，岳阳现场采用的是方案2,运行一切正常。口压力(5.5 MPa(g) )、配套来的高压工艺水压力(5.5安庆试车小组根据具体情况，对逻辑进行了修MPa(g) )与泵出口压力高联锁设定值(5.2 MPa(g) )之改,目前也运行正常。解决揩施是将原来的泵出口压间存在以下问题:正常操作时,配套装置送来的压力力高联锁停泵改为人工停泵。正常操作时,配套装置为5. 5 MPa (g)的高压工艺水送往气化各用户,当配套送来的高压工艺水(5.5 MPa(g) )送往气化各用户,当装置高压工艺水不能正常供应时，泵出口压力降低，配套装置工艺水不能正常供应时，泵出口压力降低,当降至4.7MPa(g)时,引发逻辑泵出口压力低联锁信当降至4. 7 MPa(g)时,引发逻辑自启动泵运行,将罐号自启动泵运行,将罐内水供至各用户。当配套装置内水供至各用户。当配套部分工艺水正常供应时,泵高压工艺水正常供应时,泵出口压力升高,当升高至出口压力升高，当升至5.2 MPa(g)时,且操作人员确5.2MPa(g)时,误认为配套装置可供水，从而引发逻认配套装置的高压工艺水可正常供应时,才手动将泵辑泵出口压力高联锁信号自动停止泵运行。停止运行。由于安庆煤气化装置和配套部分仅设有一试车时,由于配套装置无法送高压工艺水,泵会个中央控制室,联系方便,所以该修改方案也可采用。出现以下情况:泵出口压力低,自启动高压工艺水泵,泵启动后，出口压力达到泵出口压力高联锁设定值，4结语自动停止泵运行.然而配套装置无水可供,泵出q压力又降低,降低至泵出口压力低联锁设定值时,又自煤气化装置离心泵出现问题后,首先应尽快确定启动泵运行,如此反复运行。泵的制造或材质是否合格,目前普通离心泵在国内制若将泵出口压力的高联锁设定值改为5.5MPa造已无技术问题，只要选用信誉好的供货商,这方面(g)以上,比如5. 7 MPa(g),会出现如下结果:正常操出现问题的可能性会非常小。第二步,根据离心泵性作期间配套厂有水供应时,高压工艺水泵压力不可能能曲线(最好查看泵出厂的试验性能曲线),从工艺角达到5.7MPa(g),也就不可能自停止泵运行,配套厂度来分析,设计流量是否偏小或偏大.扬程和安装高的高压工艺水则通过液位控制阀减压后,进人高压工度是否满足工艺要求,再检查泵是否出现了汽蚀或气艺水储罐.再通过高压工艺水泵加压后,送至气化各缚现象。最后,在排除工艺问题后,分析逻辑控制,检用户。查泵联锁逻辑是否存在问题。目前化工装置,尤其是3.4解决方案采用国外先进技术，工艺控制自动化程度非常高,这通过以上分析,结合装置流程具体设计,提出了方面问题可能会越中越中用业中忆世气化装置离两个解决方案。方案1:删除泵出口压力高联锁信号,心泵出现问题中国煤化工业以及制造在配套装置送来的高压工艺水总管止逆阀上游,新增厂、业主紧密配MHCNMHG.2012年12月尹俊杰等: Shell煤气化装置离心泵试车问题分析与处理Analyzing and Solving Problems of Centrifugal Pumps Occurred duringthe Comisoning of Shell Coal Gasifcation PlantYin Junjie and Zhao Ruiping(Lanzhou Branch, Changzheng Chemical Engineering Co., Ltd, Lanzhou Gansu 730050, China)Abstract The problems of lo0 great head of dlivey, air sinuses, iterlock, ece, which ocured to the dischargepump in the Yueyang Coal Gasification Plant, the hot water pump in the Anqing Coal Gasifcation Plant and the highpressure procss water pumps in the Yueyang and Anqing coal gaification plants duing the cmmissioning of these plantswere analyzed respectively, taking the centifugal pumps in the Yueyang and Anqing Shell gasification plants as examples.Relevant progams for solving these problems were proposed based on the theory of fluid handing mechanism. The practiceof those programs venified their correctness and rationality. The method for solving problems of centrifugal pumps forchemical plants was thus summarized and can be served as a reference for other similar chemical plants.Key words coal gasifCcation plant, centrifugal pump, comissoning(上接第56页)Discussion of the Corrosion Mechanism of the CO Shift Unitand the Material Selection of the PipelinesYang Shumin, Hu Linshan and Wang Xuhong(Hangtian Changzheng Chemical Engineering Co., Ltd., Lanzhou Branch,Lanzhou Gansu 730050, China)Abstract Corrosion mechanism,vith reference to various corrosions, e.g. high temperature hydrogen corrosion, sul-fur corrosion, wet hydrothion corrosion, stress corrosion, etc., and factors that impacting such corrosions against the COshift unit were discussed, taking the CO shift unit in a methanol synthesis plant as a case in point. Suggestions were pro-posed on the material selection of the pipes according to the gas composition and operating conditions at different operatingareas.Key words CO shift unit, corrosion mechanism, material selection如何写好中英文摘要1、文摘应包含正文的要点。一般来说,文摘应包含研究对象(目的),研究方法(所用的设备、材料),结果与结论。2、文摘要尽量简短,尽可能删掉课题研究的背景信息。3、文摘中出现的数据应该是最重要、最关键的数据。4、不需要自己标榜自己的研究成果。5、二次文献信息应脱离原文而独立存在,因此文摘中不能出现图表参数。6、文摘中的内容应在正文中出现,文摘不能对原文进行补充和修改中国煤化工7、文摘中的缩写名称在第-一次出现时要有全称。TYHCNMH G8、文摘句子应尽量简短。.