蒋先广

(陕西未来能源化工有限公司 陕西榆林719000)

脱氧水槽和汽提塔故障治理方法

蒋先广

(陕西未来能源化工有限公司 陕西榆林719000)

脱氧水槽、汽提塔的主要作用就是将杂质气体从水中进行热力脱除，脱除杂质气体的水内部循环使用。这些含杂质气体的水来自水煤浆气化装置以及其变换装置，主要包括黑水、灰水、闪蒸冷凝液、变换冷凝液等。这些水中吸收溶解了较多的氧气、酸性气体(如CO2，CO和H2S等)、氨气等对设备、管道易产生危害的杂质气体。

由于脱氧水槽、汽提塔属于常压塔器，一旦上部汽提段填料坍塌造成的后果非常严重。首先，气化水系统因氨氮等含量急剧增多使水质变差，原水补充周期变短，污水排放量大大超出污水处理装置设计能力;其次，汽提塔底料泵、除氧水泵经常发生气蚀现象而损坏，主要原因为水中的挥发物含量变大、泵入口管道因填料、灰渣堵塞造成泵气蚀。

1 设备概况

陕西未来能源化工有限公司脱氧水槽、汽提塔属于常压设备，分别是气化渣水处理装置、变换装置冷凝液废气处理的核心设备。

1.1 脱氧水槽基本参数

脱氧水槽卧式槽体Φ3800mm×9700mm，脱氧水槽汽提段Φ2500mm×4500mm，装填Φ38mm不锈钢鲍尔环填料。设计/操作压力为0.500/0.035MPa，设计/操作温度为160/108℃。

进入脱氧水槽的气体有低压蒸汽(140℃，0.35MPa)和低压闪蒸气(114℃，0.05MPa)。脱氧水槽液体来源包含低压灰水、全部闪蒸冷凝液和大部分变换冷凝液、原水补充水，其中低压灰水、真空闪蒸冷凝液(47℃)、汽提塔底部变换冷凝液(127℃)一起进入汽提段，而高压闪蒸冷凝液(172℃)直接进入下部槽体容器中再回收热量，在108℃温度下进行氧气等杂质气体脱除。脱除挥发气体的水通过除氧水泵加压进入系统再循环。

基本原理:低压闪蒸气、低压蒸汽对液体在汽提段分别进行一、二次热力脱除氧等杂质气体，高压闪蒸冷凝液对槽内的液体继续加热除氧。

1.2 汽提塔基本参数

塔高为8250mm，汽提段Φ2000mm× 4500mm，下部筒体Φ2400mm×4200mm，填料为Φ38mm不锈钢鲍尔环;设计温度为200℃、设计压力为0.22MPa，操作温度为120～128℃、操作压力为0.12～0.15MPa。

进入汽提塔的气体包括低压蒸汽(140℃，0.35MPa)和高压闪蒸气(172℃，0.80MPa)，进入汽提段的液体为变换低温冷凝液(60℃);经热力脱除杂质气体的液体(127℃)通过泵加压输送到脱氧水槽。

基本原理:低压闪蒸气对变换冷凝液在汽提段进行热力脱除杂质气体，高压闪蒸气对容器内的液体继续加热进行二次热力脱除杂质气体。

2 故障现象和原因分析

2.1 脱氧水槽、汽提塔故障现象

脱氧水槽、汽提塔故障现象造成塔盘脱落、填料(不锈钢鲍尔环)坍塌。

2.2 脱氧水槽填料坍塌的原因分析

脱氧水槽填料坍塌的原因:①蒸汽分布器脱落，造成填料支撑塔盘受热受力翻转脱落;②填料结渣堵塞，填料支撑盘受力变大脱落。

(1)脱氧水槽填料支撑盘翻转脱落。首先，蒸汽分布器支吊架为固定支架，蒸汽进入后温度猛然上升至140℃，蒸汽分布器受热膨胀造成支架损坏;其次，蒸汽分布器内部因热交换容易产生冷凝水，容易使蒸汽分布器发生振动或水击，使得支吊架损坏造成分布器脱落。

当蒸汽分布器脱落后，蒸汽进入塔内后喷射到对面塔壁上，然后呈一定夹角快速上升。这样水和蒸汽在汽提段剖面上容易形成倒直角三角形和正直角三角形2个冷热区域，在这2个三角形区域内，分别形成向下和向上的力，塔盘容易翻转脱落。

(2)脱氧水槽填料结渣堵塞，支撑盘受力变大脱落。灰水中含有少量细渣，在脱氧水槽汽提段热交换过程中，因水分子蒸发使细渣容易离析沉淀在鲍尔环内，逐渐引起填料堵塞，造成汽提段超压，填料和支撑盘因受力变形而脱落。

2.3 汽提塔填料坍塌的原因分析

汽提塔没有设计蒸汽分布器，填料支撑盘频繁脱落。当蒸汽进入塔内后喷射到对面塔壁上，然后呈一定夹角快速上升。这样水和蒸汽在汽提段剖面上容易形成倒直角三角形和正直角三角形2个区域，在这2个三角形区域内，分别形成向下和向上的力，塔盘容易翻转脱落。

2.4 脱氧水槽、汽提塔故障造成的影响

如果脱氧水槽、汽提塔填料发生脱落故障，则不能有效发挥热力脱除作用，会对整个生产系统造成严重影响。

首先，变换冷凝液中的氨气不能在汽提塔中被有效脱除，输送到磨煤工段作为磨煤水，导致磨煤工段氨气挥发弥漫空气中，严重影响工人的身体健康。

其次，灰水系统中的有害气体浓度过大，易使泵产生气蚀和振动而损坏，设备及装置无法长周期运行，管道与静设备腐蚀速度加快，影响装置的使用寿命。

再次，灰水系统中的有害气体不能按设计要求及时脱除，会大大缩短污水排放周期，增加原水用量和生产成本。甚至会因污水排放量和氨氮浓度超过污水处理装置的设计能力和污泥菌种的生存要求，使污水不能达标排放。

3 问题解决方案和效果

为解决脱氧水槽和汽提塔填料和塔盘频繁坍塌脱落的难题，根据气化炉下降管气液热交换原理，将填料式汽提段改造为无填料式双锥体膜式汽提段。

双锥体膜式汽提段示意见图1。

图1 双锥体膜式汽提段示意

双椎体模式的汽提段优点:

(1)有效避免了填料结渣的缺点。含有细渣的灰水或低温冷凝液与蒸汽产生热交换，使水分子蒸发分离析出的细渣容易被冲洗到底部容器中。

(2)热交换效果好。灰水或冷凝液在环状布水器的作用下，沿上锥体内表面和下锥体外表面成膜状均匀分布下流，蒸汽加热锥体后与液体再次进行接触式热交换，对氧、氨气、酸性气体脱除效果好。

(3)环状布汽器采用一端活动支吊架，同时下部设排水孔，有效避免分布器因线性膨胀和水锤振动原因而频繁脱落的难题。

(4)脱氧水槽下部圆形筒体增加积渣锥形体，锥形体下部安装2只球阀，定期进行排渣，以免堆积的灰渣被带入除氧水泵入口管线堵塞过滤网，防止泵因流量不足发生气蚀。

4 结语

通过对汽提塔、脱氧水槽故障的原因分析，结合水煤浆气化装置的实际特点对脱氧水槽、汽提塔的局部结构进行改造，保证了水煤浆气化装置水循环系统能够正常脱除杂质气体，能节约大量污水稀释水和降低化学除氧成本，保证了除氧水泵入口管线水的温度、易挥发性介质含量和过流通畅，从根本上解决了气化装置污水排放周期变短、除氧水泵汽提塔底料泵易气蚀振动损坏的难题。本次技术改造大幅度减少了原水用量和检修人员的劳动强度，节约了大量原水，保证了污水处理装置正常运行，降低了大量的生产运行成本和检修经费。

2015-03-10)