淺析Texaco氣化爐爐壁超溫的原因及應對措施

2011年第11期化學(xué)工程與裝備2011年11月Chemical Engineering & Equipment73淺析Texaco氣化爐爐壁超溫的原因及應對措施李斌，惠龍龍(陜西神木化學(xué)工業(yè)有限公司氣化車(chē)間，陜西榆林719319)摘要: 介紹了陜西神木化學(xué)工業(yè)有限公司Texaco氣化爐爐壁超溫的具體過(guò)程，深入剖析了爐壁超溫的根本原因，提出了爐壁超溫的解決辦法及應對措施，在解決公司生產(chǎn)難題、保證系統長(cháng)周期穩定運行的同時(shí)，為同行業(yè)廠(chǎng)家提供了防止爐壁超溫的范例。關(guān)鍵詞:德士古;渣口;烘爐:爐壁超溫;熔渣;燒嘴引言漲較快(1320C)氣體成分明顯波動(dòng)(CO升高, CO.降低)、陜西神木化學(xué)工業(yè)有限公司(下稱(chēng):神木化工)是一家托盤(pán)溫度上漲緩慢(200個(gè)，正常220-230C)等。隨即，煤制甲醇(60 萬(wàn)t/a)的現代化大型企業(yè)，采用Texaco水操作人員進(jìn)行減負荷,但由于爐壁溫度上漲過(guò)快，當負荷減煤漿氣化工藝。2010年以來(lái)，一期系統 20萬(wàn)t/a裝置在投至15m'/h時(shí)，拱頂處爐壁溫度己達390C且繼續快速上漲，料后頻繁出現氣化爐爐壁超溫的現象,先后造成多次被迫停操作人員立即進(jìn)行泄壓操作，由于情況危急，泄壓速率較快車(chē)，給公司的安全穩定生產(chǎn)帶來(lái)極大影響。為此,公司成立(超過(guò)0. 03 Mpa/min)， 當壓力降至0. 8Mpa后，該點(diǎn)溫度專(zhuān)門(mén)領(lǐng)導小組，聯(lián)系整個(gè)爐壁超溫的過(guò)程進(jìn)行深入探討研開(kāi)始緩慢下降,并逐步恢復至正常,其他各項參數相繼恢復;究,最終找到了爐壁超溫的根本原因，同時(shí)也提出了解決的(4)工藝參數正常，經(jīng)短暫穩定后繼續升壓，當壓力辦法及應對措施，最終實(shí)現了系統的長(cháng)周期穩定運行。升至2.8 Mpa時(shí)重復出現以上類(lèi)似狀況,操作人員再次泄壓。1爐壁超溫過(guò)程描述幾次嘗試，爐壁溫度持續超溫，系統無(wú)法進(jìn)行正常運行，為(1)根據安排，神木化工一期系統1#氣化爐于2010了確保安全，只好被迫停車(chē):年6月9日18:25 分投料。投料前烘爐至1250C,恒溫至(5)停車(chē)后檢查發(fā)現，氣化爐燃燒室渣口完全被堵死，少3小時(shí)以上，烘爐速率為50C/h，安裝工藝燒嘴之前目部分錐底磚損壞，拱頂與簡(jiǎn)體爐磚及其縫隙無(wú)異常。隨后，測燃燒室渣口較小(烘爐中爐壁掛渣熔下)，投煤量為-期系統的2#、3#氣化爐在投料后都相繼多次出現了類(lèi)似13m'/h:狀況，墁終全系統只好被迫停車(chē)，進(jìn)入全面檢修狀態(tài)。(2)投料后各項參數指示正常，系統開(kāi)始升壓。當系2爐壁超溫 的原因分析統壓力升至3. 0Mpa時(shí)(升壓過(guò)程中逐步加負荷至17m'/h),究其氣化爐爐壁超溫的原因，一般不外乎以下幾種情發(fā)現氣化爐壓差從0. 02Mpa開(kāi)始上漲(當時(shí)為0. 05Mpa),況，但要從各種情況中找準問(wèn)題出現的根本原因，才是解決此時(shí)爐壁溫度及其他各項參數均指示正常:問(wèn)題的關(guān)鍵所在。(3)當系統壓力升至3.7Mpa(系統設計壓力: 4. 0Mpa)(1)爐磚的影響:該套裝置是在更換錐底磚后經(jīng)檢查后準備向后系統(變換)導氣時(shí)，發(fā)現氣化爐壓差上漲較快，驗收合格投料的，投料前對其拱頂、爐璧磚檢查，都沒(méi)有明已達0.09 Mpa,而且上漲趨勢明顯。經(jīng)判斷，燃燒室渣口顯損壞、裂紋、局部變薄等情況; .有渣堵現象，操作工當即適當加大中心氧給量(19%，日常(2)燒嘴的影響:該套裝置-直使用北京航空研究所控制量: 15- 18%)并提高爐溫進(jìn)行矩暫熔渣，在較短的時(shí)間與西安鑫立研究所中國煤化工-直以米內，發(fā)現氣化爐壓差繼續上漲,已達0. l5Mpa以上,氣化爐使用狀況良好。停3MHCNMH G心佤管深拱頂處-表面熱偶溫度上漲很快(當時(shí)280^C)， 經(jīng)現場(chǎng)檢度)正常，燒嘴噴口也沒(méi)有明顯堵寤現象:測，該點(diǎn)溫度也明顯上升(當時(shí)300C),此時(shí)氣化爐各項(3)操作T況的影響:氣化爐在氮煤比為500的狀態(tài)I藝參數異常:氣化爐壓差超限、燒嘴壓差升商且月波動(dòng)較大下投料，投料后緩慢提商至520~530之間，據多年米操作萬(wàn)方數擱pa，正常0. 3 Mpa)、拱頂處爐壁溫度飛漲、爐溫上經(jīng)驗，操作T況穩定:74李斌: 淺析Texaco氣化爐爐壁超溫的原因及應對措施綜上，從爐壁超溫的常規原因分析，均不會(huì )造成氣化爐統長(cháng)周期穩定運行(爐壁不超溫)，這將給工藝操作提出了在投料后爐壁超溫。較大難題。根據神木化工爐壁超溫的具體現象，究其原因，.(4)原料煤種變化的影響:由于市場(chǎng)原因，神木化工經(jīng)深入探討，采取了以下解決辦法及應對措施:白2010年以來(lái)原料煤種變化較大，常常出現原料煤灰分大3.1 嚴格控制烘爐過(guò)程(高達25%)、灰熔點(diǎn)高(高達1380C)等情況，而且煤中(1)停車(chē)烘爐前一定要認真檢查氣化爐爐壁掛渣及渣Si0:含量較高，導致煤灰粘溫特性較差，投料后熔融的灰渣口積渣情況，若爐壁掛渣及渣口積渣較多,須在人工清渣后在爐內不易流動(dòng)，在渣口處積聚，導致渣口堵塞，從神木化方可進(jìn)行烘爐，從源頭上防止烘爐過(guò)程中的熔渣堵塞渣口;工停車(chē)后檢查發(fā)現，每次由于爐璧超溫被追停爐后的爐壁掛(2) -般而言，氣化爐烘爐預熱時(shí)的爐內局部溫度較渣厚，渣口很小，甚至全堵。熱電偶高，在熱電偶指示在900C以上時(shí)，較快的升溫速率(5)正常運行時(shí)渣口的影響:氣化爐正常運行時(shí)，燃及較高的預熱最終溫度，極易將局部爐壁掛渣熔下。因此,燒窒內熔融的灰渣會(huì )在重力及合成氣的攜帶下一起離開(kāi)燃嚴格控制900C以后的升溫速奉及相對較低的最終預熱溫燒室，由于煤質(zhì)的大幅波動(dòng)，導致?tīng)t壁掛渣增厚,熱電偶指度是防止投料前渣口堵塞的重要環(huán)節。為此該公司規定:烘示爐溫降低，此時(shí)若大幅提高爐溫(誤區)，大量爐壁掛渣爐至900C后嚴格按40C/h升溫至1150C后進(jìn)行恒溫，3會(huì )瞬間被熔下堵塞渣口,不僅造成爐內氣流通道受阻，燃燒個(gè)小時(shí)后安裝工藝燒嘴:區域發(fā)生改變，而且導致流體在流動(dòng)過(guò)程中的速度梯度改(3)升溫過(guò)程中，當溫度達到1000個(gè)以上時(shí)，操作人變，爐內熔渣在流動(dòng)過(guò)程中所受的剪切力變小，灰渣更不易員要嚴格關(guān)注渣口變化情況。若發(fā)現渣口有縮小趨勢,應立流動(dòng)和被帶走.具體表現為:氣化爐壓差升高、氣體成分大即降低升溫速率,必要時(shí)恒溫并加大抽引蒸汽量,防止渣口幅波動(dòng)等，如果在- -定時(shí)間內渣口處積渣沒(méi)有被帶走，渣口繼續變小;會(huì )越堵越實(shí).爐內產(chǎn)生的熱量無(wú)法及時(shí)被合成氣帶走而導致(4)在安裝工藝燒嘴時(shí)，目測渣口應大于350m,并爐內溫度急劇升高，此時(shí)就會(huì )在拱頂、爐內熱電偶、爐磚縫將其作為一個(gè)硬性指標執行，若渣口過(guò)小，須降溫后清理渣隙較大處等地方發(fā)生竄氣，使爐內高溫直接沖擊爐體鋼結口后重新烘爐投料。構，造成爐壁溫度飛漲，嚴重導致?tīng)t壁燒紅或鼓包，甚至爆3.2加強投料后操作炸。(1)投料后升壓:嚴格按正常速率(0. 1Mpa/min)升(6)投料前渣口大小的影響:從目前情況來(lái)看, Texaco壓， 若升壓過(guò)快，不僅會(huì )導致?tīng)t內熱不能及時(shí)移走，而且氣化爐大部分是由于空分及其他原因引起的緊急停車(chē),停車(chē)會(huì )影響爐內熔渣的正常流動(dòng).升壓過(guò)程應嚴格關(guān)注氣化爐壓前很少經(jīng)過(guò)提溫熔渣這- -步驟， 致使停車(chē)后爐壁掛渣較多，差變化，及時(shí)關(guān)注氣化爐壓差、爐膛、托盤(pán)、爐壁溫度變化而這將導致下次投料前的烘爐過(guò)程中有部分掛渣被熔下致使渣口變小，又由于烘爐時(shí)渣口處溫度受爐內火焰及負壓影(2)投料后提溫:投料后，由于爐內溫度相對較低，響，相對偏低。若此時(shí)盲目投料，投料后產(chǎn)生的新渣會(huì )附著(zhù)提溫操作不僅要根據爐溫的上漲速度緩慢進(jìn)行，更衢參考投在渣口舊渣的表面，由于剛投料后爐內溫度偏低,升壓過(guò)程料前爐壁掛渣的具體厚度情況(若投料前掛渣較厚,則投料導致的氣流速度減慢等原因，導致渣口積渣越來(lái)越多,直至后溫變反應慢，反之較快), 嚴禁提溫過(guò)快，防止將爐壁掛完全堵塞渣口. -段時(shí)間內隨著(zhù)壓力的升高，當爐內熱量積渣大量熔下堵塞渣口;聚到一定程度時(shí)， 就會(huì )發(fā)生以上所述的爐壁超溫現象。神木(3)投料后加負荷:由于剛投料后爐內及渣口處溫度化工曾多次在投料前的渣口大小都不到200m,這將是其在相對偏低，爐內新產(chǎn)生的渣不易流動(dòng)，若大幅度加負荷，會(huì )投料后升壓過(guò)程中出現爐壁超溫的直接原因。造成爐壁掛渣及渣口積渣增多,增大爐內氣流阻力，再加上綜上，原料煤種的大幅波動(dòng)，是造成爐壁超溫的根本原系統升壓，很容易導致?tīng)t內熱量積聚,引發(fā)爐壁超溫.因此，因,投料前及正常運行時(shí)燃燒室渣口的堵塞是引起爐壁超溫氣化爐在投料后升壓過(guò)程中的加負荷量不能超過(guò)2m/h (神的直接原因。木化工半負31光常后確認系統穩3解決辦法及應對措施定無(wú)異常情況中國煤化工要嚴格控制在YHCNMHG從目前甲醇市場(chǎng)持續低迷及產(chǎn)品成本不斷葛降升的狀況2- 3m'/h范圍之rs，質(zhì)貝侗安廠(chǎng)怡鞏1J級使、間斷、少量、來(lái)分析，Texaco氣化要做到持續使用灰分低、灰熔點(diǎn)低、多次的原則。粘溫特性好的優(yōu)質(zhì)煤不客觀(guān),而在一定范圍內如何做到既使3.3提溫熔渣操作萬(wàn)方數擁劣質(zhì)煤(灰分高、灰熔點(diǎn)高、粘溫特性差)，又能保證系(1)正常熔渣:若在正常生產(chǎn)中(下轉第 77頁(yè))范凱: 探討化工壓力容器的防腐蝕措施控制77態(tài)，及時(shí)采取有效的防護措施，從而減緩或抑制腐蝕破壞，延長(cháng)設備使用壽命,進(jìn)而確?；ぴO備的安全運行，保護人[3]黃煌輝.化工壓力容器腐蝕破壞預防措施的探討[J].身安全和財產(chǎn)安全。而關(guān)于化工壓力容器的腐蝕還有許多其勞動(dòng)安全與健康，2001, 12(8): 721-723.他原因，本文中只提到了一小部分防腐措施,另外的相應的[4]謝風(fēng)英.影響壓力容器安全可靠性的主要因素[J].齊防腐措施還有待于相關(guān)人員做進(jìn)一步研究和完善.魯石油化工，2000， 15(28): 7258-7263.[5]李清，陳吉圣壓力容器在設計制造過(guò)程中如何防止拷文獻或避免應力腐蝕開(kāi)裂[J].化工設備與管道, 2010,3(10): 2685-2689.[1]叢日升.淺談壓力容器的腐蝕[J].皮革化工，2003,[6]王玉飛，吉仁塔布，白競平.壓力容器在化工生產(chǎn)中3(21): 999-1001.的腐蝕與防護[J].化學(xué)工程與裝備，2009， 10(18):[2]楊洲,李明君,王蕾淺析壓力容爨應力腐蝕及其3596- 3599.控制措施[J].天然氣與石油，2009, 7(2): 1569-(上接第74頁(yè))遇氣化爐壓差有輕微上漲趨勢,需結合煤質(zhì)分析情況及其他壓操作，泄壓要嚴格按照泄壓逮率(0. 2Npa/min)進(jìn)行，防相關(guān)指標進(jìn)行綜合判斷,確認渣口熔渣不易流動(dòng)并開(kāi)始積聚止泄壓過(guò)快導致氣化爐壓差過(guò)高而損壞渣口爐磚(若泄壓過(guò)時(shí)，需適當加大中心氧給t和稍徼提高爐溫,拉長(cháng)爐內火焰程中爐璧溫度超過(guò)400個(gè)或爐壁有燒紅現象時(shí)，需緊急停長(cháng)度，使爐內熱區下移，將積聚在渣口處的渣逐步熔掉并隨爐)。一般而言，泄壓后爐壁溫度會(huì )逐步下降至正常。此時(shí)氣流一起進(jìn)入激冷室。此步操作需適微謂，防止爐溫提升氣化爐進(jìn)入專(zhuān)門(mén)熔渣狀態(tài)(系統壓力: 0. 5-0.8Mpa,負荷為較快引起爐璧掛渣大量掉下進(jìn)- -步堵塞渣口;半負荷，合成氣由火炬放空)，由于系統壓力較低，負荷較(2)減負荷熔渣:若正常熔渣無(wú)法達到預期效果，氣小爐內不易發(fā)生竄氣現象,此時(shí)應加大中心氧量進(jìn)行熔渣,化爐壓差進(jìn)-一步上漲時(shí)，說(shuō)明灰渣流動(dòng)性較差,此時(shí)渣口積逐步、綬慢地將渣口積渣熔掉。當氣化爐壓差下降、渣口暢渣不斷增多，并且爐壁掛渣可能會(huì )增厚，工況進(jìn)-一步惡化，通后，緩慢提高爐溫30-50C,將爐壁掛渣逐步熔掉。整個(gè)氣體成分開(kāi)始發(fā)生變化。此時(shí)應果斷采取減負荷措施，降低泄壓熔渣過(guò)程歷程會(huì )較長(cháng)，操作要有耐心，提溫要緩慢,防新渣產(chǎn)生量,并適當加大中心氧給量和稍微提高爐溫進(jìn)行熔止掛渣再次堵塞渣口.渣,使渣口積渣逐步隨氣流移走.操作中要嚴防爐溫大幅波4結束語(yǔ)動(dòng)，防止爐壁掛查掉下，要嚴密關(guān)注氣化爐壓差及爐壁溫變(1)對神木化工爐璧超溫現象的深刻分析，氣化爐燃情況等，該過(guò)程可能要持續較長(cháng)時(shí)間才能熔通渣口,等渣口燒室渣口在投料前后的不暢及煤質(zhì)波動(dòng)是爐壁超溫的真正完全通暢后再根據煤質(zhì)變化情況決定是否加負荷,切忌盲目原因。聯(lián)系實(shí)際，該公司制定出了詳實(shí)、可行的操作應對措加負荷操作;施，實(shí)現了2011年以來(lái)的穩定生產(chǎn): .(3)泄壓熔渣:若減負荷熔渣后沒(méi)有明顯效果，氣化(2)爐壁超溫是Texaco工藝中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，究其爐壓差繼續上漲甚至超限，此時(shí)渣口已被堵塞,氣流受阻嚴原因繁多而復雜,但保持投料前后渣口的暢通及熟練掌握必重，爐內燃燒區域狀況發(fā)生明顯改變，氣體成分大幅波動(dòng)，要的熔渣方法,是應對各個(gè)廠(chǎng)家由于煤質(zhì)波動(dòng)引起氣化爐爐爐內熱量無(wú)法及時(shí)被移走,開(kāi)始積聚，耐火磚縫隙及熱電偶壁超溫的良方，將會(huì )在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮出廣泛而關(guān)鍵的作處很有可能會(huì )發(fā)生竄氣現象。這時(shí)要嚴密關(guān)注爐壁溫變情中國煤化工況，若某點(diǎn)溫度開(kāi)始有明顯上漲時(shí)，氣化爐必須立即進(jìn)行泄MHCNMHG