GE 水煤漿氣化爐工藝燒嘴改造

第39卷第3期化工設計通訊2013年6月Chemical engineering design com67·甲醇及下游產(chǎn)品GE水煤漿氣化爐工藝燒嘴改造趙旭清,嵇清海,羅澤林(神華包頭煤化工分公司,內蒙古包頭014000)摘要:介紹GE水煤漿氣化燒嘴自開(kāi)車(chē)以來(lái)存在的問(wèn)題,針對這些問(wèn)題進(jìn)行的改進(jìn),并比較了改進(jìn)前后的情況關(guān)鍵詞:水煤漿氣化;燒嘴;改進(jìn);壽命中圖分類(lèi)號:TQ223.121文獻標志碼:B文章編號:10036490(2013)03-06704Revamping of GE CWS Gasifier BurnerZHAO Xu-ging, ZHANG Qing-hai, LUo Ze-linI Shenhua(Baotou) Charcoal Chemical Industry Co., Ltdu Inner mongolia o14000 chinaAbstract Describe problems of Ge Cws gasifier burnerthe unit operation. The operationcondition is compared after revamping for these problemsKey words CWS(coal water slurry) gasification; burner; revamping; lifetime1存在的問(wèn)題(4)工藝燒嘴環(huán)隙公差控制得大,正負0.38mm,加快了磨損速率神華包頭煤制烯烴項目是世界首套MTO制(5)工藝燒嘴入爐深度不合理,投料后經(jīng)常烯烴項目,MTO中間產(chǎn)品由甲醇中心生產(chǎn),甲醇造成氣化爐拱頂溫度高中心氣化采用美國GE水煤漿加壓氣化技術(shù),氣(6)工藝燒嘴霧化角設計存在缺陷,造成局化爐采用5十2的模式,5開(kāi)2備,壓力6.5MPa,部爐磚嚴重燒蝕,且灰渣的殘碳百分比高。日投煤量1500t。氣化爐的關(guān)鍵部位就是工藝燒(7)工藝燒嘴的外盤(pán)管與外噴頭焊接處經(jīng)常嘴,由美國GE公司設計。在試車(chē)運行過(guò)程中,產(chǎn)生裂紋,也是燒嘴使用壽命短的一個(gè)重要原燒嘴的使用壽命就很短,無(wú)法保證氣化爐的長(cháng)周因,而且存在很大的安全風(fēng)險期穩定運行,給后序的生產(chǎn)帶來(lái)了不穩定因素,(8)工藝燒嘴頭部形狀設計不合理,容易造也給安全生產(chǎn)帶來(lái)了隱患。成端面開(kāi)裂。甲醇中心7臺氣化爐工藝燒嘴自2010年5月開(kāi)始運行,在運行過(guò)程中遇到的問(wèn)題主要表現2攻關(guān)效果在以下幾方面工藝燒嘴從2010年投料試車(chē)以來(lái),通過(guò)兩(1)工藝燒嘴使用周期短,平均時(shí)間不到30d。年多的細心觀(guān)察,琢磨總結出以上八種缺陷。針(2)工藝燒嘴煤漿中噴頭材料不合理,易被對以上問(wèn)題公司于2012年3月5日成立工藝燒煤漿磨損,造成氣化爐與燒嘴壓差波動(dòng),給操作嘴攻關(guān)小組,并結合國內有知名度的燒嘴制造廠(chǎng)帶來(lái)了難度,降低了合成氣有效氣體的成分。家—陜西鑫立、北京航天十一所、石家莊國(3)工藝燒嘴外噴頭龜裂現象嚴重,燒蝕特雄,就存在的問(wèn)題分析討論,有針對性地進(jìn)行技別嚴重,存在安全風(fēng)險。術(shù)改造,一個(gè)個(gè)攻破。從2012年的2月份到9化工設計通訊第39卷月份燒嘴的平均使用壽命不到500h(表1),從明我們攻關(guān)取得了階段性成果,也說(shuō)明了我們攻10月份到年底又一次統計,已經(jīng)超過(guò)了900h關(guān)方向是正確的,思路是清晰的,為下一步攻關(guān)(表2),而且都不是因為燒嘴原因更換下來(lái),說(shuō)取得更好的成績(jì)奠定了基礎。表1改造前氣化爐燒嘴使用記錄開(kāi)始時(shí)間結束時(shí)間燒嘴壽命/h停用原因2011-12-182012-01-15X101-08657燒嘴冷卻水流量差波動(dòng),流量差高高跳車(chē),盤(pán)管與夾套焊縫漏2012-08-142012-08-26X701(GE2)88燒嘴冷卻水流量差波動(dòng),盤(pán)管與夾套焊縫漏,停車(chē)更換燒嘴201208262012-1002X101-06889燒嘴冷卻水流量差波動(dòng),盤(pán)管與夾套焊縫漏,停車(chē)更換燒嘴2012-06-042012-06-21X101-08燒嘴冷卻水流量差波動(dòng),CO報警,進(jìn)口盤(pán)管焊縫漏·停車(chē)更換燒嘴201208-012012-08-13X101-04289嬈嘴冷卻水流量差波動(dòng),CO報警,盤(pán)管焊縫漏,停車(chē)更換燒嘴2012-08-132012-08-27X101(GE7)329燒嘴冷卻水流量差波動(dòng),CO報警,盤(pán)管焊縫漏,停車(chē)更換燒嘴2012-05-112012-06-06122X10101617燒嘴冷卻水流量差波動(dòng),停車(chē)更換燒嘴2012-07-252012-08-17122X101-0350燒嘴冷卻水流量差波動(dòng),燒嘴夾套焊縫岀現橫向裂紋,停車(chē)更換燒嘴201204-192012-0502122X101314燒嘴冷卻水CO高,盤(pán)管漏,手動(dòng)停車(chē)更換燒嘴2012-05-02201205-18X501(GE3)7燒嘴冷卻水CO報警,手動(dòng)停車(chē),更換燒嘴2012-05-182012-06-04122X701407燒嘴冷卻水CO報警,燒嘴夾套焊縫半圓橫向開(kāi)裂,停車(chē)更換燒嘴2012-06-04201206-28X601(GE5)64燒嘴冷卻水CO報警,燒嘴夾套進(jìn)水焊縫漏,停車(chē)更換燒2011-08-192011-0908X101(GE7169燒嬈嘴冷卻水流差高,氣化爐跳車(chē),更換燒嘴平均值173表22012年11~12月氣化爐燒嘴使用記錄(改造后)開(kāi)始時(shí)間結束時(shí)間燒嘴壽命/h停用原因在用2012-11-062012-12-15X201(GE4)938在用2012-11-162012-12.15X101082012-10-292012-1204X101-01877處理中心氧閥,一起更換平均值9123對各問(wèn)題的處理改進(jìn)情況車(chē),甚至有可能發(fā)生爆炸。攻關(guān)后微裂紋只有13mm,這一難題由陜西鑫立攻破,鑫立采用下面用圖片的形式就改造前后進(jìn)行對比國際上最為先進(jìn)的材料,改變材料的性能.而且問(wèn)題1上面的兩個(gè)表格已經(jīng)能夠充分說(shuō)明能夠重復利用一次,雖然材料進(jìn)口,成本高,但在使用周期上有了大的飛躍能夠重復利用一次,也就降低了制造成本。問(wèn)題2攻關(guān)前煤漿中噴頭磨損特別厲害,問(wèn)題4外環(huán)氧的氣流通道環(huán)隙是燒嘴最為容易造成氣化爐與燒嘴的壓差波動(dòng),給操作帶來(lái)關(guān)鍵的尺寸,GE公司圖紙給定的尺寸公差為正困難,攻關(guān)后一個(gè)周期下來(lái)磨損量只有0.3mm負0.38mm,其一,對燒嘴的壓差有著(zhù)一定的影左右,航天十一所采用國際最先進(jìn)的金屬陶瓷襯響,其二,影響煤漿在頭部的流速,影響霧化的套,耐磨效果特別好,而陜西鑫立采用堆焊耐磨角度。改造后嚴格了公稱(chēng),控制在0.10mm范合金加熱處理工藝也能夠保證其使用效果。金屬?lài)畠?效果很明顯。陶瓷沒(méi)有修復價(jià)值而陜西鑫立采用堆焊技術(shù)使材問(wèn)題5工藝燒嘴人爐深度不合理,造成投料有重復利用的價(jià)值,節約成本?？梢灾貜投押噶虾髿饣癄t拱頂溫度高,爐壁經(jīng)常岀現超溫現到兩次,能保證其使用效果,并且在實(shí)踐中已象,使得氣化爐的安全穩定運行受到了影響,攻經(jīng)得到了證明。關(guān)后調整入爐深度與霧化角,再沒(méi)有出現超溫的問(wèn)題3攻關(guān)前外噴頭龜裂特別嚴重,直徑現象。第3期趙旭清等:GE水煤漿氣化爐工芑燒嘴改造小直接會(huì )導致錐底磚的快速損壞,角度過(guò)大會(huì )導不充分,導致灰渣的殘碳量高。攻關(guān)前有時(shí)能夠致局部筒體磚的損害。角度太小,水煤漿中的顆達到30%6左右,攻關(guān)后通過(guò)合理調整角度,灰渣粒在氧氣噴射作用、重力加速度的驅使下會(huì )燃燒的含碳量只有186~20%,節約了大量的資源。攻關(guān)后攻關(guān)前圖1中噴頭磨損示意攻關(guān)前攻關(guān)后圖2外噴頭龜裂示意問(wèn)題7工藝燒嘴的外盤(pán)管與外噴頭焊接處直角面焊接,減少了焊接難度和應力點(diǎn),同時(shí)在經(jīng)常產(chǎn)生裂紋,也是燒嘴使用壽命短的一個(gè)重要焊縫外側再増加一層盤(pán)管進(jìn)行保護,二者間填充原因,而且存在很大的安全風(fēng)險。氣化爐工藝燒耐火氈,這樣雙層保護材料直接減少了焊縫在高嘴盤(pán)管開(kāi)裂的主要原因有以下。①盤(pán)管材質(zhì)為溫氣體下的侵蝕,不再產(chǎn)生裂紋,延長(cháng)了燒嘴使Inconel600,夾套材質(zhì)為UMCo50,焊接兩種材用壽命。并且要求制造廠(chǎng)家在每次檢修時(shí)一定要料的焊絲選用的Co50焊絲。盤(pán)管在維修過(guò)程更換頭部的圓弧彎管,避免多次焊接后材料發(fā)生中,一般不更換,焊接處多次的切割焊接,易造變化,產(chǎn)生裂紋。成材料金相及焊接性能發(fā)生變化。②無(wú)論是問(wèn)題8工藝燒嘴頭部形狀設計不合理,容體式夾套,還是普通夾套,盤(pán)管和夾套頭部焊接易造成端面開(kāi)裂,增加氣化爐運行的安全風(fēng)險。時(shí),存在一定的弧度和角度,且為角焊縫焊接形頭部腔體流道是Ⅴ形結構,尖端處長(cháng)時(shí)間在氣式,焊接強度遠低于對接焊縫,形成了薄弱點(diǎn)?；癄t高溫狀態(tài)下,材料的性能會(huì )失效,導致裂紋③焊接后的部件,中心有一定的偏離,未嚴格的產(chǎn)生,甚至會(huì )形成孔洞。氣化爐內大量的高溫對中,在焊縫處形成了較大的應力,在惡劣的工高壓水煤氣進(jìn)入燒嘴冷卻水盤(pán)管,把管燒紅,產(chǎn)況下極易造成損壞。生爆炸。我們將頭部由圓柱狀流道改為環(huán)形平面化工設計通訊第39卷攻關(guān)前圖3外盤(pán)管與外噴頭連接示意攻關(guān)后的外形圖4工藝燒嘴頭部示意4總結60d(2)敢于應用新型材料;煤氣化工藝燒嘴的改造是當前國內外研究的(3)與制造廠(chǎng)家密切配合,聯(lián)合攻關(guān)共同課題,都希望燒嘴能夠長(cháng)周期穩定使用,盡量(4)敢于突破思路,打破進(jìn)口尺寸公差的束少給生產(chǎn)帶來(lái)負面影響,降低因更換工藝燒嘴帶縛,密切與生產(chǎn)工藝配合,在各尺寸上循序漸進(jìn)來(lái)的安全風(fēng)險、生產(chǎn)波動(dòng)增加煤氣化爐向火面磚改進(jìn),取得了良好的效果的使用壽命。因頻繁更換燒嘴,爐溫的多次提升,(5)在線(xiàn)分析燒嘴的使用狀態(tài),反映給制造向火面磚的微小剝落,會(huì )使爐磚的使用壽命下降。廠(chǎng)家,不斷調整;特別是我們煤制烯烴項目是世界首例,煤氣化裝(6)對于燒嘴頭部外形進(jìn)行總結,圓形柱狀置的規模也是世界僅有的一套,單爐能力在壓力結構更為合理。6.5MPa下日投煤量1500t,也是國內最大的,沒(méi)有可借鑒的。試車(chē)期間GE工藝包給我們帶來(lái)的在全體攻關(guān)小組共同努力下,我們大膽創(chuàng )進(jìn)口燒嘴應用也不理想,而且價(jià)格是國內的2~3新,進(jìn)行了以下嘗試倍,在國內沒(méi)有指定的維修地方。公司大膽革新(1)工藝燒嘴頭部的形狀打破了進(jìn)口的束委托北京航天十一所制造了10臺8時(shí)的三流道縛。內混式工藝燒嘴,使得煤制烯烴煤氣化燒嘴邁出(2)工藝燒嘴的盤(pán)管與外噴頭焊接保護上采國產(chǎn)化的第一步,與我們神華包頭煤化工分公用護套結構內加高溫陶瓷棉,避免焊縫熱應力作司同期上的小項目也有幾家,如600kt/a甲醇的新用下的裂紋能能源有限公司、榆林兗礦煤氣化廠(chǎng),1000kt/a甲(3)工藝燒嘴的煤漿中噴頭采用金屬陶瓷襯醇的久泰能源公司,通過(guò)對比交流,我們的燒嘴攻里或者堆焊耐磨合金加熱處理工藝。