原料劣質(zhì)化后氣化爐長(cháng)周期運行的對策

2006年8月.大氛肥Aug. 2006第29卷第4期Large Scale Nitrogenous Fertilizer IndustryVol.29 No.4原料劣質(zhì)化后氣化爐長(cháng)周期運行的對策覃震宇(鎮海煉化股份有限公司浙江寧波315207 )摘要通過(guò)對氣化爐 原料劣質(zhì)化后產(chǎn)生的各種主要異常進(jìn)行分析并在此基礎上對相關(guān)的技術(shù)攻關(guān)與改造進(jìn)行較為詳細的闡述與總結同時(shí)也提出了目前仍存在的主要問(wèn)題,以期作為氣化爐下一步長(cháng)周期運行設備管理的基礎。關(guān)鍵詞原料劣質(zhì)化 氣化爐運行對策中圖分類(lèi)號:TQ113.25文獻標識碼:B文章編號:1002-5782( 2006 )04-0223-041概述沉降的絮凝劑,聚丙烯酰胺隨灰水返回激泠水系鎮海煉化股份有限公司化工部合成氨裝置設統,在高溫( 265C )下發(fā)生分解,部分分解產(chǎn)物與計能力為年產(chǎn)合成氨300kt氣化部分采用美國德難溶鹽(硅、鋁鋁等鹽類(lèi))-起在換熱器、工藝管土古公司的專(zhuān)利技術(shù)，設計以勝利渣油為原料。道、設備內結垢。剝落的垢片泵送至激冷水環(huán)處,近年來(lái)隨著(zhù)原油和渣油價(jià)格的上漲,已無(wú)法承受造成φ13mm的激冷水環(huán)噴水口嚴重堵塞，水量加原料成本升高的壓力企業(yè)由盈利變?yōu)樘潛p。不上去。為降低原料成本,選擇將氣化爐的原料調整2)從2002年8月至2004年底,德士古工藝為溶劑脫油瀝青( DOA)增設了碳黑開(kāi)路系統,并燒嘴累計更換34臺次,平均只有50d/臺。雖說(shuō)于2002年8月投入運行,取得了顯著(zhù)的經(jīng)濟效有備用的氣化爐可供倒爐之用,不至于造成生產(chǎn)益。但是DOA的性質(zhì)與渣油的性質(zhì)差別較大氣的中斷,但頻繁的倒爐造成生產(chǎn)與檢修成本大增、化條件更為苛刻在使用過(guò)程中出現了許多難題,操作風(fēng)險加大。嚴重影響了氣化爐和后系統的穩定運行。氣化爐3)DOA的黏度遠高于渣油為保證正常的輸.以及以氣化爐為龍頭的整個(gè)油氣化工段開(kāi)停頻送和在燒嘴口處的良好霧化,必須提高DOA的溫繁。2004年一年時(shí)間,氣化爐累計開(kāi)停25臺次，度。作為氣化爐原料的給油泵其操作溫度從設平均單爐運行時(shí)間不超過(guò)30d ,其中因氣化爐本計的200C提高到260~300C，柱塞填料的壽命身原因停爐10臺次,占總數的40%。從2002年將受到很大影響。DOA投用以來(lái),-直在通過(guò)技術(shù)攻關(guān)逐步解決生4)由于DOA在260~ 300C下輸送,而DOA產(chǎn)中的問(wèn)題,為 裝置長(cháng)周期穩定運行打下了堅實(shí)中含硫約1.6% ~3.5% ,使裝置的碳鋼管道正處的物質(zhì)基礎并于2005年底雙爐連續運行時(shí)間分于高溫硫腐蝕的范圍內,同時(shí)管道檢驗也查出了別達到321d和317d的最好紀錄,同時(shí)保證了運管道彎頭腐蝕減薄嚴重，為保證裝置安全對這部行的經(jīng)濟技術(shù)指標處于-個(gè)較低水平。分管線(xiàn)進(jìn)行了提高材質(zhì)的更換。原系統設計中往中國煤化工殳置緩沖裝置,脈沖的主要的問(wèn)題YHCNMHG從2002年下半年起隨著(zhù)新建的碳黑開(kāi)路系收稿日期2006-07-13。作者簡(jiǎn)介覃震宇男,1971 年生.1992 年畢業(yè)于北京化工學(xué)統的投用氣化爐原料全面采用溶劑脫油瀝青平院化工機械專(zhuān)業(yè)任職于鎮海煉化股份有限公司化工部,-直從.穩生產(chǎn)了1個(gè)月后問(wèn)題接踵而來(lái):事合成氨裝置的設備管理及改造。聯(lián)系電話(huà):0574-86444608 E-1)碳黑開(kāi)路系統采用聚丙烯酰胺作為碳黑mail iqingzy0412@ 126. com。22大氛艦2006年第29 卷工藝物料對燒嘴和爐磚的壽命都有較大的影響。垢片的存放空間"。5)聚丙烯酰胺對系統結垢的影響不僅限于過(guò)濾器設置后使用效果非常好,阻住了絕大碳黑水系統在工藝氣管道上也極易結垢進(jìn)而造部分的大塊垢片。成爐內壓差高其結果是出氣不暢、供水不暢、爐3.2提高給油泵柱塞填料的壽命壁溫度高等。給油泵柱塞填料的泄漏-直是制約長(cháng)周期運此外還有燒嘴燒損后對開(kāi)路系統碳黑沉降效行的最大問(wèn)題。-方面是填料對柱塞表面造成嚴果的不利影響等問(wèn)題。重的磨損二是填料自身被磨損掉其結果都是造成介質(zhì)泄漏以至停爐。為降低成本,曾經(jīng)進(jìn)行了3主要的技術(shù)改造填料的國產(chǎn)化嘗試,但最終因為壽命問(wèn)題未獲成以上問(wèn)題,-部分是使用DOA后才出現的，功。后來(lái)選用美國格爾公司CFO牌的編織四氟如碳黑水系統大量結垢的問(wèn)題;大多數是原來(lái)就.乙烯成型填料,使用壽命有較大的提高,但GFO存在的在使用DOA后問(wèn)題才突顯出來(lái)。解決這的編織四氟乙烯成型填料對柱塞的表面鍍層有--些問(wèn)題是DOA原料改造成功的基礎,也是今后氣定的腐蝕性,而且不能使用于240C以上的環(huán)境?；癄t乃至整個(gè)合成氨裝置長(cháng)周期生產(chǎn)的基礎。最終改用美國Chesterton公司的477-1高碳纖3.1增設碳黑水過(guò)濾器維編織填料。該填料以其優(yōu)良的自潤滑性、獨特當DOA使用1個(gè)月后激冷水環(huán)堵塞的問(wèn)題的耐高溫耐高壓性能不僅填料本身可滿(mǎn)足給油就開(kāi)始出現。在線(xiàn)處理的手段用盡之后,被迫倒泵長(cháng)周期運行的要求,同時(shí)對柱塞表面鍍層基本爐,但停爐后的檢修手段也非常有限激冷水環(huán)本沒(méi)有損傷從2002年使用至今未發(fā)生1次泄漏。身并沒(méi)有什么問(wèn)題,如果不拆下或破壞激冷水環(huán),3.3 工藝氣管線(xiàn)的結垢處理被堵塞的φ13 mm的噴水孔又很難清理。工藝上2000年化肥試燒催化油漿,在氣化爐爐溫頻嘗試了降溫后的在線(xiàn)爆破除垢法,取得了一定的頻報警的同時(shí)，發(fā)現工藝氣出口壓差高。在隨后效果,但持續時(shí)間不長(cháng)。,的分析排查中,發(fā)現工藝氣管線(xiàn)堵塞比較嚴重。在一時(shí)無(wú)法徹底解決生垢問(wèn)題的情況下,最到2002年下半年裝置正式使用DOA之后,工藝直接的手段就是增設過(guò)濾器。增設過(guò)濾器要考慮.氣出口壓差高的問(wèn)題再次突現。對管線(xiàn)用內窺鏡兩方面的問(wèn)題:檢查,證實(shí)管內有大量的垢層存在。取樣分析其1)要有足夠的流通面積。過(guò)濾器孔徑必須主要成分為Si、 Fe、Ni、Al、V、Ca等管內結垢約5小于φ12mn(激冷水環(huán)噴水孔的直徑為中13mm),~8em基層明顯有多年堆積的痕跡,但結合緊密流通面積一般按介質(zhì)中被過(guò)濾物的含量選取,本質(zhì)地堅硬表層相對疏松。系統垢片一直在生成其流通面積一般取管道流首先嘗試了酸洗。用各種辦法和多種藥劑,通面積的10倍。洗了5d，口邊的洗掉不少,但管內的酸洗效果很2)要便于交出清理。因此對于1臺爐子必差。其次進(jìn)行機械清洗,在不割管的情況下利用.須設置兩組過(guò)濾器。高壓清洗機進(jìn)行清垢直管部分清洗效果非常好,在直徑150mm的管道上增設壓力9.4MPa ,過(guò)了彎頭之后就很難控制了彎頭后的渣垢也無(wú)溫度260C的過(guò)濾器,成本大( 1臺氣化爐投資約法帶出。要解決這一問(wèn)題,只有對管線(xiàn)進(jìn)行切割,15萬(wàn)元),占地多操作風(fēng)險大;過(guò)濾器本身還是減少每一段的彎頭數量。本著(zhù)少割口的原則，對壓力容器增加了管理難度。管線(xiàn)割了兩刀,使每段管線(xiàn)彎頭不多于3個(gè)再進(jìn)最終選擇在碳黑洗滌塔(急冷水泵的進(jìn)口)內行機械清洗終于取得非常滿(mǎn)意的效果。的出口管上設置過(guò)濾器解決了一系列問(wèn)題:①塔中國煤化工由于DOA中AI、V、Ca內空間大,可以把過(guò)濾器做得足夠大解決了流通MYHCNMH G常大,在管道內結垢。面積問(wèn)題;②過(guò)濾器為塔內件，可以不考慮承壓?jiǎn)?wèn)通過(guò)比對研究和摸索,發(fā) 現在文丘里縮口處及氣題;③過(guò)濾器設置在塔內進(jìn)氣的導氣筒邊沿在碳化爐出口工藝氣管線(xiàn).上通入沖洗水,能很好地抑黑水內翻騰的氣流對過(guò)濾器表面有沖洗的功能,制結垢。與增設碳黑水進(jìn)口過(guò)濾器一起,兩項在解決了過(guò)濾器自清洗的問(wèn)題,同時(shí)方便地解決了線(xiàn)技術(shù)的實(shí)施大大地延長(cháng)了氣化爐運行周期,并第4期覃震宇.原料劣質(zhì)化后氣化爐長(cháng)周期運行的對策.225且已申請了專(zhuān)利。.1)燒嘴環(huán)隙的調整。燒嘴頭部的結構如圖3.4提高德士古工藝燒嘴的使用壽命1關(guān)鍵的控制參數見(jiàn)表1。德士古工藝燒嘴屬德士古氣化爐系統運行工況最為苛刻的設備,從1999年9月德士古工藝燒嘴爆管事故之后,對該燒嘴進(jìn)行了更為嚴格的管理,健全了燒嘴及主要受火部件使用與檢修檔案,規定了燒嘴的主要受火部件(內外噴嘴、盤(pán)管)的使用時(shí)間不得超過(guò)12000h，對主要受火部件的檢at0修與使用實(shí)行了嚴格的四級審批制度。網(wǎng)D根據實(shí)際使用情況對燒嘴進(jìn)行了一些改造:圖1德士古工藝燒 嘴頭部結構表1燒嘴頭部結構的關(guān)鍵控制參數1m噸氨生產(chǎn)內外噴頭項目D)2SEL能力/d同軸度OS5-38型70027.2+ 0.2542.77+0.38 .2.34土1.277.03 +0.381.016土0.38.-OS5-38型調整65027.2土0.2542.8+0.382.34+1.276.5+0.381.02土0.38≤0.12OS5-41A 型50023.0+0.250土1.276.3土0.384.0+0.382)外冷卻室的改變。原始的燒嘴外冷卻室Si、Al含量高,使燒嘴環(huán)隙堵塞嚴重,反應高溫區為半圓形俗稱(chēng)圓頭燒嘴),如圖2右半結構,使用上移燒嘴回水溫度超高到60°C(正常在50C以中出的問(wèn)題較多后改為如圖2左半結構的梯形下)繼而多臺燒嘴燒損燒穿,與以往燒穿燒損部冷卻室(俗稱(chēng)平頭燒嘴)。①增加了外冷卻室截面位基本相同都在外噴嘴圓弧弧頂附近,如圖3。積冷卻室截面積從192.8mm2擴大到361.8mm2,從燒嘴實(shí)物來(lái)看,該部位剛好處于冷卻室和提高了冷卻效果;②將焊縫從直接的受火面移至第一圈內盤(pán)管之間缺少保護外表面無(wú)法得到很側面避免了焊縫處容易開(kāi)裂的問(wèn)題;③增加了燒好的冷卻,從而形成了一個(gè)薄弱地帶。為保護燒嘴頸部的尺寸厚度(圖2中圓圈所示范圍) ,而這嘴在燒嘴外管與盤(pán)管間填充以剛玉砂澆注料,并- -區域是冷卻和保護效果最差的部位,歷史上燒保證外徑略小于爐口磚內徑,對澆注料進(jìn)行充分穿的燒嘴基本上都是在這-部位。養護與干燥，以提高強度。這樣,-方面保護了盤(pán)中140mm管另一方面最大限度地減少了盤(pán)管與爐口磚的φ1 19mm間隙從而減少了高溫氣流反竄的量。從目前運行情況看,回水溫度普遍下降4~6C,說(shuō)明燒嘴受熱量減少了;同時(shí)剛玉砂澆注料保護層在最長(cháng)! R43m、N使用11個(gè)月后還相當完整再未發(fā)生過(guò)外噴嘴圓410mm-6.5mm弧弧頂燒損的情況。5hmm--5mR4mm3.5氣化爐進(jìn)料系統的穩定控制原設計碳鋼管道正處于高溫硫腐蝕范圍,為平頭42.7m2圓頭S= 361.8mm2S= 192.8mm2確保裝置的安全運行將這批管線(xiàn)更換為15CrMo圖2兩種燒嘴結構對照材質(zhì)的管線(xiàn),同時(shí)對出口緩沖裝置進(jìn)行設計。在調查了國內數家高壓往復泵的使用情況后,沒(méi)有找到合適的用干往復泵的緩沖裝置，主 要是無(wú)法中國煤化工設計單位嘗試性地設兒燒穿部位i+|YHCNMHG形罐作為緩沖罐。投用伊始,由于該罐內排氣不完全-時(shí)曾起到了較好的緩沖效果。但隨著(zhù)罐內殘留氣的耗盡,往復圖3燒嘴 燒損燒穿部位示意泵的脈沖性表現得更為明顯,在工藝燒嘴頭部有3)外噴頭的保護。2003 年底由于DOA中著(zhù)非常明顯的嘯叫聲和振動(dòng),比緩沖罐安裝之前226大氛肥2006年第29 卷還要劇烈。這種狀況長(cháng)此以往,對爐磚和燒嘴的弧以減小應力集中。損壞是顯而易見(jiàn)的。對管線(xiàn)加支撐只是減少了管舊燒嘴缺陷的確認也有一定難度:1臺曾經(jīng)線(xiàn)的振動(dòng)物料對爐內的沖擊根本得不到減輕。泄漏的燒嘴打壓到22.0MPa還看不出漏點(diǎn);1臺為解決往復泵的脈沖對氣化爐進(jìn)料系統的影肉眼就可以看出有12mm長(cháng)裂紋的燒嘴打壓到響另一個(gè)手段是通過(guò)改變物料的流動(dòng)性質(zhì)來(lái)減15. 0MPa時(shí)不漏,到19.0MPa 才開(kāi)始滲漏,而該輕振動(dòng),但這種方法以前從未試過(guò),而且對于氣化燒嘴在使用時(shí)確認泄漏量非常大。這都是在熱態(tài)爐這種高溫高壓的介質(zhì)更是沒(méi)有先例。逐步關(guān)小下泄漏明顯冷態(tài)下泄漏非常不明顯的例子。原料油入爐閥( DN65的手動(dòng)閘閥)并保持入爐流燒嘴質(zhì)量量化確認是今后必須解決的問(wèn)題。量不變,當關(guān)小到外露的閥桿還有6~7扣時(shí)，爐4.2燒嘴外噴頭端面的燒損頭的脈沖和振動(dòng)基本全部消失。這個(gè)端面無(wú)法進(jìn)行保護是目前裸露在火焰對未安裝緩沖罐的氣化爐,也進(jìn)行同樣的操中的唯-金屬部件,也是出現問(wèn)題較多的部位。作效果就不明顯了。較好的解決方法是提高外噴頭的材質(zhì)等級,目前應該說(shuō)通過(guò)增設出口球罐和關(guān)小入爐閥的方的設想是制作Co50材質(zhì)的外噴頭使用壽命應該法,成功地解決了給油泵出口脈沖振動(dòng)的問(wèn)題，為.能有所提高。.燒嘴和爐磚的長(cháng)周期運行創(chuàng )造了條件。4.3內噴嘴 的燒損從2001年試燒催化油漿開(kāi)始發(fā)現,當氣化爐4目前存在的問(wèn)題在55%左右低負荷下運行一段時(shí)間燒嘴的內噴經(jīng)過(guò)這一系列的改造,氣化爐及以氣化爐為嘴很容易被燒損,最嚴重時(shí)內噴頭端部可以被燒龍頭的油氣化系統基本實(shí)現了穩定運行。目前系損達10mm左右。統存在的問(wèn)題還在于工藝燒嘴方面。在對燒嘴盤(pán)4.4燒嘴冷卻水軟管管實(shí)行澆注料保護之后燒嘴最長(cháng)的運行時(shí)間達從2002年3#氣化爐燒嘴冷卻水軟管爆裂以到了321d。燒嘴故障的表現主要有:盤(pán)管與冷卻來(lái)燒嘴的本質(zhì)安全一直無(wú)法解決。燒嘴除冷卻.室角焊縫質(zhì)量問(wèn)題燒嘴外噴頭端面燒損問(wèn)題;內水系統是中壓的之外其余部件都是耐高壓的所噴頭燒損問(wèn)題。以關(guān)于燒嘴的安全、質(zhì)量問(wèn)題都是圍繞盤(pán)管和外4.1燒嘴的修復、檢驗及確認噴頭冷卻室來(lái)進(jìn)行的所有的安全系數都是建立由于燒嘴頭部的結構不規則、配管緊密對燒在這兩部件質(zhì)量的基礎.上的。嘴各焊縫的檢驗手段就非常有限,- -般只有著(zhù)色與壓力試驗這兩種方法對深層次的缺陷都無(wú)法5結束語(yǔ)檢驗所以燒嘴各焊縫的質(zhì)量似乎只能憑焊工的以氣化爐為龍頭的油氣化系統是整個(gè)合成氨經(jīng)驗與水平來(lái)決定。計劃重新設計燒嘴外噴頭的生產(chǎn)的源頭經(jīng)過(guò)近4a的改造,不但成功地解決焊接結構:①讓焊縫避開(kāi)向火面;②設計可以保證了原料劣質(zhì)化所帶來(lái)的一系列不利影響,更創(chuàng )造單面全焊透的焊縫結構;③增大直角處的過(guò)渡圓了油氣化連續生產(chǎn)的新紀錄。MEASURES FOR LONG TERM OPERATION OFGASIFIER A FTER FEED DETERIORATEDQin Zhenyu( Zhenhai Refining & Chemical Co. ,Ltc中國煤化工)7)AbstractThis article summaries in detail relatiYHCNMH Gd on analysis of vari-ous main abnormals of gasifier caused by feed deterioration mean while presents the existing mainproblems to be provided as the basis of equipment management for long term operation of gasifier .Key words :feed deterioration gasifier Texaco process burner nozzle long term operation ,tech-nical revamp