轉化爐金屬燒嘴冷卻系統技改總結

孔令鵬

（山西天浩化工股份有限公司，山西孝義 032308）

山西天浩化工股份有限公司以焦爐煤氣為原料生產甲醇，于2008年4月一次投料開車成功。焦爐煤氣中甲烷的轉化采用 “換熱式焦爐煤氣加壓催化部分氧化法制取合成氣的工藝”技術，轉化爐燒嘴采用金屬中心燒嘴。由于轉化爐內溫度較高，為保證金屬燒嘴的安全性，設置了冷卻水強制循環冷卻保護。投產以來，金屬燒嘴的冷卻系統滿足了生產的需要，但隨著生產周期的加長，也暴露出存在的不足。公司根據實際情況，對轉化爐金屬燒嘴冷卻系統進行了技術改進，投運至今，運行正常。提高了安全性，實現了長周期運行。

1 金屬燒嘴冷卻系統概況

1.1 基本情況

正常生產時，轉化爐金屬燒嘴始終處在600℃以上的溫度空間。開車投氧時，空間溫度將近700℃，而轉化爐燃燒區的溫度在1 100℃以上，故必須對金屬燒嘴采取冷卻保護措施才能不致損壞而正常使用，保護措施有以下。

（1）通入少量的保護蒸汽，這部分蒸汽加入金屬燒嘴后從金屬燒嘴內部進入氧氣系統，既起到了安全、冷卻作用，又作為反應氣進入生產系統。

（2）向金屬燒嘴水夾套強制供脫鹽水冷卻（為12t／h），配備有專門的燒嘴保護泵供水。

（3）事故消防水保護，當燒嘴保護泵因故跳車，事故消防水閥自動打開，供消防水冷卻。

金屬燒嘴冷卻系統流程見圖1。

圖1 轉化爐燒嘴冷卻系統流程示意圖

1.2 工藝流程說明

（1）脫鹽水由脫鹽水管來，經燒嘴保護泵加壓后送入金屬燒嘴，從金屬燒嘴出來的熱水再回到脫鹽水管去脫鹽水預熱器。

為防止從金屬燒嘴出來的熱水返回到燒嘴保護泵入口，在脫鹽水管燒嘴保護泵入口和熱水管接口之間加一個止回閥（V1），防止熱水倒流。

為確保金屬燒嘴的安全，在金屬燒嘴的冷卻水出入口管上分別裝有流量計（圖1未標示），觀察進入金屬燒嘴和出金屬燒嘴的水量是否一致，以便及時發現金屬燒嘴是否泄漏。

（2）事故消防水從廠區消防水總管來，經HS1控制閥進入金屬燒嘴，從金屬燒嘴出來，經HS2控制閥現場排入地溝。設置HS2控制閥的目的是防止消防水進入脫鹽水管道，污染脫鹽水。

HS1閥和HS2閥是兩位閥，并與燒嘴保護泵聯鎖，即當燒嘴保護泵跳車時，HS1閥和HS2閥全部自動打開，及時供應消防水。

（3）燒嘴保護泵為柱塞泵，在出口管上設有止回閥，防止當HS1閥打開供消防水時，消防水通過燒嘴保護泵倒流入脫鹽水管道而不進入金屬燒嘴。

2 存在的問題

2.1 全廠停電時

全廠突然停電時，工藝系統作緊急停車處理，但轉化爐內溫度不可能立即降下來，而燒嘴保護泵和消防水泵均同時停車，金屬燒嘴無冷卻水保護，很容易損壞。

2.2 消防水有污泥等

由于地理環境的因素，供水站供到公司的水約50%是水庫中水，而公司又沒有對進廠水進行預處理，泥沙、鹽類、藻類及其他微生物等含量較多。若用這種水冷卻金屬燒嘴，泥沙等污物勢必在金屬燒嘴水夾套內沉積，導致金屬燒嘴的水夾套流通面積減少；再者，由于金屬燒嘴外部空間溫度較高，容易導致消防水在金屬燒嘴水夾套內形成水垢，影響金屬燒嘴的換熱效果。

3 金屬燒嘴冷卻系統技術改進

為消除上述存在的問題，保護金屬燒嘴正常使用，公司根據實際情況，對金屬燒嘴冷卻系統進行了技術改進，2008年8月16日，利用停車機會，將改進的管線與系統配管接頭。避免突然停電后等情況高溫介質對金屬燒嘴的危害。

3.1 技改說明

（1）新上一臺事故水槽和一臺氮氣儲罐，當全廠停電或燒嘴保護泵突然跳車不能供水時，利用氮氣儲罐的氮氣壓力將事故水槽內脫鹽水壓入金屬燒嘴內，維持約半小時的時間，為轉化爐停車降溫或處理燒嘴保護泵贏得時間。事故水槽和氮氣儲罐的相關技術參數見表1。

表1 事故水槽和氮氣儲罐的相關技術參數

（2）解除事故消防水閥HS1和HS2與燒嘴保護泵的聯鎖。當事故水槽在緊急情況下不能供水時，則人工啟用消防水冷卻金屬燒嘴。

（3）HS3、HS4、SH5三個閥均采用兩位閥，并與燒嘴保護泵聯鎖，即當燒嘴保護泵停電跳車時，HS3閥自動關閉，HS4閥和HS5閥自動打開。

轉化爐金屬燒嘴冷卻系統技改流程見圖2。

3.2 操作程序

（1）正常生產中，V3閥關閉，事故水槽時刻充滿水，脫鹽水由脫鹽水管來，經HS3閥進入事故水槽，再經V4閥進入燒嘴保護泵，加壓后送入金屬燒嘴，從金屬燒嘴出來的熱水再回到脫鹽水管去脫鹽水預熱器。

當全廠停電或燒嘴保護泵跳車不能供脫鹽水時，HS3閥自動關閉，HS4閥和HS5閥自動打開，利用氮氣壓力將事故水槽內脫鹽水經HS4閥壓入金屬燒嘴，為轉化爐降溫或處理燒嘴保護泵贏得時間。

（2）事故水槽裝有遠傳和現場液位計，通過HS6閥放出槽內氣體，保證在正常生產時時刻充滿水。

（3）V2閥是一臺止回閥，氮氣只能從外管進入，而不能從罐內倒入外管，保證罐內始終充著0.6MPa的氮氣。

圖2 轉化爐燒嘴冷卻系統技改流程示意圖

4 總 結

在不改變轉化爐金屬燒嘴原來冷卻系統流程的情況下，僅上了一臺氮氣儲罐和一臺事故水槽，解決了當全廠突然停電金屬燒嘴無脫鹽水冷卻及燒嘴保護泵跳車使用消防水的情況，避免了金屬燒嘴被損壞的可能，提高了轉化爐金屬燒嘴的安全性，保證了生產系統長周期安全運行。