高溫高壓等特殊工況溫度解決方案

摘 要：本文介紹了氣化爐的種類，氣化爐溫場(chǎng)特點(diǎn)，并提出了測(cè)溫的解決方案。

關(guān)鍵詞：氣化爐；工況特點(diǎn)；解決方案

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.215

在對(duì)當(dāng)前氣化爐技術(shù)工藝的研究過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)如何做好生產(chǎn)過(guò)程中爐體溫度準(zhǔn)確測(cè)量和控制工作，確保其在技術(shù)要求范圍內(nèi)合理工作，是當(dāng)前氣化爐技術(shù)控制的主要內(nèi)容。這一技術(shù)實(shí)踐工作的開展，對(duì)于氣化爐的應(yīng)用壽命，以及企業(yè)安全管理與環(huán)境保護(hù)工作的開展都有著十分重要的意義。在企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，煤化工行業(yè)一般采用的氣化爐主要為德士古、殼牌氣化爐。而在石化行業(yè)中我們所采用的一般是加氫反應(yīng)器、合成塔和轉(zhuǎn)化爐等設(shè)備的配套組合設(shè)備。這些設(shè)備在溫度測(cè)試技術(shù)與設(shè)備技術(shù)實(shí)踐中，一般都具有較為復(fù)雜的特殊性特點(diǎn)。所以我們針對(duì)這一問(wèn)題，開展了技術(shù)實(shí)踐研究，為這一技術(shù)的應(yīng)用提供研究支持。

煤化工行業(yè)中實(shí)踐工作技術(shù)分析：在實(shí)踐研究過(guò)程中，我們分別以德士古、殼牌，兩種在煤化工行業(yè)中最為常見品牌的氣化爐，開展實(shí)踐工作技術(shù)研究，為整體研究工作提供數(shù)據(jù)支持。

1 德士古氣化爐實(shí)踐研究

1.1 主要運(yùn)行技術(shù)數(shù)據(jù)及問(wèn)題分析

在實(shí)踐研究中，我們對(duì)德士古急冷流程、全廢鍋流程性氣化爐產(chǎn)品進(jìn)行分析。這一氣化爐產(chǎn)品在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，技術(shù)特點(diǎn)主要包括了以下幾點(diǎn)：一是高溫、高壓；二是氧化性和還原性氣氛共存；三是具有溫度壓力驟變等特殊工藝技術(shù)。在實(shí)際的氣化爐運(yùn)行過(guò)程中，其主要的技術(shù)數(shù)據(jù)包括了以下內(nèi)容。首先在燃燒過(guò)程中，燃燒室溫度數(shù)據(jù)為l350～1500℃，其操作壓大約為8.7 MPa。其次在燃燒過(guò)程中，產(chǎn)生的氣體具有氧化性與還原性較強(qiáng)的特點(diǎn)。最后實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，煤灰的熔點(diǎn)大約為1340℃左右。

這一爐體在實(shí)際工作中主要技術(shù)問(wèn)題出現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：一是燃燒室殼體與內(nèi)襯耐火磚在運(yùn)行中容易出現(xiàn)相互剪切的情況。二是在實(shí)際運(yùn)行中爐體內(nèi)沖刷磨損極為嚴(yán)重，進(jìn)而使?fàn)t體出現(xiàn)逐漸減薄的情況，影響氣化爐的整體壽命。

1.2 溫度測(cè)試裝置性能要求分析

為了達(dá)到以上的技術(shù)要求，我們對(duì)氣化爐溫度測(cè)試裝置的要求如下：能承受1 600℃以上溫度以及8.7 MPa壓力；具有較好的抗氧化與還原性氣體腐蝕；具有較好的可調(diào)節(jié)控制性，對(duì)爐體厚度變化和扭曲剪切的情況具有適應(yīng)性要求。

1.3 實(shí)踐技術(shù)方案

在實(shí)際的溫控技術(shù)研究中我們發(fā)現(xiàn)，氣化爐可調(diào)防振熱電偶技術(shù)可以很好地實(shí)現(xiàn)以上的技術(shù)要求。第一是采用了自動(dòng)調(diào)整測(cè)溫裝置。在實(shí)際應(yīng)用中，這一技術(shù)采用了可調(diào)防振技術(shù)理念，在氣化爐爐壁變薄的過(guò)程中，熱電偶可以在技術(shù)控制范圍內(nèi)完成自動(dòng)調(diào)節(jié)，保證溫度測(cè)量部件處于測(cè)溫的最佳位置。同時(shí)電偶裝置在爐體發(fā)生剪切狀況時(shí)，其萬(wàn)向轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)可以保證測(cè)溫裝置進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整旋轉(zhuǎn)，保證測(cè)溫裝置保持在正確位置上。這種技術(shù)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，可以很好地保證測(cè)溫裝置在工作過(guò)程中，避免因爐體內(nèi)部剪切問(wèn)題造成測(cè)溫裝置折斷的情況出現(xiàn)。第二是采用了先進(jìn)的材料技術(shù)。在這一技術(shù)實(shí)踐中，我們采用了進(jìn)口碳化硅材料，作為保護(hù)管的制作材料。這一材料具有以下優(yōu)勢(shì)。首先其可以在1750℃溫度狀態(tài)下保持穩(wěn)定狀態(tài)，且其與氧化鋁等物質(zhì)相比較具有良好的導(dǎo)熱性，其次是這一材料的硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他類似材料，具有良好的物理性能；最后是這一材料因其結(jié)晶微小，經(jīng)過(guò)氣體壓力測(cè)試其氣體密封性極強(qiáng)。這就使得這一材料在實(shí)際的應(yīng)用中，和好的減輕氧化氣體與還原性氣體對(duì)測(cè)量裝置內(nèi)部的腐蝕性。這是因?yàn)檫@一技術(shù)具有以上優(yōu)勢(shì)，保障了其測(cè)溫設(shè)備在復(fù)雜環(huán)境狀態(tài)下的正常使用。

2 殼牌氣化爐實(shí)踐研究

2.1 主要運(yùn)行技術(shù)問(wèn)題分析

在殼牌氣化爐的實(shí)際應(yīng)用調(diào)研中我們發(fā)現(xiàn)，這一氣化爐設(shè)施受到其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)影響，造成了爐體溫度不能直接測(cè)定的問(wèn)題出現(xiàn)。在實(shí)際的爐體運(yùn)行中，這一問(wèn)題的出現(xiàn)主要是因?yàn)?，氣化爐內(nèi)因結(jié)構(gòu)問(wèn)題形成了“環(huán)形空間”，而這種環(huán)形空間的的存在容易造成殼體超溫的情況出現(xiàn)。所以在實(shí)際運(yùn)行中，技術(shù)人員只能通過(guò)間接方法實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量與控制過(guò)程。如通過(guò)間接手段，包括以“環(huán)形空間”水冷壁的溫度為參考，進(jìn)行溫度的分析測(cè)量是我們經(jīng)常采取的工作方法。所以在這類氣化爐溫度測(cè)試中，我們一般采用多點(diǎn)采集的測(cè)量方式。利用綜合測(cè)試分析的方式測(cè)了解爐體是否正常運(yùn)行。

2.2 溫度測(cè)試裝置性能要求分析

在對(duì)這一結(jié)構(gòu)氣化爐的實(shí)際使用情況進(jìn)行分析后，我們對(duì)其溫度測(cè)試裝置提出了以下要求。一是這一裝置在實(shí)際應(yīng)用中必須具有抗受2MPa以上的壓力，同時(shí)在1500℃溫度下可以正常工作。二是因?yàn)檫@一氣化爐具有較為靈活與復(fù)雜的使用性，所以溫度測(cè)試裝置應(yīng)具有較為方便的拆卸、更換功能。三是在實(shí)際應(yīng)用中，溫度測(cè)試裝置必須多點(diǎn)式測(cè)試功能的要求。

2.3 實(shí)踐技術(shù)方案

在實(shí)際的技術(shù)實(shí)踐中，我們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)以上的技術(shù)要求，采用了多點(diǎn)可抽芯阻漏式氣化爐專用熱電偶技術(shù)方案，開展了溫度測(cè)試技術(shù)保障工作。

一是在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們?cè)跔t體內(nèi)設(shè)置了3至4個(gè)溫度測(cè)試點(diǎn)，利用多點(diǎn)式熱電偶測(cè)溫裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)爐體內(nèi)不同點(diǎn)位的同時(shí)測(cè)溫要求。

二是在安裝過(guò)程中，我們根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)，使用特制的法蘭安裝部件進(jìn)行測(cè)溫裝置的安裝工作。在實(shí)際安裝過(guò)程中，這一部分測(cè)溫裝置與測(cè)溫的主體部分采用了可分離結(jié)構(gòu)安裝。這一技術(shù)方法的采用保證了法蘭一次性安裝完成后，在測(cè)溫裝置的日常的維修與養(yǎng)護(hù)中，只需要部分更換配件，提高了測(cè)溫裝置安裝的靈活性。同時(shí)測(cè)溫裝置中大部分是可獨(dú)立更換的配件，維修中可以單獨(dú)替換，減少了測(cè)溫設(shè)備的維護(hù)成本，提高了工作效率。

三是在設(shè)備運(yùn)行中，在爐內(nèi)介質(zhì)中存在著較多的腐蝕性物質(zhì)，所以我們?cè)跍y(cè)溫設(shè)備制作中采用了具有較高抗腐蝕性的Incoloy、Inconel以及Inconel600合金，確保復(fù)雜環(huán)境下測(cè)溫設(shè)備的正常使用。

四是為了提高測(cè)溫裝置的密封性，在在實(shí)際設(shè)計(jì)中采用了多級(jí)阻漏的密封結(jié)構(gòu)技術(shù)。這一技術(shù)的采用保證了爐體“環(huán)形空問(wèn)”內(nèi)存在著的高溫高壓氣流不出現(xiàn)泄漏問(wèn)題，保證了氣化爐設(shè)計(jì)中的安全與環(huán)保理念的實(shí)現(xiàn)。

作者簡(jiǎn)介：吳磊（1971-），男，四川開江人，工程師。