Texaco廢鍋流程氣化爐死區超溫的分析探討

隋志濤， 馬樂波

(神華寧夏煤業集團甲醇分公司，寧夏 銀川 750411)

Texaco廢鍋流程氣化爐死區超溫的分析探討

隋志濤， 馬樂波

(神華寧夏煤業集團甲醇分公司，寧夏 銀川 750411)

神華寧煤集團甲醇廠的Texaco全廢鍋流程氣化裝置是國內首套煤化工節能示范裝置，在該裝置運行的9年時間里，通過一系列技術手段解決了輻射廢鍋結渣、對流廢鍋出口溫度高等影響裝置穩定運行的關鍵問題，但在系統運行過程中，仍會出現氣化爐死區超溫的情況，影響裝置的長周期運行。就該廢鍋流程氣化爐死區溫度上漲的原因進行探討，分析主要是由于高溫工藝氣反串導致，從保護氣壓力、膨脹節、密封板和水冷壁鰭板的角度對原因進行了分析，同時，根據多年的運行經驗提出了合理的處理措施，提高了裝置的運行水平。

廢鍋流程氣化爐;死區;超溫

引言

1998年，北京首都鋼鐵公司當時出于向北京市民提供城市煤氣的考慮，從意大利CTIP公司購進3套煤氣化系統(包括美國Texaco公司氣化爐和新加坡Syngas公司冷卻器系統)。后來，因為有了天然氣供應和其他一些原因，政府下令終止該項目，所有設備處于長期閑置狀態。2004年，隨著寧夏回族自治區一號工程寧東能源化工基地的開工建設，寧夏煤業集團從北京將該成套設備購進，作為化工基地的第一個開工建設項目(25萬t/a煤制甲醇)，并在下游連接甲醇生產裝置。這套氣化裝置采用美國Texaco公司的早期全廢鍋流程技術。裝置于2007年6月順利投產，至今已運行9年時間，在此過程中，通過廢鍋結構改進、生產運行控制等方法解決了輻射廢鍋結渣、對流廢鍋出口溫度高等限制廢鍋流程氣化爐運行的瓶頸問題，使廢鍋流程氣化爐運行水平逐漸提高，單臺氣化爐的平均運行周期達到70 d，最長運行周期達到了169 d;但在氣化爐運行過程中，仍會出現死區超溫的情況，嚴重時會對設備本體造成損傷，并影響裝置的長周期穩定運行。本文對該氣化爐運行時死區溫度上漲的原因進行分析探討，同時，依據多年的運行經驗提出了解決方案。

1 死區的結構

氣化工藝氣的降溫和洗滌一般分為廢鍋流程與激冷流程，二者的不同點在于工藝氣離開燃燒室后的冷卻方式不同，激冷流程使用大量的激冷水對工藝氣進行直接接觸冷卻，而廢鍋流程的下部則是連接輻射廢鍋，輻射廢鍋內部安裝有環形的水冷壁，依靠水冷壁內的高壓鍋爐水將高溫工藝氣與灰渣進行輻射冷卻，同時，水冷壁吸收熱量后副產高壓蒸汽用于發電或其他的生產需要。從節能的角度看，廢鍋流程更加環保，熱量回收和利用更加充分［1－2］。

神寧集團25萬t/a氣化裝置的輻射廢鍋內部采用雙層環形水冷壁設計，外層水冷壁與輻射廢鍋殼體之間以及喉管與氣化爐殼體之間的部位叫作“死區”。為避免殼體超溫，死區的溫度要求控制較低，一般要求在380℃以下。因此，為防止死區超溫，在死區內部設置了死區保護氣，保護氣來源于后工段的高壓、低溫氣體，避免氣化爐及廢鍋內的高溫氣體反串至死區，同時，為防止保護氣進入死區后造成死區壓力過高，使水冷壁前后壓差過大導致水冷壁損壞變形，在死區與輻射廢鍋通道間又設計了平衡孔，以平衡死區與輻射廢鍋通道間的壓力。

2 死區超溫的原因分析及處理方法

死區內設有測溫熱電偶，并帶有高溫聯鎖，當死區溫度達到380℃報警，達到430℃時氣化系統聯鎖跳車。神華寧煤25萬t/a甲醇氣化裝置自2007年運行以來，死區溫度經常出現偏高，導致氣化爐停車或跳車的現象。死區溫度上漲的直接原因就是氣化爐燃燒出來的1 200℃高溫工藝氣體竄入死區內部，導致死區溫度上漲。

如圖1所示，正常狀態下各區域的壓力等級為P3＞P1＞P2，即，死區保護氣壓力要高于爐內壓力，保護氣通過平衡孔進入輻射廢鍋第一通道，隨工藝氣一起通過二次通道后離開輻射廢鍋。所以，當第一通道壓力P1大于死區壓力P3時，1 200℃的高溫氣體就會反竄至死區，導致死區溫度上漲。

根據神寧集團25萬 t/a甲醇項目氣化裝置9年來的運行經驗分析，導致工藝氣反竄至死區的原因主要有以下幾點:

1)死區保護氣壓力不足或保護氣管線不暢，導致死區內保護氣不足，壓力下降，造成高溫工藝氣竄入死區。一般此種情況發生的幾率較小，且較容易排查。解決的辦法就是提高吹灰氣壓力、疏通保護氣管線，保證死區有足夠的保護氣量即可。

圖1 廢鍋結構及死區部位示意圖

2)死區與輻射廢鍋通道間的隔離失效，使高溫工藝氣與死區保護氣互竄，造成死區溫度上漲。主要包括以下幾種情況:

a)喉管部位的膨脹節發生部分破損，無法隔絕高溫工藝氣與死區，使高溫工藝氣通過膨脹節進入死區。出現該情況時必須通過系統停車檢修，更換或修補破損的膨脹節。

b)死區密封板和最外層水冷壁的鰭板都用以隔絕死區和第二通道，但是，當死區密封板或水冷壁鰭板出現破裂或高溫損傷后就會形成泄漏點，死區內部的保護氣將通過該泄漏點進入到二次通道內，使死區壓力P3=P2＜P1，此時，高溫工藝氣就會通過該泄漏點以及平衡孔竄入死區，使死區溫度上漲，這是死區超溫最可能發生的情況。當出現該類情況時，可臨時采取增加死區保護氣的措施，以消除泄漏造成死區壓力下降的影響，但最終解決辦法還需要待氣化爐系統停車后進行檢查和消除漏點。

3 結論

1)Texaco廢鍋流程氣化爐死區溫度超溫的問題，在裝置運行一段時間后，隨著設備疲勞會逐漸出現，嚴重時可能導致氣化系統無法正常運行。

2)Texaco廢鍋流程氣化爐死區超溫的主要原因是由于密封處出現破損而泄漏導致，當泄漏量較小時，可以通過增大保護氣壓力的方式維持運行;當泄漏量較大時，必須進行系統停車，對泄漏點進行檢修處理。

3)神華寧煤集團25萬t/a甲醇氣化裝置運行9年來，通過不斷的摸索和技術改造，逐步解決了死區溫度上漲的問題，使系統達到了滿負荷、長周期、安全穩定運行，也為全廢鍋流程在煤氣化領域的應用提供了寶貴的實踐經驗。

［1］邵群穎，董宏海，江涌，等.全球第一套以德士古煤氣化技術建設的聯合循環發電裝置Tampa電力公司Polk電站的運行狀況［J］.化肥工業，2000，27(6):27－25.

［2］李戰學，韓喜民，孟令兵，等.水煤漿水冷壁氣化技術綜述［J］.中氮肥，2012(2):7－10.

Analysis of over－temperature in dead zone of Texaco waste boiler process gasifier

SUI Zhitao，MA Lebo

(Methanol Company，Shenhua Ningxia Coal Industry Group，Yinchuan Ningxia 750411，China)

Texaco waste boiler process gasifier device in methanol plant of Shenhua ningxia coal group is the first coal chemical energy－saving demonstration device.In 9 years of the device operation，through a series of technical means，key issues that affect stable operation of the device such as radiation waste boiler slagging，high temperature in convection waste boiler outlet are solved.But in the process of system operation，the over－temperature in dead zone of gasifier could appear，reducing long－term operation of the device.In this paper，the reason of temperature rise in dead zone of waste boiler gasifier are discussed，which is mainly due to gas flow in high temperature process，and the reasons are analyzed from aspects of protective gas pressure，expansion joint，sealing plate and water cooling fin plate.According to the operation experience of many years and the reasonable treatment measures are put forward to improve the operation level of the device.

waste boiler process gasifier;dead zone;over－temperature

TQ054

A

1004－7050(2016)06－0080－03

10.16525/j.cnki.cn14－1109/tq.2016.06.24

2016－08－03

隋志濤，男，1984年出生，2007年畢業于中國礦業大學，本科，助理工程師，主要從事煤氣化方面工作。