以風險檢驗為基礎(chǔ)的GE水煤漿氣化裝置應用研究

蔡昂 楊昊(南京誠志清潔能源有限公司， 江蘇 南京 210048)

以風險檢驗為基礎(chǔ)的GE水煤漿氣化裝置應用研究

蔡昂 楊昊(南京誠志清潔能源有限公司， 江蘇 南京 210048)

對于煤氣化裝置，其在當前的整個煤化工產(chǎn)業(yè)中占據(jù)著非常重要的地位，同時也是各種煤基化學品以及液體燃料等的重要基礎(chǔ)工藝。在當前我國的煤氣化裝置中，大部分的企業(yè)對于裝置的腐蝕情況還沒有進行系統(tǒng)的總結(jié)和整理，這使得我國的煤氣化裝置在應用的過程中非常容易出現(xiàn)腐蝕和失效等情況，影響煤氣化裝置的正常應用。本文以風險檢驗(RBI)為基礎(chǔ)對當前的GE水煤漿汽化裝置進行檢驗，同時制定對應的日常檢驗對策。

RBI；GE水煤漿氣化裝置；失效機理

0 引言

基于風險的檢驗技術(shù)是一種針對特殊裝備，為了保證其使用的安全性和經(jīng)濟性而制定的一種檢驗方法，這種檢驗方法能夠?qū)υO(shè)備使用過程中可能出現(xiàn)的危險進行提前的預防和檢測，通過這種裝置的應用，其能夠?qū)Ξ斍暗腉E水煤漿氣化裝置使用中的安全隱患以及腐蝕問題等進行提前檢測。

1 GE水煤漿氣化腐蝕情況分析

對于水煤漿氣化裝置，其在使用過程中會發(fā)生腐蝕問題，下面對其進行簡單的分析：首先，水煤漿的固液混合相管線，特別是對于水煤漿的出口管線，由于其釋放的水煤漿壓力較大，加上物質(zhì)本身的固液混合特性，導致其對出口管線具有較強的沖蝕作用。然后是黑水和灰水系統(tǒng)管線，對于這些管線中的物質(zhì)，其富含氨和硫化氫等物質(zhì)，這些物質(zhì)溶于水中呈現(xiàn)酸性，對管道具有較強的腐蝕性。最后則是渣水處理系統(tǒng)以及激冷水處理系統(tǒng)，這兩個系統(tǒng)中的水含有大量的固體顆粒，其中的水傳輸時會對管道產(chǎn)生沖蝕。

2 煤氣化裝置的腐蝕情況

對于煤氣化裝置，在進行生產(chǎn)時主要原材料是煤以及石油焦等，在煤中含有少量的灰分和水分，而在石油焦中則還有一定量的硫和金屬等，生產(chǎn)的過程中，裝置的洗滌塔頂部管道會出現(xiàn)腐蝕，此外還有氣化系統(tǒng)的高溫部位，會受到煤和石油焦中的硫化氫等物質(zhì)的腐蝕。

對于水煤漿氣化反應，在反應的過程中會合成具有酸性的硫化氫等物質(zhì)，這些物質(zhì)在整個循環(huán)系統(tǒng)中一直處于較為潮濕的環(huán)境下，從而導致氣體溶于水分形成酸性液體，這些酸性液體會對氣化裝置造成酸性腐蝕，此外還有奧氏體不銹鋼的氯離子應力在腐蝕的情況下會出現(xiàn)開裂問題。

在氣化反應完成之后，會形成煤渣，這些渣子需要通過氣化爐的下部進入到渣水處理系統(tǒng)中進行處理，而留下的固體顆粒物則會被運輸和處理。對于黑水，含有大量的硫化氫以及銨離子，這些物質(zhì)溶解在水中會使水的酸性提高，從而造成黑水酸性提高，因此，對于氣化系統(tǒng)的黑水閃蒸系統(tǒng)以及渣水處理系統(tǒng)，在生產(chǎn)的過程中也可能會出現(xiàn)酸性腐蝕情況。

3 煤氣化裝置的失效原理介紹

對于煤氣化裝置，在當前常見的失效形式主要為內(nèi)部腐蝕減薄和應力腐蝕開裂等，具體內(nèi)容為：首先是對于固液相沖刷腐蝕，這種腐蝕情況在氣化裝置中主要出現(xiàn)在進料位置處和黑水系統(tǒng)中，這些位置中包含了反應中的液體和固體兩種物質(zhì)，固液混合料在運輸和攪拌的過程中會對設(shè)備造成沖刷腐蝕。然后是高溫硫?qū)е碌脑O(shè)備腐蝕問題，對于這種情況，在設(shè)備反應溫度較高的部分都會出現(xiàn)腐蝕問題，這是由于硫在高溫的情況下會對設(shè)備中的鋼等造成腐蝕。然后是酸性水的腐蝕，這種腐蝕問題主要是由于氣化反應中生成的硫化氫物質(zhì)同反應爐內(nèi)的水分融合，形成酸性液體，該液體本身具有較強的酸性腐蝕性，在經(jīng)過設(shè)備中的管道以及相關(guān)反應裝置時會對設(shè)備造成腐蝕，常見的有渣水處理單元以及黑水閃蒸單元等。此外還有外部腐蝕問題，這一問題主要是因為氣化裝置在空氣中受到大氣中氧氣等的腐蝕和氧化，此外還有管道同外部接觸位置，其在水蒸氣和空氣的作用下逐漸發(fā)生腐蝕問題等，造成設(shè)備的泄漏等，影響設(shè)備的正常使用。

4 煤氣化裝置風險評估

通過催化裂化裝置的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對整個GE水煤漿氣化裝置的整體風險進行評估，掌握不同時間點的風險分布矩陣，然后根據(jù)矩陣對不同時間點內(nèi)不同裝置的風險進行分類整理，了解裝置的總體風險情況。

通過本次研究可以發(fā)現(xiàn)，在GE水煤漿氣化裝置中，其關(guān)鍵設(shè)備是氣化爐和洗滌塔，對于這些設(shè)備的風險評估需要進行重點關(guān)注。根據(jù)數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，在當前的時間點，煤氣化裝置中的汽化爐以及燃燒室處于中高風險，而對于汽化爐的下部，其處于中風險，汽化爐的上升筒則處于低風險等。對于這種情況，其主要是因為汽化爐內(nèi)的溫度較高，對內(nèi)部元件的質(zhì)量要求較高，但對于汽化爐的上升筒和下降筒，其內(nèi)部大部分為硫化氫物質(zhì)，這種物質(zhì)在高溫的情況會對筒壁造成嚴重的腐蝕。而對于洗滌塔和高壓閃蒸罐的頂端，由于其全部為氣態(tài)物質(zhì)，容易發(fā)生爆炸等情況，加上內(nèi)部的硫化氫氣體對人體有害，其出現(xiàn)問題后會造成非常嚴重的后果。

5 結(jié)語

綜合上所述，通過對GE水煤漿氣化裝置的腐蝕情況進行確認，結(jié)合裝置潛在失效機理，加上RBI技術(shù)的應用，能夠?qū)φ麄€裝置的風險進行較為準確的判斷，在生產(chǎn)的過程中對這些內(nèi)容進行重點關(guān)注，結(jié)合相關(guān)的防腐蝕建議和措施，提高GE水煤漿氣化裝置的安全生產(chǎn)。

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