殼牌氣化爐環形空間溫度波動分析處理

史來順，李建營

(河南龍宇煤化工有限公司，河南永城 476600)

殼牌氣化爐環形空間溫度波動分析處理

史來順，李建營

(河南龍宇煤化工有限公司，河南永城 476600)

介紹了殼牌氣化爐運行期間存在的問題，分析氣化爐環形空間溫度波動的原因，并采取有效措施解決了氣化爐環形空間溫度波動問題。改造完成后，氣化爐保持100%負荷運行，氣化爐環形空間溫度沒有再出現較大波動。

殼牌；氣化爐；環形空間溫度

龍宇煤化工有限公司煤氣化采用殼牌干煤粉氣化技術，氣流床加壓氣化、液態排渣。加壓后的粉煤經高壓N2/CO2氣體輸送至煤燒嘴，與氧氣、蒸汽混合物一起被噴入氣化爐的反應室，在高溫、高壓下瞬間發生反應(爐內溫度達1 600 ℃甚至更高)，生成的合成氣由下至上進入氣化爐爐的激冷段，與激冷氣壓縮機送來的210 ℃合成氣混合，溫度由1 500 ℃陡降至900 ℃，合成氣中夾帶的熔融飛灰也因溫度降低而固化；合成氣通過輸氣管、氣體返回室及合成氣冷卻器換熱段，最后從合成氣冷卻器底部出口排出，溫度降至約340 ℃。氣化反應中產生的渣以液態的形式經氣化爐爐壁向下流入渣池，高溫渣流遇水后崩裂為固態顆粒，出渣池后經破渣機送往渣收集器，再進入渣鎖斗，經撈渣機排至界外。渣池中的水經渣池循環水泵(P- 1401A/B)、渣池水冷卻器(E- 1401A/B)換熱后返回渣池。為控制系統固含量，少量渣水排至初步污水處理系統。

1 存在的問題及原因分析

在2015—2016年運行期間，發現氣化爐環形空間溫度波動較大，并逐漸升高達到跳車值，氣化爐激冷氣流量逐漸下降，氣化爐過熱段壓差13PDI0077上漲，氣化爐被迫停車檢查。停車后打開氣化爐人孔檢查發現：①氣化爐激冷盒百葉窗有1/4出現堵塞，有部分百葉窗燒壞；②氣化爐激冷盒下板部位間隙變大；③氣化爐個別平衡孔出現堵塞；④部分氣化爐內件出現變形，下板有4處出現變形，其中有2處變形比較嚴重；⑤13TI0019B溫度計處有少量積灰。

打開氣化爐人孔檢查發現：高溫合成氣因氣化爐壓力波動后，通過氣化爐下板間隙進入環形空間，從而導致氣化爐環形空間溫度波動；當間隙變大后，合成氣泄漏進環形空間量逐漸變大，溫度上升，最終達到跳車值。導致下板間隙變大原因是：①氣化爐開車前期，水汽升溫過快，氣化爐內氣體流動性小，造成氣化爐內部受熱不均勻，氣化爐內件膨脹不均勻，從而導致下板間隙變大；②氣化爐點火成功后，水汽系統升溫升壓和氣化爐升壓過快，由于氣化爐內件膨脹不同，導致下板間隙變大；③氣化爐平衡孔出現堵塞，導致氣化爐爐內與環形空間內壓力無法平衡，當壓力波動時，合成氣會進入氣化爐環形空間內，進而溫度出現波動；④激冷氣壓縮機防喘振閥內漏，導致部分激冷氣流量減少，部分激冷盒堵塞，激冷氣分布不均勻，進而燒壞激冷盒。

氣化爐環形空間溫度設計有跳車聯鎖，氣化爐環形空間溫度波動容易造成以下危害：①氣化爐外殼鼓包變形，損壞氣化爐；②燒壞環形空間內激冷盒、水冷壁管線和其他內件，若環形空間內設備燒壞，因環形空間內位置比較狹小，故維修時不方便，維修時間較長，維修費用較高。

2 處理措施

殼牌氣化爐環形空間溫度運行時不能超過350 ℃，溫度高會影響氣化爐使用壽命；氣化爐壓力為3.9 MPa，若氣化爐外殼溫度高，易發生氣化爐變形甚至爆炸。由于氣化爐環形空間溫度逐漸升高，已影響氣化爐的安全運行，須根據氣化爐實際情況采取以下措施保證其安全穩定運行。

(1)通過新增調節閥HV0009在氣化爐頂部A10人孔處增加高壓N2/CO2管線，氣化爐在開車或運行時，微開高壓N2/CO2氣體閥門，將高壓N2/CO2氣體補入氣化爐環形空間內，保證氣化爐環形空間內壓力略高于爐內壓力，這樣可防止合成氣進入氣化爐環形空間內，避免出現環形空間溫度波動。

(2)氣化爐開車前、水汽升溫時應緩慢，嚴格按照設計升溫速率(<6 ℃/h)進行，同時升溫期間結合13TI0054和13TI0057的溫度指示，嚴格控制氣化爐內外溫差在75 ℃以內。

(3)對激冷氣壓縮機防喘振閥13FV0011進行拆除，并加盲板盲死，防止因防喘振閥內漏而使激冷氣量降低燒壞激冷盒。

(4)從氣化爐安全閥13PSV0010引1股高壓N2/CO2管線通入到下板間隙處，形成氣封，防止合成氣進入氣化爐環形空間。

(5)對氣化爐激冷盒下部間隙用填料進行塞填，再加固1層耐火材料層，防止合成氣進入氣化爐環形空間。

3 改造效果

改造前，氣化爐環形空間溫度的波動特別大，溫度逐漸上漲。氣化爐改造后，于2016年1月25日開車以來，氣化爐保持100%氧負荷運行，環形空間溫度沒有再出現較大波動，也沒有上漲，說明本次殼牌氣化爐改造效果是很明顯的。

通過對氣化爐進行技術改造和采取相關防范措施之后，氣化爐的運行情況達到了預期的高負荷穩定運行，具體體現在以下幾個方面：①通過增加氣化爐環形空間高壓N2/CO2吹掃氣后，不僅很好穩定了環形空間溫度波動，而且也將甲醇廠富余CO2綜合利用，避免CO2壓縮機出口放空造成環境污染及浪費；②壓縮機出口防喘振閥門取消后，未對壓縮機的啟動和運行造成影響，同時確保了去氣化爐激冷氣流量的穩定，防止激冷盒過熱損壞；③氣化爐環形空間溫度波動問題解決之后，大大減少了氣化爐檢修次數，保證氣化爐本質安全，避免氣化爐核心部件的損傷，這是氣化爐安全穩定運行的關鍵。

4 結語

殼牌氣化爐是一種先進的干煤粉加壓氣化爐，該技術的主要特點是：煤種適應性廣，碳轉化率高達99%以上，產品中甲烷含量極低，煤氣中有效成分達90%左右，氧耗低。由于氣化爐設備結構復雜，因此對設備維護檢修可借鑒經驗較少，只有靠自我分析來改造。隨著國內同類裝置運行記錄的不斷刷新，證明殼牌煤氣化在國內應用前景還是很好的。

史來順(1984—)，男，助理工程師，從事現代煤化工生產技術管理工作；shilaishun@126.com。

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