大型干熄焦水冷套管的應用研究

吳延銳，黃長勝，張 旭，李學峰

（山東鐵雄新沙能源有限公司，山東巨野 274900）

山東鐵雄新沙能源有限公司為進一步提高環保設施配置水平，加強節能措施落實，降低能耗，配套兩組5.5m 搗固焦爐建設了2套190t/h 干熄焦裝置，通過運行3a 來的運行摸索，裝置運行穩定，達到了設置的目標，也創造了大型干熄焦裝置的干熄率和穩定運行的較好水平。

水冷套管作為干熄焦裝置的重要組成部分，在干熄焦焦粉回收系統中，水冷套管冷卻器是對高溫焦粉進行冷卻處理的專用裝置；在使用過程中出現過缺水干燒、內壁結垢腐蝕、冷卻水堵塞、泄漏等不良現象，曾一度成為制約系統運行的瓶頸。為實現安全長周期運行，本工作根據設備構造和實際使用情況進行了多次的改造和探索，實現了大型干熄焦水冷套管在線檢修和長周期安全運行，保證了干熄焦裝置的效益最大化。

1 水冷套管基本參數

1.1 水冷套管結構

水冷套管主要為外管、多個冷卻管式結構，外層通低溫冷卻水，內層是需要冷卻的、800～900℃的高溫焦粉從冷卻套管的上部進入，與外層冷卻水逆流換熱至300℃以下排出。

冷卻套管有進水口、排水口、排氣口和氮氣密封口，其底部設有檢查孔和測溫孔。如圖1所示。

圖1 水冷套管基本結構簡圖

1.2 基本參數

冷卻套管外徑：Φ1 724×12mm，材質Q235-B；總長度L=6 005mm，其中冷卻段長度L=4 500mm；數量：46個；

水冷管：無縫管Φ194×5.0mm，材質20；

焦粉管：無縫鋼管Φ140×9.5mm，材質20；

排水管：無縫鋼管Φ168×5.0mm，材質20；

進排水口接口法蘭：DN50-10。

套管重量：21.7t；

套管數量：4套。

1.3 水冷套管運行中遇到的問題及解決措施

1.3.1 水冷套管的干燒處置

使用初期，由于高溫焦粉溫度高，外套管冷卻水逐漸被加熱，在頂部形成水蒸汽積聚，因不能及時排出集聚的蒸汽，導致水冷套管上部缺水干燒，造成水冷套管內外漏水，直接影響設備使用；水冷套管設計采用循環水冷卻，隨著使用時間的增長，出現個別管道不通暢的情況，造成干燒頂部焊縫出現漏點。

1.3.2 干燒的解決措施

（1）根據水冷套管的結構，將出水管道增高0.5m，增加排氣口，定期排氣，即使出現冷卻管道局部堵塞，還可以利用上部集箱的平衡，防止較長時間的干燒。

（2）優化排灰連鎖設置，在設置料位連鎖的同時加上排灰溫度控制，防止放灰溫度過熱，不超過300℃，減少高溫對下部水冷套管、卸灰閥等設備設施的高溫傷害，延長設備使用壽命。

（3）水冷套管不暢，因循環水結垢、堵塞等問題帶來的冷卻水管道不通暢的問題。結合公司的水質和水源情況，把循環水更換除鹽水，將水冷套管改造成副省煤器同等的作用，一方面，通過管道改造，使用二級除鹽水，除鹽水經過與焦粉換熱后進入除鹽水箱，徹底改善因水質結垢的問題；二是除鹽水經過水冷套管，吸收焦粉的熱量，流量100t/h，除鹽水溫度上升約7℃，達到了熱量回收綜合利用的目的。改造流程如圖2所示。

圖2 利用除鹽水冷卻水冷套管的改造流程簡圖

1.3.3 水冷套管泄漏

水冷套管在運行過程中，受腐蝕、磨損、局部熱應力等影響，容易出現泄漏現象，影響除塵灰外輸和循環氣體中氫氣含量，直接影響干熄焦安全生產。

水冷套管泄漏后，常規的處置方式是停爐檢修或者更換。在常規檢修中，水冷套管作為一個重型構件，長達6m，檢修過程大都是吊裝作業，且由于設計原因，平臺狹小，空間狹窄，起重施工難度大，施工人員密集，存在墜物、撞擊等風險。正常的停爐至少需要72h，置換8h，拆裝堵漏需要8h（按照2～3個漏點計算），若更換至少需要5d，這期間蒸汽損失和環保要求都難以承受。

1.3.3.1 在線水冷套管檢修的實踐

具體過程中，通過觀察孔、上部人孔檢查判斷泄漏點，以選擇檢修方式，率先實踐使用310S 材質盲板，在軟連接處插盲板和干熄爐隔絕在線處理漏點的方法。

1.3.3.2 上部泄漏的處置措施

將1DC 內部的積灰排空，在抽插盲板期間，干熄焦提前控制空氣導入量，通過回流控制T6溫度，盡量選擇在停裝焦期間進行，循環風機轉速保持不變，排焦量不變。盲板安裝后，打開上下人孔，通入壓縮空氣冷卻，關閉進出口水閥門，施工人員穿戴隔熱服進入水冷套管內部堵漏；

當上部膨脹節因為安裝、澆注料等原因無法安裝盲板時，可采取彩鋼瓦制作拱形隔熱防護罩加石棉布隔熱的方式，為檢修提供條件。

1.3.3.3 下部泄漏處置措施

在打開、關閉下部錐斗期間，對空氣導入、回流進行控制，可有效控制T6溫度波動。下部錐斗46個下灰孔，可以采用石棉布封堵，以減少空氣吸入，減少檢修期間對循環氣體控制的影響，必要時，充入一定量的氮氣以維持氧氣含量受控。

2 其他注意事項

水冷套管上部軟連接位置在檢修時要特別注意，不能被澆注料等物料封堵，以便造成無法在上部插入盲板隔離；

盲板材質選用310S 主要原因是考慮上部焦炭高溫，可以重復利用且保證安全。

3 結束語

大型干熄焦水冷套管的運行，通過改造出水管道高度，將水冷套管改裝為副省煤器，在線檢修漏點等方式，有效提高了水冷套管的使用壽命，減少了因檢修停車對生產的影響。在干熄焦裝置作為焦化企業標準配置的時期，干熄焦的穩定可靠運行事關企業的環保和經濟效益，值得同行借鑒。