德士古氣化爐下降管的損壞原因及預(yù)防

1、德士古氣化爐下降管的損壞原因及預(yù)防第40卷第1l期2011年11月遼寧化工liaoningchemicalindustryvo1.40.no.11november,201l德士古氣化爐下降管的損壞原因及預(yù)防倪龍宇(神華包頭煤化t分公司,內(nèi)蒙古包頭014010)摘要:分析德士古氣化爐中的激冷室的工藝狀況,再結(jié)合某廠德士古氣化爐的實(shí)際生產(chǎn)情況分析下降管的損壞原因及其避免手段.關(guān)鍵詞:德士古氣化爐;下降管;激冷室;錐底磚;損壞中圖分類號(hào):tq530文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:a文章編號(hào):1004-0935(2011)11-1191-03自上世紀(jì)80年代末開(kāi)始,德士古氣化技術(shù)就在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用,該技術(shù)碳轉(zhuǎn)化率高

2、,環(huán)境污染小,生產(chǎn)穩(wěn)定,設(shè)備已基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化.但從國(guó)內(nèi)德士古多年的運(yùn)行情況看,問(wèn)題還存在很多,本文主要就下降管的損壞問(wèn)題及其避免手段進(jìn)行探討.1德士古氣化激冷室結(jié)構(gòu)及工藝過(guò)程氣化爐分為燃燒室和激冷室兩個(gè)部分,激冷室在燃燒室的下面.燃燒室下面由錐底與激冷室相隔開(kāi),之問(wèn)的通道稱之為渣口.再往下就是激冷環(huán),激冷環(huán)用法蘭固定在錐底上,激冷環(huán)的下部用焊接方式與下降管相連接.下降管的外面是上升管,并且與下降管同心,在上升管的頂部有個(gè)斜向下的傘形折流擋板,并且固定在燃燒室的錐底上.在燃燒室反應(yīng)生成的高溫合成氣及其熔渣,飛灰通過(guò)渣口進(jìn)入到激冷環(huán)和下降管,激冷環(huán)內(nèi)噴出的激冷水沿著下降管的壁上形成一層均勻的水膜,

3、將合成氣溫度由1300o二左右逐步下降至250左右.合成氣和熔渣在下降管的引導(dǎo)下沿著鋸齒型的出口進(jìn)入激冷室的液位中,合成氣被分割成細(xì)小的分支后在激冷室中最終鼓泡上升,熔渣則在激冷室中沉降至底部的收渣部分.上升的合成氣和一部分飛灰在上升管的引導(dǎo)下被送出激冷室,一部分飛灰和水分在折流擋板的作用下又回落到激冷室內(nèi).2下降管損壞的原因分析神華包頭煤化工分公司一共7臺(tái)氣化爐,5開(kāi)2備.操作壓力6.5mpa,操作溫度13001400,氣化爐尺寸3.2mx3.8m,單爐投煤量1500t/d,生產(chǎn)能力達(dá)到530000m(co+h)/h,總投資17.8億.不論是整體生產(chǎn)能力還是單爐的實(shí)際尺寸和整體投資都是目前國(guó)

4、內(nèi)最大的德士古氣化裝置.自從2010年8月開(kāi)車成功到現(xiàn)在,所有的7臺(tái)氣化爐都經(jīng)歷了實(shí)際生產(chǎn),并暴漏出一些問(wèn)題.2011年4月至5月,先后有4臺(tái)氣化先后發(fā)生了下降管變形,破裂,燒穿損毀的事故.報(bào)廢了1根下降管,修補(bǔ)了3根,影響了系統(tǒng)的正常運(yùn)行,并造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失.2.1激冷環(huán)的影響激冷環(huán)是德士古氣化爐的主要內(nèi)件之一,價(jià)格昂貴,它的主要作用就是通過(guò)水腔和內(nèi)圈間的36個(gè)小孔向下降管噴射一層均勻的水膜,來(lái)保護(hù)下降管不被高溫氣體和熔渣損毀.其結(jié)構(gòu)如圖1.絲堵激冷環(huán)上圈注水孔激冷環(huán)內(nèi)圈.圖1激冷環(huán)與下降管結(jié)構(gòu)示意來(lái)自碳洗塔的激冷水進(jìn)入激冷環(huán),溫度在220左右,當(dāng)水質(zhì)惡化時(shí),會(huì)堵塞激冷環(huán)的小孔.從而會(huì)造

5、成部分44l激冷水量不足,高溫下激冷環(huán)的內(nèi)圈會(huì)慢慢產(chǎn)生裂紋,下降管的水分布也遭到破壞.下降管在這種工況下,就會(huì)逐漸有熔渣結(jié)疤,產(chǎn)生高溫區(qū),逐漸使下降管變形甚至破裂.另外,當(dāng)水中雜質(zhì)多時(shí),在長(zhǎng)時(shí)間的沖刷下,激冷環(huán)會(huì)產(chǎn)生很收稿日期:2011一o617作者簡(jiǎn)介:倪龍宇(1979-),男,助理工程師,安徽淮南人,1997年畢業(yè)于安徽淮南化學(xué)工程學(xué)校(現(xiàn)安徽理工大學(xué)),一直從事德士古氣化的生產(chǎn)與管理工作.e-mail:79946500.1192遼寧化工多孔洞,同樣會(huì)破壞下降管的水分布.2_2激冷水的影響激冷水的多少直接決定了下降管上水膜的厚度,當(dāng)氣化爐在低負(fù)荷下運(yùn)行時(shí),合成氣氣體流速減慢,激冷水量可以保

6、持低一點(diǎn);但當(dāng)氣化爐在高負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)或者高爐溫操作時(shí),激冷水量一定要相應(yīng)加大才能保證水膜的厚度,否則高溫將會(huì)造成下降管變形.實(shí)踐證明,神華包頭煤化工分公司氣化爐滿負(fù)荷時(shí),激冷水量要保持在350m.左右才能滿足要求,而在投料初期低負(fù)荷的情況下,一般>220m就能滿足要求.激冷水中的ph值高低也是影響因素之一,當(dāng)ph值成堿性的話易使設(shè)備管線等結(jié)垢,一方面影響了激冷水泵的打量,另一方面會(huì)堵塞激冷環(huán).另外激冷水中的灰分,雜質(zhì)的多少也是其因素,水中的灰分和雜質(zhì)主要來(lái)自于合成氣中的洗氣沉降下來(lái)和渣水系統(tǒng)未沉降處理干凈又送回碳洗塔這么兩部分.雜質(zhì)高了,對(duì)激冷環(huán)的沖刷和堵塞都是會(huì)直接傷害到下降管的.2.

7、3燒嘴的影響氣化爐的燒嘴在裝配,吊裝,或者長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行造成噴嘴磨損后,都可能使燒嘴的張角增大.一部分的煤漿燃燒很不完全就已經(jīng)成熔渣排下了,無(wú)形中造成了灰渣量增大,長(zhǎng)期在這種工況下,一旦有熔渣掛在下降管,水膜就被破壞了,下降管也會(huì)隨之損壞.2.4氣化爐錐底磚的影響氣化爐錐底磚在渣口的下面,燃燒室的底部,它的主要作用就是保護(hù)激冷環(huán)和下降管.神華包頭煤化工分公司氣化爐錐底磚一共有7層,當(dāng)?shù)?層的錐底磚(t1903)磨損時(shí),渣口隨之增大,氣體流速減緩,熔渣流速也減緩,而且容易在此處堆積.當(dāng)熔渣堆積到一定程度突然下落時(shí),易在下降管上掛壁甚至結(jié)疤,從而造成下降管的損壞.當(dāng)錐底磚磨損更為嚴(yán)重時(shí),將會(huì)使激冷環(huán)直

8、接暴露在熔渣的沖刷下,直接造成激冷環(huán)和下降管的損傷.2011年5月2o日神華包頭煤化工分公司6號(hào)爐計(jì)劃停爐后更換燒嘴,停爐后通過(guò)爐頭觀察發(fā)現(xiàn)渣口錐底磚存在脫落的現(xiàn)象,而且脫落的區(qū)域較為集中,西北側(cè)約1/5的渣口磚脫落,渣口尺寸遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)尺寸,氣化爐無(wú)法繼續(xù)使用.待降爐溫后人爐檢查發(fā)現(xiàn),下降管已經(jīng)鼓包變形.附錐底磚脫落照片見(jiàn)圖2.圖2附錐底磚脫落照片2.5焊接及裝配質(zhì)量的影響神華包頭煤化工分公司氣化爐下降管和激冷環(huán)的材質(zhì)為均為incoloy825,下降管厚度為6mm,下降管與激冷環(huán)采用氬弧焊打底,電焊連接方式相連,其連接處一直處于高溫,磨蝕,沖刷的惡劣復(fù)雜工作環(huán)境.其焊接質(zhì)量,焊接方法,焊接材質(zhì)和

9、安裝垂直度都對(duì)下降管的壽命有著直接的影響.2.6煤質(zhì)的影響德士古氣化爐對(duì)煤的灰分和灰熔點(diǎn)有較高的要求,煤中灰分過(guò)高時(shí),氣化效率下降渣量增加,會(huì)造成對(duì)下降管磨損增大并可能掛壁在下降管上;煤的灰熔點(diǎn)增高時(shí),這里指ft一流動(dòng)溫度,熔渣流動(dòng)緩慢極易掛壁并結(jié)疤,損壞下降管.而且實(shí)際生產(chǎn)中,當(dāng)工藝操作人員發(fā)現(xiàn)渣口壓差上升,合成氣分析有異常,排渣出現(xiàn)異常等種種現(xiàn)象時(shí)才開(kāi)始提溫操作基本上為時(shí)已晚,因?yàn)榇藭r(shí)只是提高了燃燒室溫度,并不能把下降管上的掛壁給融化掉.2_7操作溫度的影響德士古氣化爐的操作需要一個(gè)合適的溫度,既不能過(guò)高,也不能過(guò)低.爐溫低時(shí),熔渣的流動(dòng)性變差,易在下降管上掛壁并結(jié)疤.當(dāng)水流經(jīng)過(guò)掛疤時(shí),被

10、迫分流,水膜被破壞,至使下降管局部超溫變形.而且在掛疤處會(huì)聚集更多的熔渣,擴(kuò)大掛疤的面積,堵塞下降管的通路.當(dāng)下降管內(nèi)局部已經(jīng)堵塞時(shí),通過(guò)此處的合成氣流速會(huì)增大,加劇了下降管內(nèi)的堵塞及熱應(yīng)力不均造成的損壞.情況嚴(yán)重時(shí),下降管會(huì)變形,鼓包,穿孔,甚至爆裂.當(dāng)爐溫高時(shí),熔渣的流動(dòng)性變強(qiáng),熱負(fù)荷大,合成氣溫度高.高溫合成氣由1300降至250cc左右時(shí),在渣口向下1m左右溫度下降最大,此段水膜變薄,極易造成下降管局部超溫,出現(xiàn)裂紋,鼓包甚至變形穿孔.而且,過(guò)高的爐溫還會(huì)造成爐第40卷第11期倪龍宇:德士古氣化爐下降管的損壞原因及預(yù)防1193壁上的掛渣融落,增大了渣量,損壞下降管.神華包頭煤化工分公司

11、7號(hào)氣化爐在2011年4月8日,發(fā)生一起因下降管燒穿造成合成氣短路聯(lián)鎖停車的是事故.停車后,從激冷室人孔進(jìn)氣化爐檢查,下降管東南方向,距離激冷環(huán)約1.5m處向下,燒穿2個(gè)洞,上面小洞長(zhǎng)寬=0_3m0.3m,下面大洞長(zhǎng)寬:2m0.3m,照片如圖3.圖3下降管燒穿照片事后分析原因:從4月初開(kāi)始?xì)饣嗯_(tái)氣化爐,多次堵渣,渣樣呈現(xiàn)黃色玻璃體狀,出現(xiàn)很多鵝蛋大小的塊狀渣.4月4日分析中心的灰熔點(diǎn)分析結(jié)果為1270.c但爐溫實(shí)際已經(jīng)提高到1400.c.煤灰粘溫特性差,灰渣黏度大,從氣化爐落下時(shí),容易粘到下降管處,造成下降管無(wú)水膜保護(hù)而遭熱蝕破壞.3預(yù)防措施改善系統(tǒng)水質(zhì),要從渣水處理系統(tǒng)開(kāi)始.控制好閃蒸系統(tǒng)

12、的真空度,保證閃蒸效果;對(duì)絮凝劑,分散劑的用量要嚴(yán)格控制,保證沉降效果;對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的水盡可能的置換,使水系統(tǒng)一直處于相對(duì)潔凈的狀態(tài);控制好水系統(tǒng)的ph值,保證ph值在合適的范圍,防止結(jié)垢出現(xiàn).正常生產(chǎn)中尤其在高負(fù)荷,高溫的操作環(huán)境下,要保證激冷水的量,對(duì)激冷水過(guò)濾器要根據(jù)壓差高低及時(shí)切換;準(zhǔn)備投料的爐子要仔細(xì)認(rèn)真的做好激冷水分布的試驗(yàn),并有詳細(xì)記錄;停下的爐子要做好整個(gè)激冷水管線的沖洗和排污工作.做好氣化爐錐底磚運(yùn)行時(shí)間記錄檔案,及時(shí)檢查錐底磚的外觀情況和詳細(xì)尺寸,對(duì)磨損較大的爐子,不帶病堅(jiān)持生產(chǎn),應(yīng)該及時(shí)更換錐底磚.做好運(yùn)行燒嘴的運(yùn)行時(shí)問(wèn)記錄,定時(shí)更換燒嘴,操作人員要經(jīng)常關(guān)注燒嘴壓差,波動(dòng)頻繁

13、劇烈的時(shí)候要及時(shí)上報(bào).對(duì)新裝配的燒嘴安裝前要詳細(xì)檢查其環(huán)隙及同心度,保證尺寸合乎標(biāo)準(zhǔn).對(duì)激冷環(huán)和下降管的制造和安裝要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),對(duì)停下檢修爐要認(rèn)真細(xì)致檢查激冷環(huán)和下降管的各項(xiàng)指標(biāo).原料煤要控制好各項(xiàng)指標(biāo),盡可能采用灰分低的煤種,一旦煤種變化,應(yīng)該及時(shí)通知?dú)饣到y(tǒng),并做好分析,讓工藝人員能及時(shí)了解煤種變化情況.工藝操作人員要根據(jù)煤種情況,及時(shí)調(diào)整爐溫,保證下渣順暢,維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,所有操作都要緩慢,不能突增突降.現(xiàn)場(chǎng)看渣形,看渣樣要準(zhǔn)確及時(shí),工藝人員要根據(jù)熱偶指示,合成氣組分,甲烷含量,渣形渣樣等等工藝參數(shù)合理判斷調(diào)整氧煤比在合適的范圍.4結(jié)束語(yǔ)下降管作為德士古氣化爐的主要內(nèi)件之一,一旦損壞就

14、不可逆轉(zhuǎn)而且存在價(jià)格昂貴,定制周期長(zhǎng),安裝難度大,安裝時(shí)間長(zhǎng),對(duì)安裝的要求高等諸多問(wèn)題.只有從預(yù)防做起,工藝人員,設(shè)備人員都要做到精心,重視才能使工廠生產(chǎn)長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行下去.參考文獻(xiàn):1郭建工,唐衛(wèi)兵.德士古水煤漿氣化爐下降管損壞原因分析j.西部煤化q-.,2004(2).2白玉琴,尋小玲氣化爐主要內(nèi)件的損壞及修復(fù)j.應(yīng)用廣場(chǎng)版,2005l1).damagereasonsofthedowncomerintexacogasifieranditspreventivemeasuresnilong-yu(shenhuabaotoucoalchemicalcompany,innermongoliabaotou014010,china)abstract:theprocessstat