德士古气化炉炉壁超温的对策

2006年8月.大氛肥Aug. 2006第29卷第4期Large Scale Nitrogenous Fertilizer IndustryVol.29 No.4德士古气化炉炉壁超温的对策杜永法(镇海炼化股份有限公司浙江宁波315207 )摘要以历年典型超温事故为实例对德士古气化炉炉壁超温现象及其原因进行全面总结和分析,从设备管理、工艺操作优化及技术改造等方面提出解决问题的对策。关键词气化炉超温对策中图分类号:TQ113.25文献标识码:B.文章编号:1002- 5782( 2006 )04-0227-04德士古渣油气化炉分上下两部分上半部为降负荷后炉颈温度逐渐下降,16:00左右炉颈燃烧室,下半部为激冷室。燃烧室的操作温度为温度下降到285C左右。14 日038停3#炉9 001350C操作压力为8. 53MPa。为防止气化炉壳左右吊出烧嘴发现氧气喷嘴烧损较大缩进量由体失强燃烧室内衬耐火衬里。燃烧室壳体材质原始的1.85~ 1.97mm增加到3.72 ~ 4.95 mm。o为SCMV3壳体的设计温度为400C。在燃烧室氧气喷嘴烧损问题以往也曾发生,但这次使用时壳体外表面设置有表面热电偶,对炉体外表温度间更短。进行监测,当壁温超过302C时就会发出报警信2004年12月上旬因尿素装置处理汽提塔问号。自1983年底试车投用，气化炉炉壁超温现象题,合成氨装置低负荷运行3d ,恢复正常负荷时,时有发生造成装置减负荷生产甚至停车抢修。2台气化炉都出现炉颈部壁温高报警烧嘴冷却水回水温度上升,炉顶部发出异常声音。倒炉处1烧嘴原因造成的壁温异 常理后检查发现2台气化炉氧气烧嘴都已烧损。1.1 氧气喷嘴内有异物超温原因:低负荷时,入炉的物料体积流量大1990年12月28日15 :45 ,在装置停工检修幅减少出烧嘴物料的流速急剧降低，火焰黑区大中2#气化炉更换锥底和炉口全部耐火衬里投大缩短雾化角度扩大,回流区缩小燃烧区上移,料后不久炉拱顶和颈部超温报警实测温度达到向火面温度升高气化炉上部炉壁温度随之升高。330C。经检查各项工艺操作参数正常耐火衬里同时烧嘴部位温度升高,低负荷下雾化不好造是新的烧嘴是新修复的。停炉后吊出烧嘴检查,成烧嘴部位局部过氧,使 氧气喷嘴烧损。喷嘴烧发现烧嘴氧气喷嘴内有1个直径27mm、高度损后雾化状况进一步恶化,火焰形态发生变化,12mm不锈钢衬环是氧气喷嘴端面堆焊高温合在局部区域产生过氧超温。金时衬上的,在喷嘴端面金加工后忘记取掉而遗1.3原料油质量差造成喷嘴烧损或结垢.留下来。更换烧嘴后投料运行,-切正常。从2003年下半年开始,气化炉因烧嘴损坏、1.2低负荷运行造成氧气喷嘴烧损壁温超温等实施的倒炉操作大幅增加,尤其是3*气化炉大修后于2002年4月12日9 :55中国煤化工到炉就达4次给油气投料,为配合变换炉催化剂硫化,在低负荷下运YHCNMH G产带来极大的困难影行。当天多次对气化炉壁温进行检测，未发现异收稿日期2006-03-23.0常。4月13日4 :00开始加负荷,9 :00左右对气作者简介杜永法男高级工程师,1982年毕业于浙江工业化炉壁温进行检测,筒体壁温正常,但炉颈部壁温大学工业设备腐蚀与防护专业现在镇海炼化股份有限公司机动最高达433C ,且四周温度均高高点温差不大。处从事静设备技术管理工作。联系电话0574-86445802。228大氛肥2006年第29 卷响到全公司的溶剂脱油沥青(DOA)平衡和向炼油浇注料的掏空造成炉颈部位窜气,使炉壁超温。装置的供风、供氢、供氮。1990年8月11日2#气化炉炉颈部超温靠北侧几次烧嘴解体均发现氧气喷嘴头部烧损燃实测温度达到426C其他方向温度也达到320C.油通道从头至尾基本被结垢物所堵,烧嘴头内侧左右。1990年8月 13日，对2# 气化炉进行抢修,清除结垢物后表面光滑,而外侧离端部60~打开.上封头进行检查炉口陶纤毡还在靠北侧刚110mm处局部区域烧损减薄严重甚至穿孔。玉封盖层有- 30 mmx 60mm左右的小孔深度约主要原因:气化炉使用的原料DOA中灰分过330mm。拆除刚玉封盖层，发现北侧和西侧炉口高引起烧嘴油通道局部结垢堵塞,出烧嘴DOA浇注料均已跑空,剩余的浇注料强度很低,有的像偏流造成氧气喷嘴局部过氧损坏;火焰偏向燃烧灰一样根本没有粘接,有的虽然粘接成块，但用甚至返舔烧嘴,而燃油通道距烧嘴头部60 ~脚一踩就粉碎。这次2台气化炉相继出现炉颈部110mm范围是冷却水管保护不到的区域，容易被超温现象原因都是炉口浇注料跑空。从现场炉烧坏;火焰返舔烧嘴和炉膛内高温气体的返混加.口浇注料拆除的情况分析浇注料跑空的原因则剧使烧嘴冷却水温升高,也使炉壁温度升高。是浇注料的粘接剂一纯铝酸钙水泥失效造成1.4处理对策1)加强烧嘴投用前的检查,确保烧嘴的质1996年5月6日,停炉拆装3#炉烧嘴,在拆量避免有问题的烧嘴投入使用。除所有螺母后进行吊装烧嘴时,炉口内发生小闪2)尽量避免低负荷工况运行。必要时适当.爆烧嘴弹出造成炉砖表面剥落10mm左右,引增加蒸汽量提高物料出烧嘴的流速尽量使高温起炉口砖松动。5月12日开车5月17日炉颈部火焰远离喷嘴,以提高喷嘴的使用寿命。壁温高报警最高曾达410C。5月20日因氮压3)对溶脱装置的DOA产量和掺入溶脱装置机原因停工小修检查发现炉口砖松动封口砖下的II催化油浆量进行限制,以降低DOA中的灰沉约10~ 20mm浇注料部分掏空。超温原因是分,改善气化炉的原料,避免烧嘴燃油通道结垢，闪爆造成炉口砖松动和浇注料碎裂,运行一段时从而保持烧嘴火焰的正常形态避免烧嘴损坏。间后浇注料跑损产生高温窜气。4)将烧嘴冷却盘管连同燃油通道外筒用高2.2处理对策密度耐火浇注料浇成-体,由耐高温的无机耐火1 )加强气化炉耐火衬里的砌筑管理,提高衬材料来保护烧嘴外喷嘴和冷却盘管避免火焰对里的砌筑质量特别应重视对浇注料粘接剂的管烧嘴燃油通道头部的烧损。理避免使用过期、失效或接近失效的粘接剂。在浇注料施工之前应做浇注料试块试验,确 保浇注2炉颈部位的炉壁超温料的质量。气化炉炉颈部是超温发生最多的部位3台2)对炉口耐火衬里进行改进,设置封口砖对气化炉投用以来,炉颈部发生的超温现象在100耐火浇注料进行封闭避免浇注料跑损。次以上除了因烧嘴损坏和操作原因造成的超温3)拆装烧嘴前炉内充氮置换干净,开启吸外炉口耐火衬里损坏是炉颈部超温的主要原因。引器,保持炉内负压状态。在至少保留2颗螺母2.1炉口耐火衬里损坏前提下先撬动烧嘴法兰然后再吊离烧嘴。1990年7月18日,1#气化炉炉颈部位开始频繁报警炉壁温度在280~ 390C波动。1990 年3拱顶部耐火衬里损坏造成的炉壁超温8月1日利用渣油泵跳车的机会对1#气化炉进拱顶部耐火衬里主要由-层刚玉砖和一层隔.行抢修。吊出烧嘴打开上封头进行检查炉顶部热中国煤化工1荷、烧嘴损坏、火焰偏陶纤毡已经跑光炉口耐火砖和拱顶耐火砖完好,尧MHCNMHG部位耐火衬里损坏造但炉口浇注料上方的刚玉封盖层在东、西两个方成的超温情况并不多见,但以下两种特殊情况会向上各出现1个空洞,刚玉封盖层下的浇注料已造成该部位耐火衬里损坏并超温。经掏空深度约300mm。空洞的位置正好与平时3.1操作不当造成拱顶砖损坏检测到的炉外壁超温位置相对应,说明正是炉口1990年5月8日国内某同类型厂的1#气化第4期杜永法.德士古气化炉炉壁超温的对策229炉正在正压升温发现炉内温度无指示现场检查玉砖从114mm加厚到164mm增加刚玉砖的允许有爆燃声并有震感操作人员认为是液化气与空.减薄量延长其使用寿命。气配比不合适造成,立即上炉进行调整。调整后炉内温度.上升爆燃声消失燃烧正常。当炉内温气化炉筒体部位的炉壁超温度升至900:时,1#炉拱顶外壁测温区灯亮，仪气化炉筒体部位炉壁超温大部分发生在筒体表人员到现场误测了平时出现报警的1#炉筒体的热电偶孔部位除了因烧嘴损坏、火焰偏烧和锥外壁测温区温度为130 ,属正常并把测量结果底出口堵塞原因外，超温主要是该部位耐火砖松告诉操作人员,操作人员对仪表的测量结果未确动、耐火纤维保护套碎裂造成的高温窜气引起的。认和分析,误认为是误报警,没有引起重视。8日而筒体其他部位发生的炉壁超温则主要是烧嘴损1430气化炉投料9日3:451#气化炉顶部瞬间坏、火焰偏烧或者锥底出口大量结渣引起的。爆鸣,气体着火喷出当即紧急停车,停车时炉内4.1热电偶孔损伤造成的炉壁超温1350C、7. 5MPao该事故造成设备严重损坏。主1990年7月15日20:15 2#气化炉T-11高温要原因:在1#炉升温过程中,没有严格执行操作热电偶上方有约300mm2范围发红紧急停车,吊规程,在低于1050C时,液化气和空气配比不当出烧嘴检查发现,炉口砖完好筒体砖表面完好,的条件下,采用正压升温造成炉内爆燃震动,使加厚砖台阶清析可见。继续投料运行后,T-11 高气化炉内衬炉砖局部产生松动、裂缝甚至脱落炉温热电偶附近壁温度在250~ 320波动,7月26内高温气体直射炉壁超温,炉壁材质强度下降。日开始增加T-11的吹氮量,温度降低40C左右。随炉内压力升高炉壁凸起破裂。9月13日,利用处理主蒸汽系统故障的机会,对3.2使用过度 刚玉砖衬里下滑2#气化炉高温热电偶进行处理。拆除热电偶连1989年3月20日对2#气化炉清渣处理时，接法兰掏出硅酸铝纤维套和已损坏的多晶氧化发现炉口20号砖全部、拱顶部分18、19号砖掉落铝纤维将热电偶孔内碎料和灰尘清理干净。刚在激冷室底封头上。拆卸上封头检查，炉口最上玉砖层热电偶孔用高炉修补料和AA-22刚玉浇注面一环22A号砖与炉口法兰间距从40mm增大到料堵实氧化铝空心球砖层和泡沫粘土砖层用高100mm左右并向西北方向倾斜。将镜子伸进炉温硅酸铝纤维堵死。开车运行后2#气化炉T-11膛利用反光对拱顶进行检查发现18、19号砖全高温热电偶附近炉壁温度基本保持在200°C以部脱落,17 号砖也有部分脱落。2#气化炉继续投下。料生产后,拱顶部温度持续上升,6h后达到4.2处理对策420C 32h后因炉壁发红而作停炉处理。主要原1 )规范高温热电偶的更换、拆装工作,尽量因是当时耐火砖质量较差,加上工艺操作状况不避免热电偶更换过程中对该部位耐火砖和耐火纤佳耐火砖使用寿命较短。在当时的条件下，该炉维保护套的损坏。耐火砖已经使用过度( 8304h)使热电偶下方刚玉2)超温时,首先调节工艺参数，适当降低负.砖减薄严重局部地方甚至已完全烧损,中间曾更荷、降低氧油比,降低炉内温度,并增加热电偶高换过一次的锥底刚玉砖已全部烧损。在经过开停压保护氮的充氮量。车的温度和压力波动后,减薄严重的刚玉砖脱落3)停车时,对热电偶孔进行检查,根据具体较多上部刚玉砖衬里因无支撑而下滑在炉顶部情况选择更换耐火纤维保护套或用耐火浇注料形成空档造成拱顶部超温。堵塞热电偶孔。3.3处理对策1 )加强人员的素质培训教育 ,严格执行工艺中国煤化工操作规程。MYHCNM HG2)总结使用经验，利用各次停炉机会，,对 耐2003年10月,1#气化炉压差波动较频繁,10火砖的使用情况进行检查,在刚玉砖减薄至月27日系统负荷由95%加到105%运行基本正50mm左右时考虑予以更换。常。但至30日3 :20 ,工艺气出口温度突然上升,.3)将减薄速率最快的热电偶孔以下部位刚且发现LCA-4液位必须控制在80%以上才能稳230大氛粗2006年第29 卷住工艺气出口温度,同时发现1#炉靠工艺气出口个小孔。管线上方(气化炉二楼平台下)壁温上升其他部5.3燃烧室烘炉时可能发生的现象位壁温正常。在采取提高LCA-4液位和降低气化2001年8月3#气化炉烘炉升温至870°C时,炉负荷等措施后气化炉壁温仍上升,至9:50壁壁温检测发现燃烧室筒体底部(锥底衬里部位)外温最高达440C。1036 手动停1#炉,13 :30 吊出壁温度达到180C ,而该气化炉底部耐火衬里刚烧嘴没发现烧嘴有明显缺陷气化炉内挂渣不是刚更换过不应该存在问题。分析造成壁温过高很严重但燃烧室出气口较小。急冷室内积渣较的原因烘炉的高温气体通过中心激冷环降液管多,与以往相比,渣的形态有所变化,片状渣较以和底部激冷水鼓泡传热冷却后,再从降液管外侧往明显减少,大块渣增多。初步检查未发现急冷上升到激冷室上部,从侧壁出气化炉。由于烘炉环降液管有问题,后进炉检查发现气化炉燃烧室时激冷室液位很低高温气体无法得到充分冷却,底部锥体反向法兰处烧穿急冷环连接法兰也有使激冷室除积水的底封头外均维持在较高的温度烧损。超温原因:在运行期间,燃烧室出气口结状态。激冷室的高温通过炉壁(内壁无耐火衬里渣,造成部分堵塞,多次出现压差在高位而外壁保温)向上传递使靠近激冷室的燃烧室底( 1.23MPa)反复波动,结渣的不均匀引起高温工部外壁温度过高。正常生产时激冷室液位保持艺气偏流导致激冷环和锥底出口砖损坏而烧穿在50%左右虽然炉内气体的温度高达1350C左裸露出来的锥底反向法兰。部分未冷却的工艺气右,经过与激冷水的鼓泡传质传热,温度下降到从被烧穿处走短路导致出口工艺气体和出口管255C左右此时燃烧室筒体下部外壁温度一般周围温度高。在180~ 230%C。5.2原料质量差造成锥底出口堵塞5.4处理对策2000年至2001年期间,由于使用催化剂含量1)改善气化炉的原料,控制原料中Al2O3、高的催化油浆作气化炉的原料炉内结渣严重炉SiO2灰分及Ni等重金属含量减少结渣。底出口缩小,气化炉压差持续上升,且频繁波动,2)将锥底第2层砖由氧化铝空心球砖改为.炉壁经常超温报警最高曾达470。以往炉内刚玉砖提高抗冲刷、浸蚀性能。结渣,-般是筒体中部以上结渣厚而热电偶孔以3)将激冷环降液管材质由SUS304改为IN-下部位由于受烧嘴火焰气流的冲刷结渣很薄耐CONEL600提高钢材的耐高温性能,延长降液管火砖减薄量很大,该部位直径最大。而这段时间的使用寿命。的情况是热电偶以下部位结渣厚度最大,1#气化炉炉砖在使用了近19000h后,由于结渣使筒体6结束语内径由原始的1270mm 缩小至1000~ 1100mm 左造成气化炉炉壁超温的原因是多种多样的,右。而且结渣从锥底向上堆积起来其中2#气其中最主要的原因是气化炉原料质量差引起的烧化炉最高-次的堆积高度达到1m左右，已超过嘴损坏和出口结渣堵塞。改善气化炉原料,针对热电偶孔位置,筒体内径由原始的1270mm缩小各种炉壁超温现象采取相应的处理对策,可有效至780mm ,锥底出口已被堵塞只在西南方向有1地保持化肥装置的正常运行。MEASURES AGAINST TEXACO GASIFIER WALLOVERHEATINGDu Yongf中国煤化工( Zhenghai Refining & Chemical CoYHCNMHGAbstractThis paper reviews and analyzes the phenomenon of Texaco gasifier wall overheatingand the reasons taking typical overheating failures in the past years as examples ,and proposes coun-termeasures from the aspects of equipment supervision process operation and technical revamp ,etc .Key words gasifier overheating countermeasure