浅析Texaco气化炉炉壁超温的原因及应对措施

2011年第11期化学工程与装备2011年11月Chemical Engineering & Equipment73浅析Texaco气化炉炉壁超温的原因及应对措施李斌，惠龙龙(陕西神木化学工业有限公司气化车间，陕西榆林719319)摘要: 介绍了陕西神木化学工业有限公司Texaco气化炉炉壁超温的具体过程，深入剖析了炉壁超温的根本原因，提出了炉壁超温的解决办法及应对措施，在解决公司生产难题、保证系统长周期稳定运行的同时，为同行业厂家提供了防止炉壁超温的范例。关键词:德士古;渣口;烘炉:炉壁超温;熔渣;烧嘴引言涨较快(1320C)气体成分明显波动(CO升高, CO.降低)、陕西神木化学工业有限公司(下称:神木化工)是一家托盘温度上涨缓慢(200个，正常220-230C)等。随即，煤制甲醇(60 万t/a)的现代化大型企业，采用Texaco水操作人员进行减负荷,但由于炉壁温度上涨过快，当负荷减煤浆气化工艺。2010年以来，一期系统 20万t/a装置在投至15m'/h时，拱顶处炉壁温度己达390C且继续快速上涨，料后频繁出现气化炉炉壁超温的现象,先后造成多次被迫停操作人员立即进行泄压操作，由于情况危急，泄压速率较快车，给公司的安全稳定生产带来极大影响。为此,公司成立(超过0. 03 Mpa/min)， 当压力降至0. 8Mpa后，该点温度专门领导小组，联系整个炉壁超温的过程进行深入探讨研开始缓慢下降,并逐步恢复至正常,其他各项参数相继恢复;究,最终找到了炉壁超温的根本原因，同时也提出了解决的(4)工艺参数正常，经短暂稳定后继续升压，当压力办法及应对措施，最终实现了系统的长周期稳定运行。升至2.8 Mpa时重复出现以上类似状况,操作人员再次泄压。1炉壁超温过程描述几次尝试，炉壁温度持续超温，系统无法进行正常运行，为(1)根据安排，神木化工一期系统1#气化炉于2010了确保安全，只好被迫停车:年6月9日18:25 分投料。投料前烘炉至1250C,恒温至(5)停车后检查发现，气化炉燃烧室渣口完全被堵死，少3小时以上，烘炉速率为50C/h，安装工艺烧嘴之前目部分锥底砖损坏，拱顶与简体炉砖及其缝隙无异常。随后，测燃烧室渣口较小(烘炉中炉壁挂渣熔下)，投煤量为-期系统的2#、3#气化炉在投料后都相继多次出现了类似13m'/h:状况，墁终全系统只好被迫停车，进入全面检修状态。(2)投料后各项参数指示正常，系统开始升压。当系2炉壁超温 的原因分析统压力升至3. 0Mpa时(升压过程中逐步加负荷至17m'/h),究其气化炉炉壁超温的原因，一般不外乎以下几种情发现气化炉压差从0. 02Mpa开始上涨(当时为0. 05Mpa),况，但要从各种情况中找准问题出现的根本原因，才是解决此时炉壁温度及其他各项参数均指示正常:问题的关键所在。(3)当系统压力升至3.7Mpa(系统设计压力: 4. 0Mpa)(1)炉砖的影响:该套装置是在更换锥底砖后经检查后准备向后系统(变换)导气时，发现气化炉压差上涨较快，验收合格投料的，投料前对其拱顶、炉璧砖检查，都没有明已达0.09 Mpa,而且上涨趋势明显。经判断，燃烧室渣口显损坏、裂纹、局部变薄等情况; .有渣堵现象，操作工当即适当加大中心氧给量(19%，日常(2)烧嘴的影响:该套装置-直使用北京航空研究所控制量: 15- 18%)并提高炉温进行矩暂熔渣，在较短的时间与西安鑫立研究所中国煤化工-直以米内，发现气化炉压差继续上涨,已达0. l5Mpa以上,气化炉使用状况良好。停3MHCNMH G心佤管深拱顶处-表面热偶温度上涨很快(当时280^C)， 经现场检度)正常，烧嘴喷口也没有明显堵寤现象:测，该点温度也明显上升(当时300C),此时气化炉各项(3)操作T况的影响:气化炉在氮煤比为500的状态I艺参数异常:气化炉压差超限、烧嘴压差升商且月波动较大下投料，投料后缓慢提商至520~530之间，据多年米操作万方数搁pa，正常0. 3 Mpa)、拱顶处炉壁温度飞涨、炉温上经验，操作T况稳定:74李斌: 浅析Texaco气化炉炉壁超温的原因及应对措施综上，从炉壁超温的常规原因分析，均不会造成气化炉统长周期稳定运行(炉壁不超温)，这将给工艺操作提出了在投料后炉壁超温。较大难题。根据神木化工炉壁超温的具体现象，究其原因，.(4)原料煤种变化的影响:由于市场原因，神木化工经深入探讨，采取了以下解决办法及应对措施:白2010年以来原料煤种变化较大，常常出现原料煤灰分大3.1 严格控制烘炉过程(高达25%)、灰熔点高(高达1380C)等情况，而且煤中(1)停车烘炉前一定要认真检查气化炉炉壁挂渣及渣Si0:含量较高，导致煤灰粘温特性较差，投料后熔融的灰渣口积渣情况，若炉壁挂渣及渣口积渣较多,须在人工清渣后在炉内不易流动，在渣口处积聚，导致渣口堵塞，从神木化方可进行烘炉，从源头上防止烘炉过程中的熔渣堵塞渣口;工停车后检查发现，每次由于炉璧超温被追停炉后的炉壁挂(2) -般而言，气化炉烘炉预热时的炉内局部温度较渣厚，渣口很小，甚至全堵。热电偶高，在热电偶指示在900C以上时，较快的升温速率(5)正常运行时渣口的影响:气化炉正常运行时，燃及较高的预热最终温度，极易将局部炉壁挂渣熔下。因此,烧窒内熔融的灰渣会在重力及合成气的携带下一起离开燃严格控制900C以后的升温速奉及相对较低的最终预热温烧室，由于煤质的大幅波动，导致炉壁挂渣增厚,热电偶指度是防止投料前渣口堵塞的重要环节。为此该公司规定:烘示炉温降低，此时若大幅提高炉温(误区)，大量炉壁挂渣炉至900C后严格按40C/h升温至1150C后进行恒温，3会瞬间被熔下堵塞渣口,不仅造成炉内气流通道受阻，燃烧个小时后安装工艺烧嘴:区域发生改变，而且导致流体在流动过程中的速度梯度改(3)升温过程中，当温度达到1000个以上时，操作人变，炉内熔渣在流动过程中所受的剪切力变小，灰渣更不易员要严格关注渣口变化情况。若发现渣口有缩小趋势,应立流动和被带走.具体表现为:气化炉压差升高、气体成分大即降低升温速率,必要时恒温并加大抽引蒸汽量,防止渣口幅波动等，如果在- -定时间内渣口处积渣没有被带走，渣口继续变小;会越堵越实.炉内产生的热量无法及时被合成气带走而导致(4)在安装工艺烧嘴时，目测渣口应大于350m,并炉内温度急剧升高，此时就会在拱顶、炉内热电偶、炉砖缝将其作为一个硬性指标执行，若渣口过小，须降温后清理渣隙较大处等地方发生窜气，使炉内高温直接冲击炉体钢结口后重新烘炉投料。构，造成炉壁温度飞涨，严重导致炉壁烧红或鼓包，甚至爆3.2加强投料后操作炸。(1)投料后升压:严格按正常速率(0. 1Mpa/min)升(6)投料前渣口大小的影响:从目前情况来看, Texaco压， 若升压过快，不仅会导致炉内热不能及时移走，而且气化炉大部分是由于空分及其他原因引起的紧急停车,停车会影响炉内熔渣的正常流动.升压过程应严格关注气化炉压前很少经过提温熔渣这- -步骤， 致使停车后炉壁挂渣较多，差变化，及时关注气化炉压差、炉膛、托盘、炉壁温度变化而这将导致下次投料前的烘炉过程中有部分挂渣被熔下致使渣口变小，又由于烘炉时渣口处温度受炉内火焰及负压影(2)投料后提温:投料后，由于炉内温度相对较低，响，相对偏低。若此时盲目投料，投料后产生的新渣会附着提温操作不仅要根据炉温的上涨速度缓慢进行，更衢参考投在渣口旧渣的表面，由于刚投料后炉内温度偏低,升压过程料前炉壁挂渣的具体厚度情况(若投料前挂渣较厚,则投料导致的气流速度减慢等原因，导致渣口积渣越来越多,直至后温变反应慢，反之较快), 严禁提温过快，防止将炉壁挂完全堵塞渣口. -段时间内随着压力的升高，当炉内热量积渣大量熔下堵塞渣口;聚到一定程度时， 就会发生以上所述的炉壁超温现象。神木(3)投料后加负荷:由于刚投料后炉内及渣口处温度化工曾多次在投料前的渣口大小都不到200m,这将是其在相对偏低，炉内新产生的渣不易流动，若大幅度加负荷，会投料后升压过程中出现炉壁超温的直接原因。造成炉壁挂渣及渣口积渣增多,增大炉内气流阻力，再加上综上，原料煤种的大幅波动，是造成炉壁超温的根本原系统升压，很容易导致炉内热量积聚,引发炉壁超温.因此，因,投料前及正常运行时燃烧室渣口的堵塞是引起炉壁超温气化炉在投料后升压过程中的加负荷量不能超过2m/h (神的直接原因。木化工半负31光常后确认系统稳3解决办法及应对措施定无异常情况中国煤化工要严格控制在YHCNMHG从目前甲醇市场持续低迷及产品成本不断葛降升的状况2- 3m'/h范围之rs，质贝侗安厂怡巩1J级使、间断、少量、来分析，Texaco气化要做到持续使用灰分低、灰熔点低、多次的原则。粘温特性好的优质煤不客观,而在一定范围内如何做到既使3.3提温熔渣操作万方数拥劣质煤(灰分高、灰熔点高、粘温特性差)，又能保证系(1)正常熔渣:若在正常生产中(下转第 77页)范凯: 探讨化工压力容器的防腐蚀措施控制77态，及时采取有效的防护措施，从而减缓或抑制腐蚀破坏，延长设备使用寿命,进而确保化工设备的安全运行，保护人[3]黄煌辉.化工压力容器腐蚀破坏预防措施的探讨[J].身安全和财产安全。而关于化工压力容器的腐蚀还有许多其劳动安全与健康，2001, 12(8): 721-723.他原因，本文中只提到了一小部分防腐措施,另外的相应的[4]谢风英.影响压力容器安全可靠性的主要因素[J].齐防腐措施还有待于相关人员做进一步研究和完善.鲁石油化工，2000， 15(28): 7258-7263.[5]李清，陈吉圣压力容器在设计制造过程中如何防止拷文献或避免应力腐蚀开裂[J].化工设备与管道, 2010,3(10): 2685-2689.[1]丛日升.浅谈压力容器的腐蚀[J].皮革化工，2003,[6]王玉飞，吉仁塔布，白竞平.压力容器在化工生产中3(21): 999-1001.的腐蚀与防护[J].化学工程与装备，2009， 10(18):[2]杨洲,李明君,王蕾浅析压力容爨应力腐蚀及其3596- 3599.控制措施[J].天然气与石油，2009, 7(2): 1569-(上接第74页)遇气化炉压差有轻微上涨趋势,需结合煤质分析情况及其他压操作，泄压要严格按照泄压逮率(0. 2Npa/min)进行，防相关指标进行综合判断,确认渣口熔渣不易流动并开始积聚止泄压过快导致气化炉压差过高而损坏渣口炉砖(若泄压过时，需适当加大中心氧给t和稍徼提高炉温,拉长炉内火焰程中炉璧温度超过400个或炉壁有烧红现象时，需紧急停长度，使炉内热区下移，将积聚在渣口处的渣逐步熔掉并随炉)。一般而言，泄压后炉壁温度会逐步下降至正常。此时气流一起进入激冷室。此步操作需适微谓，防止炉温提升气化炉进入专门熔渣状态(系统压力: 0. 5-0.8Mpa,负荷为较快引起炉璧挂渣大量掉下进- -步堵塞渣口;半负荷，合成气由火炬放空)，由于系统压力较低，负荷较(2)减负荷熔渣:若正常熔渣无法达到预期效果，气小炉内不易发生窜气现象,此时应加大中心氧量进行熔渣,化炉压差进-一步上涨时，说明灰渣流动性较差,此时渣口积逐步、绶慢地将渣口积渣熔掉。当气化炉压差下降、渣口畅渣不断增多，并且炉壁挂渣可能会增厚，工况进-一步恶化，通后，缓慢提高炉温30-50C,将炉壁挂渣逐步熔掉。整个气体成分开始发生变化。此时应果断采取减负荷措施，降低泄压熔渣过程历程会较长，操作要有耐心，提温要缓慢,防新渣产生量,并适当加大中心氧给量和稍微提高炉温进行熔止挂渣再次堵塞渣口.渣,使渣口积渣逐步随气流移走.操作中要严防炉温大幅波4结束语动，防止炉壁挂查掉下，要严密关注气化炉压差及炉壁温变(1)对神木化工炉璧超温现象的深刻分析，气化炉燃情况等，该过程可能要持续较长时间才能熔通渣口,等渣口烧室渣口在投料前后的不畅及煤质波动是炉壁超温的真正完全通畅后再根据煤质变化情况决定是否加负荷,切忌盲目原因。联系实际，该公司制定出了详实、可行的操作应对措加负荷操作;施，实现了2011年以来的稳定生产: .(3)泄压熔渣:若减负荷熔渣后没有明显效果，气化(2)炉壁超温是Texaco工艺中经常遇到的问题，究其炉压差继续上涨甚至超限，此时渣口已被堵塞,气流受阻严原因繁多而复杂,但保持投料前后渣口的畅通及熟练掌握必重，炉内燃烧区域状况发生明显改变，气体成分大幅波动，要的熔渣方法,是应对各个厂家由于煤质波动引起气化炉炉炉内热量无法及时被移走,开始积聚，耐火砖缝隙及热电偶壁超温的良方，将会在实际生产中发挥出广泛而关键的作处很有可能会发生窜气现象。这时要严密关注炉壁温变情中国煤化工况，若某点温度开始有明显上涨时，气化炉必须立即进行泄MHCNMHG