多喷嘴对置式气化炉炉口塞的设计优化与改造应用

2009年4月大氛配Apr.2009第32卷第2期Large Scale Nitrogenous Fertilizer IndustryVvl.32No.2多喷嘴对置式气化炉炉口塞的设计优化与改造应用臧新民(山东华鲁恒升化工股份有限公司,山东德州,253024)摘要多喷嘴对置式气化炉的炉顶封堵砖一炉口塞严重制约着气化炉的长周期运行,通过设计优化提高了炉口塞的寿命,解决了制约气化炉运行周期的问题。关键词多喷嘴对置式气化 气化炉炉口塞 优化设计多喷嘴对置式水煤浆加压气化是我国拥有自主知识产权的气化技术，喷嘴为4只水平两两对置分布,采用预膜式结构,其雾化夹角大,雾化效| 轻质浇注料轻质浇注料果好,又因采用对撞方式,其混合更加充分。通过15800h的实践运行,该技术不但提高了有效气体上层锆铬砖成分,而且反应完全,灰渣残碳含量低,碳转化率小d重质浇注料TT高,单位煤浆产气量也较单喷嘴气化炉高。由于下层锆铬砖气化炉拱顶封堵结构是壳体内浇注成型的,难以养护，使用时间短,不能重复使用,严重制约着装改造前浇注料封堵结构改造后异型砖封堵结构置的长运行周期,影响着经济效益。因此,对该气图1改造 前后封堵结构化炉拱顶结构进行改造势在必行。1现状多喷嘴对置式气化炉设备内径φ1676 mm,燃烧室砌体高度6735mm,壳体采用80mm厚的SA387耐热钢,砌有556mm厚的高级耐火材料,以保护壳体,降低壁温。该炉型顶部为预热烧嘴，图2改造前使用1个周期的封堵结构(整体)气化炉运行时撤掉烧嘴,将炉口封堵严密。原设计采用的拱顶封堵一炉口 塞结构:在圆筒形金属壳体内下部浇注重质浇注料，上部浇注轻质浇注料,内部分层配置保温钉,如图1所示。由于浇注料是在壳体内浇注成型,难以进行养护,同时由于浇注料的含水量较大,易形成气孔、气泡，降低强度。该结构的炉口塞使用时间仅有7d左右，图3改造前使用1个周期的封堵结构(端部)时间略长拱顶就会出现超温现象,而且该结构的中国煤化工。:00.020炉口塞不能重复使用,每次拔出后发现浇注料强MYHC N M H G专学历， 工民建专业，度很低,钢筋也被烧蚀,几乎碳化,壳体严重烧损，工程师,国家-级注册监理工程师.现在山东华鲁恒升化工股份必须进行更换。改造前使用1个周期的封堵整体有限公司设备动力处工作。联系电话: 0534-2465141.2465116;和端部结构如图2和3所示。13396276107。.136大氛阻2009年第32卷2原因分析好地考虑了热膨胀,预留了膨胀缝,并在底部设置原设计的该封堵结构是在圆筒形金属壳体内外翻突体,盖过壳体,起到保护作用,金属壳体材配置Cr2sNiza或0CrgNig耐热钢筋并浇注耐火浇注质要求较低。料,仅考虑到便于施工的因素。事实上采用该结构浇注成型的形式,它的很多缺点被忽略:①现场浇注的结构,浇注料本身的特点决定了其含水量较高,在较短的时间内温度骤然升温至1350C以上,大量的水分只能从一个方向涌出,易形成气孔，从而降低其高温耐压强度;造成浇注料崩落，影响生产运行。②浇注料浇注在圆筒形金属壳体图4改造后使用 1个周期异型砖封堵结构(整体)内,很难养护。③重质浇注料内部配置较多的保温钉,其热膨胀系数与浇注料差别较大,易导致浇4性能对比注料裂纹。④浇注料与金属壳体间紧密结合,没这种机制成型、高温烧结的封堵砖与原砖相有间隙，制约浇注料的膨胀。⑤圆筒形金属壳体比,具有以下优点:端部向火面与浇注料平齐,很容易被烧坏脱落,从1)制造于专业耐火材料厂, 经过上千吨的压而使得浇注料崩落。力机压成型，常温耐压强度非常高,通常都在100MPa以上,具有较高的机械强度。其高温性能3改进措施根据上述情况，提出并设计了一种新型的异好,具有较强的抗熔渣侵蚀的能力,体积密度达到型砖封堵结构。该新型封堵结构应用长达2个4.26g/cm3 ,是浇注料的1.5倍以上。2)由于经过高温烧结,已有的游离水和结晶月,从拔出的封堵砖观察,向火面完整、光滑、强度水大部分被排出,晶相变化也已趋于稳定。高(图4),从根本上解决了此前由于封堵砖超温3)该结构砖的铬含量(Cr203≥86%)远高于导致一周一停车的状况。该结构“一种气化炉炉浇注料(Cr203≥12%)。口塞”已获得国家知识产权局颁发的实用新型专4)使用周期超过1个月,并可循环使用,一利。具体改进措施如下:①下部用高温烧结、机制般使用2~3个周期。成型的封堵砖代替浇注料。②封堵砖与挂钩钢筋5)不需烘炉养护,直接装配使用,方便快捷。及壳体间设置1mm的膨胀缝,并用耐火泥浆封从2005年5月采用该结构的封堵砖以来,近好。③圆筒形金属壳体端部比封堵砖的向火面短3a运行实践证明，它比浇注料的型式优越得多，50 mm,同时封堵砖向外翻起突边，盖过壳体，很好完全能够满足气化炉的运行周期要求,值得推广地保护了金属壳体不被过早烧坏脱落。④由于较应用。DESIGN OPTIMIZATION AND REVAMP OF TOP EXIT PLUG FORGASIFIER WTTH OPPOSED NOZZLESZang Xinmin( Shandong Hualu Hengsheng Chemical Co.，Ltd. ，Dezhou ,253024)Abstract The top exit plug, blocking brick, of the gasifier with opposed nozzles seriously re-stricted long tem operation of the gasifier. The life of the top exit plug was prolonged through designoptimization, solving the problem restricting operating中国煤化工Key words: gasifier with opposed nozzles, gasifie:HC N M H Gmization