Mark-Ⅳ型鲁奇气化炉的技术改造

98化工机械2008年Mark-IV型鲁奇气化炉的技术改造张忠兵*(天脊集团机械厂)摘要Mark-IV型鲁奇气化炉在生产过程中出现了各种问题,通过对布煤系统、排灰系统和冷却水循.环系统的改进,使其达到了设计负荷。关键词气化炉 布煤系统 排灰系统改进中團分类号TQ052. 6文献标识码B文章编号0254-6094(2008 )02-0098-04Mark-IV型鲁奇气化炉是一种成熟的炉型,度50 mm,夹套内充锅炉水冷却,自产蒸汽并入气.世界很多地方都在使用,天脊集团(原山西化肥化剂返回炉内,工作中夹套内压力比炉内高0.05厂)于1978年引进4台这样的气化炉,用于化气MPa。王庄贫瘦煤产生合成氨的原料气。与其他地方的原料相比,天脊集团的煤种反应活性低且有黏结.煤锁性,这使得天脊集团的气化炉不仅反应温度高,而. 汽液分离器且有复杂的搅拌系统,对此,经过改进,使原来只.布煤器传动轴适应年轻煤种的气化炉满足了生产需要。一煤仓1 Mark-IV 鲁奇炉简介布煤器传动轴1.1 工艺指标.煤气出口干燥层二二1煤气量34 800m'/h(N)干馕层搅拌器.夹奢补充锅炉水量9vh气化层.壳体氧气消耗量6 500m'/h(N)燃烧层:=#:=#==#====;=:=2炉篦汽氧比4.灰层气化温度1 100公.炉篦传动轴煤气出口温度600C中压蒸汽与氧气-灰馈操作压力3MPa原料粒度5 ~ 50mm碳转化率98%1.2 结构特点困1鲁奇气化炉结构简 困如图1所示,块煤通过煤锁的充压卸压进入气化炉,经布煤器分布并经搅拌器再分布均匀进2简化结构类 改造入煤层,蒸汽与氧气从炉底进入,与煤反应生成煤2.1取消 部分润滑油管气从上部引出炉外,固态煤渣通过转动的炉篦排炉篦与布煤系统都在炉内转动,各有两套径人灰锁。Mark-IV 型鲁奇气化炉是夹套式容器，向轴中国煤化工'轴承都通过油炉体总高12. 5m,外径4.1m,内径3.8m,壳体厚管进MYHCNMHG力、介质的共*张忠兵,男,1972年10月生,工程师。山西省路城市,047507。.第35卷第2期化工机械99同作用,润滑油管很容易破损或堵塞,一般气化炉水从布煤器出来后补充到夹套上部的集水槽,补运行不足一个月,炉内6处轴承就失去润滑,而油充水温度较低,要沿着夹套下降,而夹套下部水的管的存在又给检修带来极大不便，经过探索逐步温度高,水要沿着夹套.上升,两股水相互干扰,影取消了炉内的润滑管线。为了解决取消润滑后动响了冷却效果。技改后冷却水从布煤器出来直接力消耗大的问题,把原先的普通轴承改成了自润进入夹套汽水分离器,由管道进入到夹套下部。滑轴承。.b.加大降液管流通面积。原设计气化炉夹2.2取消 圆角护板套水靠2根φ108mm管自然降液,核算认为降液夹套下段膨胀节之上是加强段,此处覆盖有管内循环水流速过快，压降过大，影响了循环效圆角护板,因为圆角护板不能焊接,它与加强段很果。改进后降液管变为2根φ168mm管,流通面难牢固地联接, ,运行中护板一旦脱落必然卡住炉积是原来的2.5倍,夹套水含汽率大大降低。通篦系统,造成气化炉停车。实际运行中曾多次发过对循环水的改进,加强了夹套板的冷却,避免了生这样的事故。取消圆角护板后,加强段未出现因过烧而造成的鼓包事故。1997 年改造完成后异常磨损,炉篦破渣也正常。气化炉再没有发生过鼓包事故。2.3炉篦大齿轮护圈改造3.2 灰锁上阀改造炉篦系统由炉内两个小齿轮带动大齿轮旋灰锁上阀在4个启闭阀中工况最差, 380转,从而使整个炉篦转动达到排灰目的。原设计灰渣冲刷磨损严重,密封部位寿命不足一个月。大齿轮周围有一水夹套对大齿轮降温防磨,在备.改造工作从以下几方面入手:机状态这一部位容易积灰积水,造成水夹套腐蚀a.减少阀头启闭次数。灰锁原来有效容积漏水。改造后取消了水夹套,只用单层板保护大是6.4m’,灰锁扩大后有效容积为9m' ,优化操作齿轮,材料由H I变为13CrMo44。方法,充分利用灰锁有效容积,单位煤气产气量条2.4螺旋排灰改水力排灰件下灰锁阀启闭次数减少了50%。灰锁下阀打开后,灰渣进入灰斗,再进入螺旋b.改进阀头阀座的密封形式。原设计阀座输灰机,由螺旋输灰机送上皮带,皮带送至灰池。密封面为斜口平面,阀头为线型密封;改进后阀座螺旋负荷重、工况差故障频繁,为解决这一问题密封为线型,阀头密封为球面。曾改造了灰斗与输灰机,使输灰机长度缩短,但只c. 改进阀头阀座的装配工艺,使之更好对是情况有好转,直至输灰系统改为水力排灰才彻中。底解决了问题。灰渣从灰锁中出来经竖灰管靠重d.提高密封面硬度。原设计阀座母材为力排入地沟,然后用水将灰渣直接冲至灰池,极大15Mo3 ,阀头母材为13CrMo44,过渡层为不锈钢，地简化了结构,因为没有转动部件,所以几乎不用表面为硬质合金,密封面硬度为HRC37 ~52;改维护。输灰系统改造已有3年,没有出现任何故造后密封面材料为碳化钨合金,它镶在母材上,硬度平均值为HRC64”。灰锁上阀改造后平均寿3延长寿命类改造命提高了3倍。3.1解决夹 套鼓包问题"3.3膨胀冷凝器泄压管改造气化炉正常操作时夹套压力比炉内高0.05灰锁泄压时蒸汽通人膨胀冷凝器的水中,因MPa,自开车至1996 年共发生过9次夹套严重鼓为蒸汽中带有大量灰渣,经常造成泄压管堵塞,使包的事故,每次恢复至少霈要60天时间,对生产灰锁不能正常泄压,轻者减负荷,重者停车。改进影响很大。夹套板材料为20 g,厚度30mm,与壳后泄压管流通面积增加了4倍,再未发生泄压管体的间隙46mm,经分析认为夹套鼓包的主要原堵塞的问题。因是冷却不足,过烧使夹套板珠光体消失逐渐变3.4布煤系统改造为球状化物,材料强度下降造成夹套失稳。对此中国煤化工均匀进入气化采取了两项措施:层;bYHC NMH使高达600~a.改进了冷却水的循环方式。原设计冷却700C,所以必须有水冷却。一方面要旋转, 另一100化工机槭2008年方面要通水冷却,因此布煤系统结构复杂,很容易衬里,取消了冷却水,从根本上解决了腐蚀漏水的出现漏水情况。根据漏水原因对布煤系统进行了问题。在以后的生产中未因此处问题而影响负两方面的改进:荷。a.通水管道不承受运动附加力。在布煤器4.3气化剂均匀分 布改进上安装了连接结构,使破黏产生的力不被通水管氧气与蒸汽在炉外汇合,一起进入气化炉,通道承受。过布气环炉篦、灰层进入燃烧层,若气化剂不能b.强化密封效果。布煤系统冷却水通道结均匀地进入燃烧层,则燃烧层可能局部下移或上构复杂、阻力大,任何一处冷却不好都会因过烧而移。燃烧层上移,则煤气出口温度高,煤锁温度.失效漏水,尤其是中心管与分水器及搅拌罐之间高,甚至出口煤气中氧含量超标;燃烧层下移,则.的动密封。运行中曾多次发生布煤器焊缝漏水及灰锁温度高甚至炉篦烧损。气化炉的操作控制燃搅拌桨叶整体掉下来的事故,都是因为冷却水不烧层位置是关键,控制燃烧层位置要求气化剂均到位造成的。改进针对两处动密封,强化了分水匀进入。天脊集团曾多次发生煤气温度、成分不器水进中心管,中心管水进搅拌器之间的密封,截合格及炉篦烧损事故,究其原因都是气化剂分布断了冷却水的短路通道。改造后布煤系统很少出不均匀造成的。笔者从两方面对气化剂分布进行现漏水情况。了改进:4提高负荷类改造a.控制气化剂流向。气化剂进人炉内后本4.1驱动方 式改进应顺着导流结构、冷却支撑体后进入稳压室,再经气化炉内有两大转动装置,-为布煤系统,二布气环的一次分布进人炉篦,但实际中有一部分为炉篦系统,通过这两部分的运动实现煤的均匀气化剂要走短路,不进稳压室而是直接由进气管分布与排灰。原设计它们的原动机都是液压马顺着支撑体缝隙进入灰层。改进工作就是在各联达,马达带动减速机与齿轮转动使布煤系统与排接部位加密封结构以切断气化剂短路,使它按设灰系统工作,这种运动方式需要庞大的液压泵站计方向进人燃烧层。产生压力油以提供动力,整个系统结构复杂,易损b.布气孔数量改进。原设计布气孔流通总件多,并且液压油压力与布煤器的转速及炉篦的面积较大,且各层布气孔数量与各层炉篦面积不转速没有简单的对应关系,气化炉调整负荷时只对应。改进后布气孔流通总面积缩小,有利于气能依靠经验改变油压,对高负荷生产是一种制约。体均布,且各层进气量与分布面积成正比。改进改进后取消了液压泵站与马达,直接用变频电机后气化剂能均匀地进入燃烧层,负荷变化时比以带动,不仅减少了故障，而且可以方便地控制布煤前容易控制。系统与炉篦系统的转速,满足了高负荷生产的需5结束语天脊集团的气化炉于1987 年投料生产,运行4.2洗涤器人口结构改进模式为三开一备(或修)。投产初由于故障不断，气化炉出口煤气温度达600C,且含有大量三炉并运率不足80%,单炉平均负荷也只有灰尘,须经文丘里洗涤灰尘并降温后才能进入后81% ,严重制约着后续生产。通过不断技改,并运工序,从气化炉出口到文丘里洗涤器间是工况最率、负荷率年年提高,气化炉运行逐渐扭转了被动恶劣的地方。原设计此处结构是三通式并通水冷局面。1998年新增第5台气化炉,2005年气化炉却,在水平管里没有往复运动的圆盘形刮刀,用于运行模式变为四开一备(或修), 四炉并运率达到刮掉此处积聚的焦油和煤尘。运行中发现焦油与了99% ,单炉负荷率达到了设计的110% ,总产气煤尘在水平管内的积聚并不多,于是取消了刮刀，量达到了原设计的150%。但洗涤水压力高,飞溅厉害,它与煤气中H2S共同作用,严重腐蚀三通管,造成漏水,一旦出现这中国煤化工种情况气化炉只能低负荷运行。经过多次探索，1 弗.MYTHC N M H G气化制氨工艺及气化炉煤气出口结构改成了弯头式,增加了耐火装置的实践与研究.北京:化学工业出版社,000. 91 ~第35卷第2期化工机械101102-1532荆宏坚,王光彪,张振芳.鲁奇煤加压气化制氨工艺及(收稿8期:007-12-24)装置的实践与研究.北京:化学工业出版社2000. 150Retrofits of Mark-V Type Lurgi GasifiersZHANG Zhongbing( Machinery Plant ,Tianji Group, Lucheng, 047507, Shanxi, Chinar )Abstract Some retrofits were made of the coal distribution system , discharging ash system, and cooling watereirculating system of Mark- IV Lurgi gasifers for eliminating the problems occurred in production, and the de-sign load of the gasifiers was realized.Keywords Gasifer, Coal Distribution System , Discharging Ash System, Improvement2008年全国精馏技术交流与展示大会征文通知精馏是石油化工、有机化工、精细化工以及制药等行业生产过程中最重要的单元之一,是产品分离和提纯的重要手段。为提升现有生产技术,促进精馏新技术的应用。中国化工信息中心和中国石油和化工勘察设计协会化学工程设计专业委员会执于2008年6月联合举办“全国精馏技术交流与展示大会" ,《现代化工)为本次大会的承办单位。面向从事精馏技术及设备研究、设计、生产和应用的企事业单位的专家、科技人员、操作人员以及大专院校的师生开展论文征集活动。被录用的论文将以《现代化工>(中文核心期刊)增刊形式在会前正式出版,征稿范围如下:国内外精馏技术的理论研究新进展;新型精馏塔及塔内件的开发应用;复合精馏技术及过程强化;设计软件和控制软件在精馏工程设计中的应用;精馏塔的扩能改造和节能改造;精馏装置及操作;与精馏过程及精馏设备有关的其他相关领域。征稿要求及会议详细情况谤参见《现代化工)网站( www. xdhg. com. en)。联系地址:北京安外小关街53号化信大厦B座( 100209)联系人:杨璃影电话:010-64444095 6444090投稿信箱: yangry@ cheminfo. gov. cn《化工机械》合订本消息2007年《化工机械》合订本每册定价70元。如需邮购,可直接汇款至兰州西固合水北路3号《化工机械》编辑部(收款人:张来蒙),邮编:730060。请在附言栏内说明书名及所需册数。另外,尚有少量1995年(50元)、1996年(50元)、1997年(50元)、1998年(60元)、1999年(60元)、2000年(60元)、2001年(70元)、2002年(70元)、2003年(70元)、2004年(70元)、2005年(70元)及2006年(70元)合订本,如需购买,请按上述地址和汇款方法邮购。地址:兰州西固合水北路3号 邮 编:7300中国煤化工11073TYHCNM HG