水煤浆气化炉激冷环运行分析及结构改进

2008年10月大氛胆Oct. 2008第31卷第5期Large Scale Nitrogenous Fertilizer IndustryVol.3I No.5水煤浆气化炉激冷环运行分析及结构改进陶志远张克锋(山东华鲁恒升化工股份有限公司,山东德州,253024)摘要激冷环是大氮肥装 置水煤浆气化炉的关键部件,直接影响气化炉的稳定运行。通过分析自身结构存在的问题,合理改进布水孔数量和方向,同时将半圆环管改成整体锻件,既便于清洗又保证水膜均匀，提高了激冷环的运行周期。关键词气化炉激冷环环隙水膜1概述部分汽化，使合成气的温度急剧降低并增湿;出口国内首套以煤为原料的大型氮肥国产化装气体中的水汽与激冷水达到相平衡;②激冷水要置,于2004年底在山东华鲁恒升化工股份有限公保持足够水量,这样水膜内虽然不断有水蒸发,但司建成投产,标志着我国已经具备设计制造有自水膜依然存在,且均匀分布在下降管的内壁面,因主知识产权的先进成套设备、建设大型氮肥生产此水膜的温度保持不变,达到保护下降管免受高装置的能力。对促进氮肥行业原料结构调整和中温热应力破坏的目的。激冷水的作用是洗涤冷却小化肥企业技术改造,降低能耗,保护环境,提高介质保护激冷环和下降管,使其免受高温损坏。行业技术与装备水平,带动和促进相关产业的发进入激冷室的粗合成气温度为1320C ,条件展具有重要意义。极为苛刻。激冷环处于13209的高温工艺气与水煤浆加压气化工艺是大氮肥的核心技术，220C的循环黑水之中,循环黑水经激冷水分布气化炉则是气化单元的核心设备,而激冷环是气环分布后,沿下降管内壁膜状下行，强化管内的传化炉的核心部件,其运行状况直接影响到气化炉热和传质。而激冷环内部的水受热气化,不断地乃至整套大氮肥装置的稳定运行。从2004年底，产生气泡甚至气膜,使激冷环的壁表面时而与气山东华鲁恒升化工股份有限公司大氮肥开车以相接触,时而与水相接触，传热冷却情况时好时来,一直在探索提高气化炉的运行周期,根据实际坏。壁面不断承受着交变的热应力,容易造成激运行及出现的问题,将激冷环的结构做了部分改冷环损坏，导致下降管鼓包,鼓包后的下降管容易.动,积累了--些经验。挂渣,严重时下降管全部堵塞,必须停车处理。2气化炉激冷室工艺特点3原始开车 时的结构从燃烧室出来的工艺气体夹带燃烧后的灰激冷环原始开车时结构见图1,主要由半圆渣,经过激冷环和下降管,被激冷水降温洗涤除环管和激冷水室组成,激冷水从总管进人激冷水渣。然后通过水封由上升管与下降管之间的通道室,然后经喷水孔流经半圆环管,从半圆环管与下到达托砖锥体后出气化炉。降简之间的间隙(以下称环隙)流下。激冷环进水工艺流体的流动特点:热量在传递过程中工孔为36个φ15mm的小孔,清洗孔为12个艺气的成分也在发生变化,二者相互影晌,相互制中国煤化:工0080928约,实现粗合成气的洗涤(除渣)、冷却(热量回收)和增湿过程。①高温的合成气通过辐射和对流将YHC N M H G石油大学(华东)机械系化机专业,现为华普但升化L股份有限公司压力容器工程师。联热量传给下降管内壁的激冷水膜,使水膜内的水系电话:0534-2465141;E-mail; todly@ hl-hengheng. com。第5期陶志远等.水煤浆气化炉激冷环运行分析及结构改进32319.05 mm的管螺纹孔,喷水孔为50个$48 mm的小该形式激冷环在2004年底投用至2005年孔,半圆环管是由中94mmx11mm的无缝管煨圆底,3台气化炉共消耗激冷环7套,不但浪费了大后刨开制成,激冷水室则是由整体锻件加工而成。量的备件资金,还严重影响了生产的稳定运行。半國环管选水孔 邀冷水室 请洗孔4首次改进 后的结构改造后的激冷环见图2,主要由3部分组成:激冷水室、半圆环管和底板。激冷水室还是由整体锻件加工而成,半圆环管也是由锻件加工而成,进水孔喷水孔、清洗孔底板也是整体锻件。进水孔为24个中18mm的孔,其流通面积与36个中15mm孔相同。清洗孔为24个19.05mm的管螺纹孔,这样清洗孔和进水孔匹配,一-对应。每运行1个周期后,就可以将进水孔内的灰垢冲洗干净。进水孔的进水方向由正对激冷环中心改为20°切向进水,这样减少了激冷水对半圆环管的冲刷，也使得激冷水在半圆图1原始开车时 激冷环结构环管内旋转流动,通过环隙后在下降筒内壁上形激冷环的主要控制尺寸为环隙，其设计值为成旋转向下的水膜,更有利于保护下降筒。8mm。加工时,半圆环管由无缝管煨制完成后,刨半圆环臂进水孔邀冷水室请洗孔成两半,取内部-一半。在与激冷水室组装时,因激冷水室内有一凸出的圆形台阶,必须将半圆环管刨成3半才能与激冷水室组对在--起,然后再与激冷水室组焊。半圆环管经过2次刨割和1次焊接,在这个过程中有很大的热应力作用于半圆环底板管上,导致半圆环管本身有很大的热变形,再加上下降筒本身有一定的椭圆度,因此激冷环环隙很难保证均匀,最大间隙达到11mm。导致激冷环布水不均匀,下降简内壁上的水膜厚度差别太大，严重的部位可能造成千区,无法保护下降简。激冷水为循环过滤的灰水,灰水中含灰量和钙镁离子量都很大,在流经进水孔(36个$15mm的小孔)时容易因结垢而堵塞,造成布水不均;激图2首次改进后激冷环结构冷水从进水孔流向半圆环管时直冲半圆环管,对去掉50个中8mm的斜向下喷水小孔，可增加环管内壁造成严重的冲刷腐蚀。流往下降筒内壁的激冷水量,避免炉渣被激冷水半圆环管上50个φ8mm的斜向下喷水小孔，淬冷后,降低流动性而在下降筒内壁上挂渣。分散了通过环隙去下降筒内壁形成水膜的水量,半圆环管由原来的无缝管煨制改为整体锻同时这些激冷水很容易使炉渣在下降筒上部就被件,由原来的一体结构改加底板,这样在组对时不淬冷,降低炉渣的流动性而在下降筒内壁上挂渣，用刨成3半,可以整体套人,减少了热变形,更有影响水膜对下降简的保护。利于保证环隙的均匀。激冷环的这种结构也不便于清洗,清洗孔为改进后的激冷环于2006年1月投用至今一12个19.05 mm的管螺纹孔,与进水孔不匹配,进直运行良好,证明改造是成功的。水孔为36个中15mm的小孔。高压水枪从清洗孔中国煤化工冲洗时,只能清洗对应的进水孔，相邻的进水孔清50HCNMHG洗不到或不彻底。改进后的微冷坏运行效果虽然良好,但也有324大氛肥2008年第31卷其不合理的方面。半圆环管由整体的方形锻件加的方形环管由3部分组成:上环板、中环板和下环工成半圆形状,材料的利用率很低。该材料为耐板。3个环板在加工时分别由锻件加工而成，然商温特种合金Incoloy825,价格相当高，造成很大后在激冷水室.上组焊,焊接完毕后车平焊缝表面,的浪费。针对这种情况,又对激冷环的结构做了以达到设计要求的加工精度。下环板在加工前可部分调整,二次改进后结构如图3。以根据下降筒的椭圆度偏差加工外圆,以使环隙方形环管，进水孔邀冷水室请洗孔的偏差控制在最小的范围内。改进后材料的利用率提高,大大降低了激冷环的生产成本,减少了备件费用。6结语通过首次对激冷环结构的改进,使得激冷环.在布水、清洗方面比原始开车时的结构有所改善,运行周期延长到1a以上。但由于特定的结构,造成激冷环制做成本较高。二次改进后的激冷环结构更加完善,在保证布水效果和清洗方便的基础上,降低了加工成本。图3二次改进后的激冷环结构经过近2a的运行,进炉检查激冷环表面良好,没二次改进后的激冷环与首次改进的激冷环相有裂纹等缺陷,从而验证二次改进后的激冷环结比只是将原来的半圆环管改为方形环管,改造后构是比较合理的。OPERATION ANALYSIS AND STRUCTURE IMPROVEMENT OFQUENCHING RING OF COAL-WATER SLURRY GASIFTERTao Zhiyuan and Zhang Kefeng( Shangdong Hualu- Hengsheng Chemical Co., Lid., Dezhou ,253024)Abstract Quenching ring is a key spare part of coal-water slury. gasifier in large nitrogenousfertilizer plant, which can directly affect the stable operation of the gasifier. Through analysis of theproblems existed in the quenching ring structure at the original startup, the number and direction ofwater distribution holes were improved reasonably, semi-circular rings were embodied into one forg-ng, which is easy to clean and ensures uniform water film, thus improves the operating period of 'quenching ring. The processing cost is relatively high when semi-circular rings are embodied into oneforging, then the semi-circular rings were modified into rectangular ring, which is jointed with steelplates，which both ensures the ring cleft and decreases processing cost .Key words : gasifier, quenching ring, ring cleft, water film九江石化应用电机变频调速节能降耗中国石油化工股份有限公司九江石化分公司为了降低电气设备的能耗和故障率,应用和推广电机变频调速节能高新技术,有计划地组织对重要生产装置的关键电气设备变频调速进行系统优化配置和完善。几年来,引进东芝、富士、西门子、三菱、ABB等各种型号的进口变频器,在炼油、化工、化肥等生产装置广泛应用,取得了明显的节能效果,提高了企业的经济效益.推进了企业节能降耗、降本增效和可持续发展。据不完全统计,目前九江石化分公司已投人运行的变频调速器中国煤化工MW。若按每台设备节电率30%计算,则每年至少可节约电能39xlofkw.h,每年仅节约:YHCN M H G约设备维修费材料费100多万元。儿江口化心1建女公司电修车间汪学峰