气化炉回火的原因分析和解决措施

第3期中氮肥No. 32016年5月M- Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressMay 2016气化炉回火的原因分析和解决措施吴晓苹，潘玉成，崔利丽.(兖矿鲁南化工有限公司，山东滕州277527)[摘要]四喷嘴气化装置气化炉烘炉过程中，炉温达到700 C以上时气化炉频繁出现回火现象，结合控制数据得出气化炉回火原因为锁斗上部堵塞、渣口堵塞、抽引大阀处灰沉降、蒸汽消音器和其他设备内介质窜人等，为此，重新制定了工艺操作要求，有计划地对影响烘炉的部件、部位进行拆检，并加大对影响烘炉的其他指标的监控力度，消除了气化炉的回火现象，保证了气化炉的成功投料。[关键词]气化炉;烘炉;回火;锁斗堵塞;渣口堵塞;灰沉降;预防措施[中图分类号] TQ 546.8 [文献标志码] B [文章编号] 1004 -9932(2016)03 -0028 -03兖矿鲁南化工有限公司四喷嘴气化装置同时烘炉可以除去气化炉耐火材料中的吸附水和2005年7月成功投料，经过几年的优化和改造，结晶水，检验耐火材料及筑炉质量是否满足工艺气化炉稳定运行周期已经达到世界先进水平，但要求。 如果长时间不烘炉，浇注料以及耐火泥中开车前准备阶段，尤其是气化炉烘炉时，气化炉的水分会造成耐火材料受潮失效等，并影响浇注频繁出现回火现象，且回火- - 般发生在烘炉温度料的质量，所以烘炉工作在水煤浆气化装置开车达到700 C以上时，危险性较大，对安全生产和前是必不可少的。开工效率造成了一定的影响。为此，通过对气化表1耐火砖的理化指标炉回火的原因进行分析，探索出了可操作性强的项目铬铝锆砖铬刚玉砖 氧化铝空心砖应对措施，最终保证了气化炉的成功投料。Cr2O3含量/%≥85≥12Zr203 含量/%≥4.51气化炉烘炉的作用和烘炉流程介绍Al203含量/%86≥98Fe2O3含量/%≤0.4≤0.30.51.1烘炉的作用Si203含量/%在四喷嘴气化炉工艺中，为了提高气化效密度/kg.m-3≥4 200≥3250≥1 400率，防止热量散失，同时保护气化炉壳体不受燃常温耐压强度/MPa≥100≥120烧室内高温物料的直接作用，气化炉炉壁内侧设1.2 烘炉流程介绍.计砌筑3层耐火砖，耐火砖在干燥状态下可长期气化炉烘炉流程见图1。存放，砌筑的气化炉耐火砖使用耐火泥进行粘开工抽引器_消音器结，并且拱顶和锥底有厚厚的浇注料,通过耐火1.3 MPa蒸汽泥的粘结将炉内耐火砖组成一- 个整体。+Q抽引器i分离器气化炉3层耐火砖由外向内分别是氧化铝空心砖、铬刚玉砖、铬铝锆砖，其理化指标见表1。耐火砖中含有的一定量的Cr2O3，可以抵挡C ]v1307高温和煤炭的侵蚀，达到保护气化炉壳体的目一次水的;耐火砖中还含有一定量的ZrO3,通过“相V13033- 2P1303变效应”可以储存热量，为气化炉开车初期点图1气化炉烘炉流程示意燃煤浆和氧气提供热量，以使开车后炉内的气化气化炉烘炉采用蒸汽高速通过开工抽引器，反应得以进行”。热量来自于开车前的烘炉，由于开工抽引器中国煤化生玉能和静[收稿日期] 2015- 10-06.压能之间相互轩jHCNMH(对气化炉[作者简介]吴晓苹( 1985-) ,女,山东烟台人,工程师。内部空间的抽吸，收trU门王贝小叭态;燃料第3期吴晓苹等:气化炉回火的原因分析和解决措施●29.气通过预热烧嘴在炉顶点燃后因负压作用呈现内被水激冷后通过锁斗排出系统。在烘炉过程“侧挂火炬”状态，从而使气化炉耐火砖均匀升中，尤其是当烘炉温度达到900 C以上时，炉璧温。此外，烘炉系统还存在一个循环水冷却系残留熔渣受热流动，流至激冷室后温度急速下统，作用是防止烘炉时产生的热量烧坏气化炉内降，形成体积较大且比较坚硬的渣块，堵塞在锁件，即渣池的水通过渣池泵向气化炉激冷环供斗人口阀门处，造成炉内激冷水不能顺利回到渣水，和气化炉内件换热后返回渣池，达到循环冷池，积聚在激冷室内直至封住下降管，最终导致却的目的。回火。3.1.2气化炉渣口堵塞2气化炉 烘炉过程中频繁回火的危害气化炉停车后，观察渣口处无异物，较为通气化炉烘炉过程中频繁出现回火,不仅对炉畅。但在烘炉过程中，随着烘炉温度逐步升高，顶上部的烘炉设施造成损坏，导致直接的经济损渣口逐渐缩小，气化炉负压逐渐减小，当渣口缩失，还会严重威胁现场巡检人员的人身安全小至一定程度时，炉内负压不足以拖拽火焰，从(如果巡检人员在烘炉区域进行巡检时气化炉出而造成回火。通过观察现场和收集数据都可以看现回火，其喷出的火焰会灼烧巡检人员)。同到，渣口出现堵塞和炉内负压大小有对应关系时，因气化炉回火问题，火焰不能正常进人炉(见图2)，尤其是渣口堵塞至50%以上时，容内，势必会影响气化炉的烘炉温度，不能按照烘易出现负压突降同时渣口堵塞比例突然升高的现炉温度曲线要求进行烘炉，耐火砖也就得不到正象，因为渣口缩小至--定程度时更容易在渣口处常的养护，最终会影响耐火砖的使用寿命，并且发生“架桥”。烘炉时间的延长也会延误开车进度。所以，气化100r .炉烘炉回火问题关乎设备寿命、开工效率、人身80安全等多方面。30-50「3气化炉回火的原 因分析103.1炉壁熔渣受热流动而形成堵塞0t3.1.1气化炉液位突 然出现猛涨”1正常情况下气化炉内应该无液位，从烘炉水渣口被堵塞比例%循环系统来看,渣池泵向气化炉供水后炉内的水图2炉内负压与渣口堵塞比例的对应关 系直接通过锁斗1#、2#、3#阀门( DN400)到渣渣口发生堵塞，是由于气化炉内残留熔渣在池，锁斗1"、2*、3"阀保持全开状态，所以在气高温下受热流动所致。但相对于堵塞锁斗，其残化炉内形成一-定液位是比较困难的。但在烘炉过余的熔渣量要 大得多。烘炉温度高于熔渣流动温.程中经常出现气化炉液位突然猛涨的现象，同时度时，炉内残留的大量熔渣向下流动，在渣口处渣池液位出现下降，气化炉液位涨至下降管管口逐渐积聚，由于预热烧嘴安装在气化炉炉顶，炉位置时，就会将下降管管口封堵，使得抽引系统顶和渣口本身有近12 m的距离，因此烘炉过程和气化炉燃烧室被隔绝，气化炉燃烧室内由负压中渣口处温度要低于炉顶温度，大量熔渣在短时变为常压，导致预热烧嘴处出现回火。间内流至渣口处，随着温度的降低，逐步停止流根据气化炉液位出现猛涨而渣池液位逐步下动而变硬，渣口尺寸随之变小，达到- -定 程度时降这一现象，分析认为，是因为炉内到渣池通道导致回火的发生。不畅造成激冷水在炉内积聚引发液位上涨。现场3.2气化炉内负压过小或出现“喘吸”观察堵塞位置在锁斗1#* 阀处，拆检后发现堵塞3.2.1开工抽引大阀处出现 “灰沉降”物是气化炉内燃烧后的熔渣。气化炉运行期间,开工抽引管线通过连接在气化炉水煤气出口炉内煤浆和氧气发生- -系列的氧化还原反应，其管线 上来实现对气化的中国煤化工负压。气中氧化反应是不完全反应，反应后残留的炭以及化炉烘炉结束CNMHG,化抽引大阀煤灰在液化状态下顺炉璧流到激冷室，在激冷室需确认关闭,内的日以于日，口的足防止高温煤，30.中氮肥第3期气倒窜人抽引系统。因气化是以煤炭为原料的，4.2加强监控并对堵塞预兆及时处理气化炉在向外输送水煤气时势必会携带一定的煤烘炉过程中，监控渣池液位变化可以了解锁尘、灰分，系统经过长周期运行后，其携带异物斗和气化炉之间激冷水的流动情况，如果发现渣部分会沉降在开工抽引大阀与水煤气管线死角池液位稍有下降趋势，表明锁斗和气化炉之间介处，“灰沉降”造成管道堵塞，继而造成气化炉质流动出现问题，控制室可以使用低压灰水等压内负压过小。烘炉初期，因使用蒸汽量和负压较力稍高介质对锁斗处进行反冲，通过反冲的震动小，对其影响不大，但随着烘炉温度的逐渐升效果将渣排至锁斗，避免熔渣进一步积聚。 现场高，所需抽引量也逐渐增大，而开工抽引大阀处可以通过肉眼 观察的方式了解气化炉渣口的情的堵塞限制了抽引量的进一步增大， 抽引量和烘况，如发现渣口缩小速度较快，应及时停止烘炉温度不匹配时，回火就发生了。炉，使用现场制作的疏通渣口专用工具对渣口进3.2.2蒸汽出 口处消音器堵塞行疏通，渣口畅通后再继续烘炉。抽引蒸汽出口消音器是利用多孔吸音材料来4.3 拆检烘炉系统积灰、堵塞部位降低噪声的。把吸音材料固定在气流通道的内壁气化炉停车进入检修后，烘炉工作进行前，上或按照一-定 方式在管道中排列，就构成了阻性尤其是当气化炉运行周期较长时(超过120 d)，消音器。当声波进人阻性消音器时，- - 部分声波需现场对开工抽引大阀进行拆检，主要是对大阀能在多孔材料的空隙中摩擦而转化为热能耗散前管道短接进行清理， 对大阀密封和阀门]动作情掉，使通过消音器的声波减弱2。蒸汽管线-况进行检查。现场通过调节蒸汽流量和观察实际般选用碳钢材料，长时间使用后管道会有一定的蒸汽量及负压判断蒸汽消音器是否堵塞，如堵塞腐蚀，同时抽引过程中会将炉内残留煤尘和砌炉较严重，对其进行拆检和清洗。将拆检、检查和浇注料带出，到达消音器处后堵塞消音孔，导致清洗情况记人台帐，摸清不同煤种灰分情况下的蒸汽流量波动，炉内发生“ 喘吸”，严重情况下积灰和堵塞物硬度，为下一步寻找积灰点和评估由于蒸汽量过小而发生回火。检修工作量提供指导。3.3 其他设备内介质抽入抽引管线4.4 烘炉过程中与气化炉相连设备保持低液位气化炉出口水煤气管线不仅和抽引管线相连烘炉前排查与气化炉相连的其他设备液位是接，还和后工序洗涤降温设备联通。在停车或烘否处于低限，能够起到一定的液封作用即可，以炉状态，当其他设备液位过高时，这些设备内的防止因其他设备满液位而导致介质回窜;同时，介质会通过水煤气管线倒流人气化炉内，倒流过烘炉过程中，在烘炉报表中加入其他设备液位项程中介质也会充满抽引管线，导致抽引系统和气目，要求操作人员认真监控，液位异常(高)化炉系统隔绝，进而导致烘炉时燃烧室无负压而时及时排放。造成回火。5结束语4预防回火的措施实际操作过程中，我们通过积极试验和摸4.1气化炉停车 前严格按照要求提温索，对气化炉烘炉过程中的回火问题探索出了可气化炉停车前，将气化炉操作温度提高至操作性强的应对措施，避免了回火问题的发生，比正常状态高50 C左右并保持1 h以上，保证确保了气化炉开车前所需的热量，保证了气化炉气化炉炉璧熔渣能够最大限度地流动并通过锁的 成功投料和装置的安全、稳定运行。斗系统排出。当现场观察到排出渣量比正常状[参考文献]态下显著减少时，表明气化炉提温操作结束，气化炉可进入下一步停车操作。这种提温操作[1]于广锁，龚欣，刘海峰，等，多喷嘴对置式水煤浆气化能够保障炉内挂渣量处于一个合理水平，就能技术[J]. 现代化工，204 (10): 46-49.大大减小烘炉过程中发生熔渣堵塞锁斗和渣口[2]聂成元，李中国煤化工中国国矿业大学出版社，2009.的几率。TYHCNMH G