提高德士古气化炉运行周期的措施
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１ 吹灰阀门设计及程序更改
正常运行期间ꎬ气化炉原首钢 ６４ 台吹灰阀存 在不同程度的内漏ꎬ大量吹灰气泄漏至气化炉内ꎬ 导致压力较低ꎬ从而使吹灰系统无法起到吹灰的 作用ꎮ 气化炉运行至后期ꎬ水冷壁积灰使其换热 效率逐渐降低ꎬ工艺气热量后移ꎬ对流废锅出口温 度上升ꎬ为了降低对流废锅出口温度ꎬ常需要强制 开吹灰阀进行降温ꎬ这使得吹灰气压力进一步下 降ꎬ以至于水冷壁积灰更加恶化ꎬ最终使气化炉被 迫降负荷运行ꎮ
管线进入炉体后穿过导渣锥体形成环状ꎬ以 １２０° 均布 ３ 个三通阀垂直向上引出 ３ 条管线ꎬ分别为 Ａ 管、Ｂ 管和 Ｃ 管ꎮ 该环底部需制作支撑ꎬ焊接固 定到导渣锥体内壁上ꎮ 喷嘴平面分为一层ꎬ位置 在拐点向上 ８００ ｍｍ 处ꎮ 同层内喷嘴为 ３０°均布ꎬ 共 ６ 个ꎬ可使其雾化效果互补ꎬ增强冷却效果ꎮ 各 新增管线和喷嘴利用抱卡固定到就近水冷壁上水 管线上ꎮ 通过以上措施不但解决了对工艺气的降 温ꎬ而且将高温液态渣降温至正常温度后掉落至 废锅水浴中ꎬ进一步降温后通过锁斗排至渣斗内ꎬ 降低堵塞二次通道的风险[３￣４] ꎮ
针对以上问题ꎬ笔者通过对吹灰阀门、激冷水 等关键设备进行自主研发ꎬ形成一套关键设备技
术ꎬ并在甲醇厂现有的一台气化炉上进行运行试 验ꎬ检验成果ꎬ预计将有效解决目前气化关键设备 存在的问题ꎬ实现气化炉平均负荷由 ９７％ 左右增 加到 １１０％ ꎬ单台气化炉平均连续运行周期由１６ ｄ 增加至 ５０ ｄ 以上ꎬ正常情况下ꎬ气化炉实现完好 备炉状态ꎬ大大提高甲醇产量ꎬ降低能耗ꎬ减少检 维修费用ꎬ提高企业竞争力[２] ꎮ
该气化炉设备为 ２０ 世纪 ８０ 年代产品ꎬ工艺 和设备设计均存在不同程度的缺陷ꎬ而且随着气 化炉运行时间的增加ꎬ暴露出了许多问题:吹灰阀 内漏严重、吹灰压力低、吹灰效果不好、水冷壁积 灰严重等ꎬ热量的后移导致对流废锅出口温度高ꎬ 运行后期气化炉运行负荷低ꎮ 割除部分水冷壁后 这些问题尤为突出ꎬ严重影响了甲醇厂的正常生 产运行ꎬ气化炉倒炉、检修次数频繁ꎬ甲醇产量较 低ꎬ生产成本高ꎮ
关键词: 气化炉ꎻ 德士古ꎻ 吹灰系统ꎻ 激冷水 中图分类号:ＴＱ５４５ 文献标识码:Ｂ 文章编号:２０９６￣３５４８(２０１９)０２￣００２８￣０３
神华宁夏煤业集团甲醇分公司(简称甲醇 厂) 自试车以来ꎬ由于生产原料煤质的改变、废锅 本身设计存在缺陷等因素的影响ꎬ气化炉辐射废 锅结渣严重、对流废锅出口温度高ꎬ严重制约了气 化炉的运行周期ꎮ 为了维护生产ꎬ经过多年科技 攻关ꎬ气化炉运行周期明显增加ꎬ由原来最长连续 运行 １２ ｄ 增加到最长 １６３ ｄꎬ气化炉负荷由 ６１％ 增加到最大 １１０％ ꎬ科技成果显著ꎮ
目前气化炉对煤质适应性差ꎬ煤质稍有波动 就会造成气化炉排渣量少、辐射废锅内堵渣ꎬ导致 气化炉被迫降负荷运行或停车检修ꎬ停车后每次 检修时间约 １０ ｄꎻ因吹灰阀泄漏严重ꎬ压力低ꎬ吹 灰效果不佳ꎬ气化炉运行至后期ꎬ对流废锅出口温 度高ꎬ只能降负荷维持运行ꎬ最低降至半负荷运 行[１] ꎮ 因此ꎬ在正常运行过程中ꎬ气化炉几乎做 不到备炉状态ꎬ气化炉频繁检修ꎬ连续运行时间 短ꎬ而且运行至后期负荷低ꎮ
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氮肥与合成气 第 ４７ 卷 第 ２ 期 ２０１９ 年 ２ 月
提高德士古气化炉运行周期的措施
崔腾巍 ( 神华宁夏煤业集团 甲醇分公司ꎬ 宁夏银川 ７５０４０９)
摘 要: 针对吹灰阀门泄漏严重ꎬ吹灰效果不佳ꎬ气化炉运行至后期ꎬ对流废锅出口温度高ꎬ只能降负荷维
持运行等问题ꎬ采取对吹灰阀增加总阀ꎬ更改吹灰程序ꎬ增加激冷水系统等措施ꎬ以解决对流废锅出口温度高的 问题ꎮ 改造后ꎬ气化炉满负荷长周期连续稳定运行 ５０ ｄ 以上ꎬ改造效果良好ꎮ
针对吹灰系统的特点及目前吹灰阀内漏的问 题ꎬ设计适合吹灰系统特点的新阀门ꎬ并将原设计 的吹灰程序进行更改ꎬ目前运行时避免了阀门内 漏的问题ꎮ 将吹灰程序分成 ７ 个单系列ꎬ每个系 列各增加 １ 道新总阀ꎬ吹灰时先打开单系列总阀ꎬ 再依次打开原吹灰阀进行吹灰ꎬ吹灰完毕后关闭 单系列总阀ꎬ再打开下一组单系列总阀进行吹灰ꎮ 当上一组单系列吹灰总阀关闭后ꎬ工艺气被切断ꎬ 不能通过原来的吹灰阀门内漏ꎬ可提高吹灰气的 压力ꎮ 在高压力的吹灰气吹灰的情况下ꎬ不但能
作者简介:崔腾巍(１９８２—) ꎬ男ꎬLeabharlann Baidu理工程师ꎬ从事煤气化工作ꎻｃｔｗｌｏｖｅｆｅｅｌ＠ １６３. ｃｏｍ
氮肥与合成气 第 ４７ 卷 第 ２ 期 ２０１９ 年 ２ 月
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降低对吹灰阀门的磨损ꎬ而且能吹掉大量水冷壁 上的积灰ꎬ提高吹灰效果ꎬ增加水冷壁的换热效 率ꎮ 原首钢设计阀门与管线为焊接方式ꎬ阀门内 漏或填料泄漏时检修难度大ꎬ只有从管道上割下 才能检修ꎬ检修很不方便ꎻ现改为法兰连接ꎬ适用 于此工况ꎬ且便于检修维护ꎮ 原首钢阀门是软密 封阀座ꎬ长时间高温下容易老化ꎬ造成泄漏ꎻ现改 为硬密封阀座ꎬ减少内漏ꎬ从而提高吹灰压力ꎮ
为了解决以上问题ꎬ通过在气化炉辐射废锅 内部增加激冷水系统来降低工艺气温度 ( 见图 １)ꎮ 激冷水来源选择激冷水泵出口冷凝水( 中压 锅炉给水作为紧急情况下投用ꎬ在框架三层东侧 中压锅炉给水与激冷水泵出口冷凝水之间管线用 １ 道闸阀相连) ꎬ压力为 ６. ５ ＭＰａꎬ 温度为１０５ ℃ ꎮ 从 ＦＶ２１５ 系列阀组总阀后开口ꎬ用 ５０ ｍｍ 管线引 出并增加 １ 道总阀ꎻ从原弃用液位计液相管线处 ( ＣＮ６ ) 引 入 激 冷 水ꎬ 采 用 法 兰 连 接 ( ５０ ｍｍ ＣＬ６００ＲＪ) ꎬ并利用其原液相根部阀作为切断阀ꎮ
２ 气化炉辐射废锅拐点增加激冷水
当气化炉运行到后期ꎬ对流废锅出口温度逐 渐升高ꎬ尤其是在割除部分新增水冷壁后ꎬ因水冷 壁换热面积大大缩小ꎬ从而使对流废锅出口温度 运行到后期更加恶化ꎮ 高温工艺气通过拐点时ꎬ 液态渣也未能及时将温度降至正常水平ꎬ增加液 态渣被工艺气夹带至二次通道的概率ꎬ增加二次 通道被堵塞的风险ꎬ仅仅依靠吹灰气已无法将工 艺气温度降低至正常水平ꎮ
正常运行期间ꎬ气化炉原首钢 ６４ 台吹灰阀存 在不同程度的内漏ꎬ大量吹灰气泄漏至气化炉内ꎬ 导致压力较低ꎬ从而使吹灰系统无法起到吹灰的 作用ꎮ 气化炉运行至后期ꎬ水冷壁积灰使其换热 效率逐渐降低ꎬ工艺气热量后移ꎬ对流废锅出口温 度上升ꎬ为了降低对流废锅出口温度ꎬ常需要强制 开吹灰阀进行降温ꎬ这使得吹灰气压力进一步下 降ꎬ以至于水冷壁积灰更加恶化ꎬ最终使气化炉被 迫降负荷运行ꎮ
管线进入炉体后穿过导渣锥体形成环状ꎬ以 １２０° 均布 ３ 个三通阀垂直向上引出 ３ 条管线ꎬ分别为 Ａ 管、Ｂ 管和 Ｃ 管ꎮ 该环底部需制作支撑ꎬ焊接固 定到导渣锥体内壁上ꎮ 喷嘴平面分为一层ꎬ位置 在拐点向上 ８００ ｍｍ 处ꎮ 同层内喷嘴为 ３０°均布ꎬ 共 ６ 个ꎬ可使其雾化效果互补ꎬ增强冷却效果ꎮ 各 新增管线和喷嘴利用抱卡固定到就近水冷壁上水 管线上ꎮ 通过以上措施不但解决了对工艺气的降 温ꎬ而且将高温液态渣降温至正常温度后掉落至 废锅水浴中ꎬ进一步降温后通过锁斗排至渣斗内ꎬ 降低堵塞二次通道的风险[３￣４] ꎮ
针对以上问题ꎬ笔者通过对吹灰阀门、激冷水 等关键设备进行自主研发ꎬ形成一套关键设备技
术ꎬ并在甲醇厂现有的一台气化炉上进行运行试 验ꎬ检验成果ꎬ预计将有效解决目前气化关键设备 存在的问题ꎬ实现气化炉平均负荷由 ９７％ 左右增 加到 １１０％ ꎬ单台气化炉平均连续运行周期由１６ ｄ 增加至 ５０ ｄ 以上ꎬ正常情况下ꎬ气化炉实现完好 备炉状态ꎬ大大提高甲醇产量ꎬ降低能耗ꎬ减少检 维修费用ꎬ提高企业竞争力[２] ꎮ
该气化炉设备为 ２０ 世纪 ８０ 年代产品ꎬ工艺 和设备设计均存在不同程度的缺陷ꎬ而且随着气 化炉运行时间的增加ꎬ暴露出了许多问题:吹灰阀 内漏严重、吹灰压力低、吹灰效果不好、水冷壁积 灰严重等ꎬ热量的后移导致对流废锅出口温度高ꎬ 运行后期气化炉运行负荷低ꎮ 割除部分水冷壁后 这些问题尤为突出ꎬ严重影响了甲醇厂的正常生 产运行ꎬ气化炉倒炉、检修次数频繁ꎬ甲醇产量较 低ꎬ生产成本高ꎮ
关键词: 气化炉ꎻ 德士古ꎻ 吹灰系统ꎻ 激冷水 中图分类号:ＴＱ５４５ 文献标识码:Ｂ 文章编号:２０９６￣３５４８(２０１９)０２￣００２８￣０３
神华宁夏煤业集团甲醇分公司(简称甲醇 厂) 自试车以来ꎬ由于生产原料煤质的改变、废锅 本身设计存在缺陷等因素的影响ꎬ气化炉辐射废 锅结渣严重、对流废锅出口温度高ꎬ严重制约了气 化炉的运行周期ꎮ 为了维护生产ꎬ经过多年科技 攻关ꎬ气化炉运行周期明显增加ꎬ由原来最长连续 运行 １２ ｄ 增加到最长 １６３ ｄꎬ气化炉负荷由 ６１％ 增加到最大 １１０％ ꎬ科技成果显著ꎮ
目前气化炉对煤质适应性差ꎬ煤质稍有波动 就会造成气化炉排渣量少、辐射废锅内堵渣ꎬ导致 气化炉被迫降负荷运行或停车检修ꎬ停车后每次 检修时间约 １０ ｄꎻ因吹灰阀泄漏严重ꎬ压力低ꎬ吹 灰效果不佳ꎬ气化炉运行至后期ꎬ对流废锅出口温 度高ꎬ只能降负荷维持运行ꎬ最低降至半负荷运 行[１] ꎮ 因此ꎬ在正常运行过程中ꎬ气化炉几乎做 不到备炉状态ꎬ气化炉频繁检修ꎬ连续运行时间 短ꎬ而且运行至后期负荷低ꎮ
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氮肥与合成气 第 ４７ 卷 第 ２ 期 ２０１９ 年 ２ 月
提高德士古气化炉运行周期的措施
崔腾巍 ( 神华宁夏煤业集团 甲醇分公司ꎬ 宁夏银川 ７５０４０９)
摘 要: 针对吹灰阀门泄漏严重ꎬ吹灰效果不佳ꎬ气化炉运行至后期ꎬ对流废锅出口温度高ꎬ只能降负荷维
持运行等问题ꎬ采取对吹灰阀增加总阀ꎬ更改吹灰程序ꎬ增加激冷水系统等措施ꎬ以解决对流废锅出口温度高的 问题ꎮ 改造后ꎬ气化炉满负荷长周期连续稳定运行 ５０ ｄ 以上ꎬ改造效果良好ꎮ
针对吹灰系统的特点及目前吹灰阀内漏的问 题ꎬ设计适合吹灰系统特点的新阀门ꎬ并将原设计 的吹灰程序进行更改ꎬ目前运行时避免了阀门内 漏的问题ꎮ 将吹灰程序分成 ７ 个单系列ꎬ每个系 列各增加 １ 道新总阀ꎬ吹灰时先打开单系列总阀ꎬ 再依次打开原吹灰阀进行吹灰ꎬ吹灰完毕后关闭 单系列总阀ꎬ再打开下一组单系列总阀进行吹灰ꎮ 当上一组单系列吹灰总阀关闭后ꎬ工艺气被切断ꎬ 不能通过原来的吹灰阀门内漏ꎬ可提高吹灰气的 压力ꎮ 在高压力的吹灰气吹灰的情况下ꎬ不但能
作者简介:崔腾巍(１９８２—) ꎬ男ꎬLeabharlann Baidu理工程师ꎬ从事煤气化工作ꎻｃｔｗｌｏｖｅｆｅｅｌ＠ １６３. ｃｏｍ
氮肥与合成气 第 ４７ 卷 第 ２ 期 ２０１９ 年 ２ 月
２９
降低对吹灰阀门的磨损ꎬ而且能吹掉大量水冷壁 上的积灰ꎬ提高吹灰效果ꎬ增加水冷壁的换热效 率ꎮ 原首钢设计阀门与管线为焊接方式ꎬ阀门内 漏或填料泄漏时检修难度大ꎬ只有从管道上割下 才能检修ꎬ检修很不方便ꎻ现改为法兰连接ꎬ适用 于此工况ꎬ且便于检修维护ꎮ 原首钢阀门是软密 封阀座ꎬ长时间高温下容易老化ꎬ造成泄漏ꎻ现改 为硬密封阀座ꎬ减少内漏ꎬ从而提高吹灰压力ꎮ
为了解决以上问题ꎬ通过在气化炉辐射废锅 内部增加激冷水系统来降低工艺气温度 ( 见图 １)ꎮ 激冷水来源选择激冷水泵出口冷凝水( 中压 锅炉给水作为紧急情况下投用ꎬ在框架三层东侧 中压锅炉给水与激冷水泵出口冷凝水之间管线用 １ 道闸阀相连) ꎬ压力为 ６. ５ ＭＰａꎬ 温度为１０５ ℃ ꎮ 从 ＦＶ２１５ 系列阀组总阀后开口ꎬ用 ５０ ｍｍ 管线引 出并增加 １ 道总阀ꎻ从原弃用液位计液相管线处 ( ＣＮ６ ) 引 入 激 冷 水ꎬ 采 用 法 兰 连 接 ( ５０ ｍｍ ＣＬ６００ＲＪ) ꎬ并利用其原液相根部阀作为切断阀ꎮ
２ 气化炉辐射废锅拐点增加激冷水
当气化炉运行到后期ꎬ对流废锅出口温度逐 渐升高ꎬ尤其是在割除部分新增水冷壁后ꎬ因水冷 壁换热面积大大缩小ꎬ从而使对流废锅出口温度 运行到后期更加恶化ꎮ 高温工艺气通过拐点时ꎬ 液态渣也未能及时将温度降至正常水平ꎬ增加液 态渣被工艺气夹带至二次通道的概率ꎬ增加二次 通道被堵塞的风险ꎬ仅仅依靠吹灰气已无法将工 艺气温度降低至正常水平ꎮ