2006年8月.大氛肥Aug. 2006第29卷第4期Large Scale Nitrogenous Fertilizer IndustryVol.29 No.4德士古氣化爐爐壁超溫的對策杜永法(鎮(zhèn)海煉化股份有限公司浙江寧波315207 )摘要以歷年典型超溫事故為實例對德士古氣化爐爐壁超溫現(xiàn)象及其原因進行全面總結和分析,從設備管理、工藝操作優(yōu)化及技術改造等方面提出解決問題的對策。關鍵詞氣化爐超溫對策中圖分類號:TQ113.25文獻標識碼:B.文章編號:1002- 5782( 2006 )04-0227-04德士古渣油氣化爐分上下兩部分上半部為降負荷后爐頸溫度逐漸下降,16:00左右爐頸燃燒室,下半部為激冷室。燃燒室的操作溫度為溫度下降到285C左右。14 日038停3#爐9 001350C操作壓力為8. 53MPa。為防止氣化爐殼左右吊出燒嘴發(fā)現(xiàn)氧氣噴嘴燒損較大縮進量由體失強燃燒室內(nèi)襯耐火襯里。燃燒室殼體材質(zhì)原始的1.85~ 1.97mm增加到3.72 ~ 4.95 mm。o為SCMV3殼體的設計溫度為400C。在燃燒室氧氣噴嘴燒損問題以往也曾發(fā)生,但這次使用時殼體外表面設置有表面熱電偶,對爐體外表溫度間更短。進行監(jiān)測,當壁溫超過302C時就會發(fā)出報警信2004年12月上旬因尿素裝置處理汽提塔問號。自1983年底試車投用，氣化爐爐壁超溫現(xiàn)象題,合成氨裝置低負荷運行3d ,恢復正常負荷時,時有發(fā)生造成裝置減負荷生產(chǎn)甚至停車搶修。2臺氣化爐都出現(xiàn)爐頸部壁溫高報警燒嘴冷卻水回水溫度上升,爐頂部發(fā)出異常聲音。倒爐處1燒嘴原因造成的壁溫異 常理后檢查發(fā)現(xiàn)2臺氣化爐氧氣燒嘴都已燒損。1.1 氧氣噴嘴內(nèi)有異物超溫原因:低負荷時,入爐的物料體積流量大1990年12月28日15 :45 ,在裝置停工檢修幅減少出燒嘴物料的流速急劇降低，火焰黑區(qū)大中2#氣化爐更換錐底和爐口全部耐火襯里投大縮短霧化角度擴大,回流區(qū)縮小燃燒區(qū)上移,料后不久爐拱頂和頸部超溫報警實測溫度達到向火面溫度升高氣化爐上部爐壁溫度隨之升高。330C。經(jīng)檢查各項工藝操作參數(shù)正常耐火襯里同時燒嘴部位溫度升高,低負荷下霧化不好造是新的燒嘴是新修復的。停爐后吊出燒嘴檢查,成燒嘴部位局部過氧,使 氧氣噴嘴燒損。噴嘴燒發(fā)現(xiàn)燒嘴氧氣噴嘴內(nèi)有1個直徑27mm、高度損后霧化狀況進一步惡化,火焰形態(tài)發(fā)生變化,12mm不銹鋼襯環(huán)是氧氣噴嘴端面堆焊高溫合在局部區(qū)域產(chǎn)生過氧超溫。金時襯上的,在噴嘴端面金加工后忘記取掉而遺1.3原料油質(zhì)量差造成噴嘴燒損或結垢.留下來。更換燒嘴后投料運行,-切正常。從2003年下半年開始,氣化爐因燒嘴損壞、1.2低負荷運行造成氧氣噴嘴燒損壁溫超溫等實施的倒爐操作大幅增加,尤其是3*氣化爐大修后于2002年4月12日9 :55中國煤化工到爐就達4次給油氣投料,為配合變換爐催化劑硫化,在低負荷下運YHCNMH G產(chǎn)帶來極大的困難影行。當天多次對氣化爐壁溫進行檢測，未發(fā)現(xiàn)異收稿日期2006-03-23.0常。4月13日4 :00開始加負荷,9 :00左右對氣作者簡介杜永法男高級工程師,1982年畢業(yè)于浙江工業(yè)化爐壁溫進行檢測,筒體壁溫正常,但爐頸部壁溫大學工業(yè)設備腐蝕與防護專業(yè)現(xiàn)在鎮(zhèn)海煉化股份有限公司機動最高達433C ,且四周溫度均高高點溫差不大。處從事靜設備技術管理工作。聯(lián)系電話0574-86445802。228大氛肥2006年第29 卷響到全公司的溶劑脫油瀝青(DOA)平衡和向煉油澆注料的掏空造成爐頸部位竄氣,使爐壁超溫。裝置的供風、供氫、供氮。1990年8月11日2#氣化爐爐頸部超溫靠北側(cè)幾次燒嘴解體均發(fā)現(xiàn)氧氣噴嘴頭部燒損燃實測溫度達到426C其他方向溫度也達到320C.油通道從頭至尾基本被結垢物所堵,燒嘴頭內(nèi)側(cè)左右。1990年8月 13日，對2# 氣化爐進行搶修,清除結垢物后表面光滑,而外側(cè)離端部60~打開.上封頭進行檢查爐口陶纖氈還在靠北側(cè)剛110mm處局部區(qū)域燒損減薄嚴重甚至穿孔。玉封蓋層有- 30 mmx 60mm左右的小孔深度約主要原因:氣化爐使用的原料DOA中灰分過330mm。拆除剛玉封蓋層，發(fā)現(xiàn)北側(cè)和西側(cè)爐口高引起燒嘴油通道局部結垢堵塞,出燒嘴DOA澆注料均已跑空,剩余的澆注料強度很低,有的像偏流造成氧氣噴嘴局部過氧損壞;火焰偏向燃燒灰一樣根本沒有粘接,有的雖然粘接成塊，但用甚至返舔燒嘴,而燃油通道距燒嘴頭部60 ~腳一踩就粉碎。這次2臺氣化爐相繼出現(xiàn)爐頸部110mm范圍是冷卻水管保護不到的區(qū)域，容易被超溫現(xiàn)象原因都是爐口澆注料跑空。從現(xiàn)場爐燒壞;火焰返舔燒嘴和爐膛內(nèi)高溫氣體的返混加.口澆注料拆除的情況分析澆注料跑空的原因則劇使燒嘴冷卻水溫升高,也使爐壁溫度升高。是澆注料的粘接劑一純鋁酸鈣水泥失效造成1.4處理對策1)加強燒嘴投用前的檢查,確保燒嘴的質(zhì)1996年5月6日,停爐拆裝3#爐燒嘴,在拆量避免有問題的燒嘴投入使用。除所有螺母后進行吊裝燒嘴時,爐口內(nèi)發(fā)生小閃2)盡量避免低負荷工況運行。必要時適當.爆燒嘴彈出造成爐磚表面剝落10mm左右,引增加蒸汽量提高物料出燒嘴的流速盡量使高溫起爐口磚松動。5月12日開車5月17日爐頸部火焰遠離噴嘴,以提高噴嘴的使用壽命。壁溫高報警最高曾達410C。5月20日因氮壓3)對溶脫裝置的DOA產(chǎn)量和摻入溶脫裝置機原因停工小修檢查發(fā)現(xiàn)爐口磚松動封口磚下的II催化油漿量進行限制,以降低DOA中的灰沉約10~ 20mm澆注料部分掏空。超溫原因是分,改善氣化爐的原料,避免燒嘴燃油通道結垢，閃爆造成爐口磚松動和澆注料碎裂,運行一段時從而保持燒嘴火焰的正常形態(tài)避免燒嘴損壞。間后澆注料跑損產(chǎn)生高溫竄氣。4)將燒嘴冷卻盤管連同燃油通道外筒用高2.2處理對策密度耐火澆注料澆成-體,由耐高溫的無機耐火1 )加強氣化爐耐火襯里的砌筑管理,提高襯材料來保護燒嘴外噴嘴和冷卻盤管避免火焰對里的砌筑質(zhì)量特別應重視對澆注料粘接劑的管燒嘴燃油通道頭部的燒損。理避免使用過期、失效或接近失效的粘接劑。在澆注料施工之前應做澆注料試塊試驗,確 保澆注2爐頸部位的爐壁超溫料的質(zhì)量。氣化爐爐頸部是超溫發(fā)生最多的部位3臺2)對爐口耐火襯里進行改進,設置封口磚對氣化爐投用以來,爐頸部發(fā)生的超溫現(xiàn)象在100耐火澆注料進行封閉避免澆注料跑損。次以上除了因燒嘴損壞和操作原因造成的超溫3)拆裝燒嘴前爐內(nèi)充氮置換干凈,開啟吸外爐口耐火襯里損壞是爐頸部超溫的主要原因。引器,保持爐內(nèi)負壓狀態(tài)。在至少保留2顆螺母2.1爐口耐火襯里損壞前提下先撬動燒嘴法蘭然后再吊離燒嘴。1990年7月18日,1#氣化爐爐頸部位開始頻繁報警爐壁溫度在280~ 390C波動。1990 年3拱頂部耐火襯里損壞造成的爐壁超溫8月1日利用渣油泵跳車的機會對1#氣化爐進拱頂部耐火襯里主要由-層剛玉磚和一層隔.行搶修。吊出燒嘴打開上封頭進行檢查爐頂部熱中國煤化工1荷、燒嘴損壞、火焰偏陶纖氈已經(jīng)跑光爐口耐火磚和拱頂耐火磚完好,堯MHCNMHG部位耐火襯里損壞造但爐口澆注料上方的剛玉封蓋層在東、西兩個方成的超溫情況并不多見,但以下兩種特殊情況會向上各出現(xiàn)1個空洞,剛玉封蓋層下的澆注料已造成該部位耐火襯里損壞并超溫。經(jīng)掏空深度約300mm?？斩吹奈恢谜门c平時3.1操作不當造成拱頂磚損壞檢測到的爐外壁超溫位置相對應,說明正是爐口1990年5月8日國內(nèi)某同類型廠的1#氣化第4期杜永法.德士古氣化爐爐壁超溫的對策229爐正在正壓升溫發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)溫度無指示現(xiàn)場檢查玉磚從114mm加厚到164mm增加剛玉磚的允許有爆燃聲并有震感操作人員認為是液化氣與空.減薄量延長其使用壽命。氣配比不合適造成,立即上爐進行調(diào)整。調(diào)整后爐內(nèi)溫度.上升爆燃聲消失燃燒正常。當爐內(nèi)溫氣化爐筒體部位的爐壁超溫度升至900:時,1#爐拱頂外壁測溫區(qū)燈亮，儀氣化爐筒體部位爐壁超溫大部分發(fā)生在筒體表人員到現(xiàn)場誤測了平時出現(xiàn)報警的1#爐筒體的熱電偶孔部位除了因燒嘴損壞、火焰偏燒和錐外壁測溫區(qū)溫度為130 ,屬正常并把測量結果底出口堵塞原因外，超溫主要是該部位耐火磚松告訴操作人員,操作人員對儀表的測量結果未確動、耐火纖維保護套碎裂造成的高溫竄氣引起的。認和分析,誤認為是誤報警,沒有引起重視。8日而筒體其他部位發(fā)生的爐壁超溫則主要是燒嘴損1430氣化爐投料9日3:451#氣化爐頂部瞬間壞、火焰偏燒或者錐底出口大量結渣引起的。爆鳴,氣體著火噴出當即緊急停車,停車時爐內(nèi)4.1熱電偶孔損傷造成的爐壁超溫1350C、7. 5MPao該事故造成設備嚴重損壞。主1990年7月15日20:15 2#氣化爐T-11高溫要原因:在1#爐升溫過程中,沒有嚴格執(zhí)行操作熱電偶上方有約300mm2范圍發(fā)紅緊急停車,吊規(guī)程,在低于1050C時,液化氣和空氣配比不當出燒嘴檢查發(fā)現(xiàn),爐口磚完好筒體磚表面完好,的條件下,采用正壓升溫造成爐內(nèi)爆燃震動,使加厚磚臺階清析可見。繼續(xù)投料運行后,T-11 高氣化爐內(nèi)襯爐磚局部產(chǎn)生松動、裂縫甚至脫落爐溫熱電偶附近壁溫度在250~ 320波動,7月26內(nèi)高溫氣體直射爐壁超溫,爐壁材質(zhì)強度下降。日開始增加T-11的吹氮量,溫度降低40C左右。隨爐內(nèi)壓力升高爐壁凸起破裂。9月13日,利用處理主蒸汽系統(tǒng)故障的機會,對3.2使用過度 剛玉磚襯里下滑2#氣化爐高溫熱電偶進行處理。拆除熱電偶連1989年3月20日對2#氣化爐清渣處理時，接法蘭掏出硅酸鋁纖維套和已損壞的多晶氧化發(fā)現(xiàn)爐口20號磚全部、拱頂部分18、19號磚掉落鋁纖維將熱電偶孔內(nèi)碎料和灰塵清理干凈。剛在激冷室底封頭上。拆卸上封頭檢查，爐口最上玉磚層熱電偶孔用高爐修補料和AA-22剛玉澆注面一環(huán)22A號磚與爐口法蘭間距從40mm增大到料堵實氧化鋁空心球磚層和泡沫粘土磚層用高100mm左右并向西北方向傾斜。將鏡子伸進爐溫硅酸鋁纖維堵死。開車運行后2#氣化爐T-11膛利用反光對拱頂進行檢查發(fā)現(xiàn)18、19號磚全高溫熱電偶附近爐壁溫度基本保持在200°C以部脫落,17 號磚也有部分脫落。2#氣化爐繼續(xù)投下。料生產(chǎn)后,拱頂部溫度持續(xù)上升,6h后達到4.2處理對策420C 32h后因爐壁發(fā)紅而作停爐處理。主要原1 )規(guī)范高溫熱電偶的更換、拆裝工作,盡量因是當時耐火磚質(zhì)量較差,加上工藝操作狀況不避免熱電偶更換過程中對該部位耐火磚和耐火纖佳耐火磚使用壽命較短。在當時的條件下，該爐維保護套的損壞。耐火磚已經(jīng)使用過度( 8304h)使熱電偶下方剛玉2)超溫時,首先調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，適當降低負.磚減薄嚴重局部地方甚至已完全燒損,中間曾更荷、降低氧油比,降低爐內(nèi)溫度,并增加熱電偶高換過一次的錐底剛玉磚已全部燒損。在經(jīng)過開停壓保護氮的充氮量。車的溫度和壓力波動后,減薄嚴重的剛玉磚脫落3)停車時,對熱電偶孔進行檢查,根據(jù)具體較多上部剛玉磚襯里因無支撐而下滑在爐頂部情況選擇更換耐火纖維保護套或用耐火澆注料形成空檔造成拱頂部超溫。堵塞熱電偶孔。3.3處理對策1 )加強人員的素質(zhì)培訓教育 ,嚴格執(zhí)行工藝中國煤化工操作規(guī)程。MYHCNM HG2)總結使用經(jīng)驗，利用各次停爐機會，,對 耐2003年10月,1#氣化爐壓差波動較頻繁,10火磚的使用情況進行檢查,在剛玉磚減薄至月27日系統(tǒng)負荷由95%加到105%運行基本正50mm左右時考慮予以更換。常。但至30日3 :20 ,工藝氣出口溫度突然上升,.3)將減薄速率最快的熱電偶孔以下部位剛且發(fā)現(xiàn)LCA-4液位必須控制在80%以上才能穩(wěn)230大氛粗2006年第29 卷住工藝氣出口溫度,同時發(fā)現(xiàn)1#爐靠工藝氣出口個小孔。管線上方(氣化爐二樓平臺下)壁溫上升其他部5.3燃燒室烘爐時可能發(fā)生的現(xiàn)象位壁溫正常。在采取提高LCA-4液位和降低氣化2001年8月3#氣化爐烘爐升溫至870°C時,爐負荷等措施后氣化爐壁溫仍上升,至9:50壁壁溫檢測發(fā)現(xiàn)燃燒室筒體底部(錐底襯里部位)外溫最高達440C。1036 手動停1#爐,13 :30 吊出壁溫度達到180C ,而該氣化爐底部耐火襯里剛燒嘴沒發(fā)現(xiàn)燒嘴有明顯缺陷氣化爐內(nèi)掛渣不是剛更換過不應該存在問題。分析造成壁溫過高很嚴重但燃燒室出氣口較小。急冷室內(nèi)積渣較的原因烘爐的高溫氣體通過中心激冷環(huán)降液管多,與以往相比,渣的形態(tài)有所變化,片狀渣較以和底部激冷水鼓泡傳熱冷卻后,再從降液管外側(cè)往明顯減少,大塊渣增多。初步檢查未發(fā)現(xiàn)急冷上升到激冷室上部,從側(cè)壁出氣化爐。由于烘爐環(huán)降液管有問題,后進爐檢查發(fā)現(xiàn)氣化爐燃燒室時激冷室液位很低高溫氣體無法得到充分冷卻,底部錐體反向法蘭處燒穿急冷環(huán)連接法蘭也有使激冷室除積水的底封頭外均維持在較高的溫度燒損。超溫原因:在運行期間,燃燒室出氣口結狀態(tài)。激冷室的高溫通過爐壁(內(nèi)壁無耐火襯里渣,造成部分堵塞,多次出現(xiàn)壓差在高位而外壁保溫)向上傳遞使靠近激冷室的燃燒室底( 1.23MPa)反復波動,結渣的不均勻引起高溫工部外壁溫度過高。正常生產(chǎn)時激冷室液位保持藝氣偏流導致激冷環(huán)和錐底出口磚損壞而燒穿在50%左右雖然爐內(nèi)氣體的溫度高達1350C左裸露出來的錐底反向法蘭。部分未冷卻的工藝氣右,經(jīng)過與激冷水的鼓泡傳質(zhì)傳熱,溫度下降到從被燒穿處走短路導致出口工藝氣體和出口管255C左右此時燃燒室筒體下部外壁溫度一般周圍溫度高。在180~ 230%C。5.2原料質(zhì)量差造成錐底出口堵塞5.4處理對策2000年至2001年期間,由于使用催化劑含量1)改善氣化爐的原料,控制原料中Al2O3、高的催化油漿作氣化爐的原料爐內(nèi)結渣嚴重爐SiO2灰分及Ni等重金屬含量減少結渣。底出口縮小,氣化爐壓差持續(xù)上升,且頻繁波動,2)將錐底第2層磚由氧化鋁空心球磚改為.爐壁經(jīng)常超溫報警最高曾達470。以往爐內(nèi)剛玉磚提高抗沖刷、浸蝕性能。結渣,-般是筒體中部以上結渣厚而熱電偶孔以3)將激冷環(huán)降液管材質(zhì)由SUS304改為IN-下部位由于受燒嘴火焰氣流的沖刷結渣很薄耐CONEL600提高鋼材的耐高溫性能,延長降液管火磚減薄量很大,該部位直徑最大。而這段時間的使用壽命。的情況是熱電偶以下部位結渣厚度最大,1#氣化爐爐磚在使用了近19000h后,由于結渣使筒體6結束語內(nèi)徑由原始的1270mm 縮小至1000~ 1100mm 左造成氣化爐爐壁超溫的原因是多種多樣的,右。而且結渣從錐底向上堆積起來其中2#氣其中最主要的原因是氣化爐原料質(zhì)量差引起的燒化爐最高-次的堆積高度達到1m左右，已超過嘴損壞和出口結渣堵塞。改善氣化爐原料,針對熱電偶孔位置,筒體內(nèi)徑由原始的1270mm縮小各種爐壁超溫現(xiàn)象采取相應的處理對策,可有效至780mm ,錐底出口已被堵塞只在西南方向有1地保持化肥裝置的正常運行。MEASURES AGAINST TEXACO GASIFIER WALLOVERHEATINGDu Yongf中國煤化工( Zhenghai Refining & Chemical CoYHCNMHGAbstractThis paper reviews and analyzes the phenomenon of Texaco gasifier wall overheatingand the reasons taking typical overheating failures in the past years as examples ,and proposes coun-termeasures from the aspects of equipment supervision process operation and technical revamp ,etc .Key words gasifier overheating countermeasure