2006年8月.大氛肥Aug. 2006第29卷第4期Large Scale Nitrogenous Fertilizer IndustryVol.29 No.4原料劣質(zhì)化后氣化爐長周期運(yùn)行的對(duì)策覃震宇(鎮(zhèn)海煉化股份有限公司浙江寧波315207 )摘要通過對(duì)氣化爐 原料劣質(zhì)化后產(chǎn)生的各種主要異常進(jìn)行分析并在此基礎(chǔ)上對(duì)相關(guān)的技術(shù)攻關(guān)與改造進(jìn)行較為詳細(xì)的闡述與總結(jié)同時(shí)也提出了目前仍存在的主要問題,以期作為氣化爐下一步長周期運(yùn)行設(shè)備管理的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞原料劣質(zhì)化 氣化爐運(yùn)行對(duì)策中圖分類號(hào):TQ113.25文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1002-5782( 2006 )04-0223-041概述沉降的絮凝劑,聚丙烯酰胺隨灰水返回激泠水系鎮(zhèn)海煉化股份有限公司化工部合成氨裝置設(shè)統(tǒng),在高溫( 265C )下發(fā)生分解,部分分解產(chǎn)物與計(jì)能力為年產(chǎn)合成氨300kt氣化部分采用美國德難溶鹽(硅、鋁鋁等鹽類)-起在換熱器、工藝管土古公司的專利技術(shù)，設(shè)計(jì)以勝利渣油為原料。道、設(shè)備內(nèi)結(jié)垢。剝落的垢片泵送至激冷水環(huán)處,近年來隨著原油和渣油價(jià)格的上漲,已無法承受造成φ13mm的激冷水環(huán)噴水口嚴(yán)重堵塞，水量加原料成本升高的壓力企業(yè)由盈利變?yōu)樘潛p。不上去。為降低原料成本,選擇將氣化爐的原料調(diào)整2)從2002年8月至2004年底,德士古工藝為溶劑脫油瀝青( DOA)增設(shè)了碳黑開路系統(tǒng),并燒嘴累計(jì)更換34臺(tái)次,平均只有50d/臺(tái)。雖說于2002年8月投入運(yùn)行,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效有備用的氣化爐可供倒?fàn)t之用,不至于造成生產(chǎn)益。但是DOA的性質(zhì)與渣油的性質(zhì)差別較大氣的中斷,但頻繁的倒?fàn)t造成生產(chǎn)與檢修成本大增、化條件更為苛刻在使用過程中出現(xiàn)了許多難題,操作風(fēng)險(xiǎn)加大。嚴(yán)重影響了氣化爐和后系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。氣化爐3)DOA的黏度遠(yuǎn)高于渣油為保證正常的輸.以及以氣化爐為龍頭的整個(gè)油氣化工段開停頻送和在燒嘴口處的良好霧化,必須提高DOA的溫繁。2004年一年時(shí)間,氣化爐累計(jì)開停25臺(tái)次，度。作為氣化爐原料的給油泵其操作溫度從設(shè)平均單爐運(yùn)行時(shí)間不超過30d ,其中因氣化爐本計(jì)的200C提高到260~300C，柱塞填料的壽命身原因停爐10臺(tái)次,占總數(shù)的40%。從2002年將受到很大影響。DOA投用以來,-直在通過技術(shù)攻關(guān)逐步解決生4)由于DOA在260~ 300C下輸送,而DOA產(chǎn)中的問題,為 裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)中含硫約1.6% ~3.5% ,使裝置的碳鋼管道正處的物質(zhì)基礎(chǔ)并于2005年底雙爐連續(xù)運(yùn)行時(shí)間分于高溫硫腐蝕的范圍內(nèi),同時(shí)管道檢驗(yàn)也查出了別達(dá)到321d和317d的最好紀(jì)錄,同時(shí)保證了運(yùn)管道彎頭腐蝕減薄嚴(yán)重，為保證裝置安全對(duì)這部行的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)處于-個(gè)較低水平。分管線進(jìn)行了提高材質(zhì)的更換。原系統(tǒng)設(shè)計(jì)中往中國煤化工殳置緩沖裝置,脈沖的主要的問題YHCNMHG從2002年下半年起隨著新建的碳黑開路系收稿日期2006-07-13。作者簡(jiǎn)介覃震宇男,1971 年生.1992 年畢業(yè)于北京化工學(xué)統(tǒng)的投用氣化爐原料全面采用溶劑脫油瀝青平院化工機(jī)械專業(yè)任職于鎮(zhèn)海煉化股份有限公司化工部,-直從.穩(wěn)生產(chǎn)了1個(gè)月后問題接踵而來:事合成氨裝置的設(shè)備管理及改造。聯(lián)系電話:0574-86444608 E-1)碳黑開路系統(tǒng)采用聚丙烯酰胺作為碳黑mail iqingzy0412@ 126. com。22大氛艦2006年第29 卷工藝物料對(duì)燒嘴和爐磚的壽命都有較大的影響。垢片的存放空間"。5)聚丙烯酰胺對(duì)系統(tǒng)結(jié)垢的影響不僅限于過濾器設(shè)置后使用效果非常好,阻住了絕大碳黑水系統(tǒng)在工藝氣管道上也極易結(jié)垢進(jìn)而造部分的大塊垢片。成爐內(nèi)壓差高其結(jié)果是出氣不暢、供水不暢、爐3.2提高給油泵柱塞填料的壽命壁溫度高等。給油泵柱塞填料的泄漏-直是制約長周期運(yùn)此外還有燒嘴燒損后對(duì)開路系統(tǒng)碳黑沉降效行的最大問題。-方面是填料對(duì)柱塞表面造成嚴(yán)果的不利影響等問題。重的磨損二是填料自身被磨損掉其結(jié)果都是造成介質(zhì)泄漏以至停爐。為降低成本,曾經(jīng)進(jìn)行了3主要的技術(shù)改造填料的國產(chǎn)化嘗試,但最終因?yàn)閴勖鼏栴}未獲成以上問題,-部分是使用DOA后才出現(xiàn)的，功。后來選用美國格爾公司CFO牌的編織四氟如碳黑水系統(tǒng)大量結(jié)垢的問題;大多數(shù)是原來就.乙烯成型填料,使用壽命有較大的提高,但GFO存在的在使用DOA后問題才突顯出來。解決這的編織四氟乙烯成型填料對(duì)柱塞的表面鍍層有--些問題是DOA原料改造成功的基礎(chǔ),也是今后氣定的腐蝕性,而且不能使用于240C以上的環(huán)境。化爐乃至整個(gè)合成氨裝置長周期生產(chǎn)的基礎(chǔ)。最終改用美國Chesterton公司的477-1高碳纖3.1增設(shè)碳黑水過濾器維編織填料。該填料以其優(yōu)良的自潤滑性、獨(dú)特當(dāng)DOA使用1個(gè)月后激冷水環(huán)堵塞的問題的耐高溫耐高壓性能不僅填料本身可滿足給油就開始出現(xiàn)。在線處理的手段用盡之后,被迫倒泵長周期運(yùn)行的要求,同時(shí)對(duì)柱塞表面鍍層基本爐,但停爐后的檢修手段也非常有限激冷水環(huán)本沒有損傷從2002年使用至今未發(fā)生1次泄漏。身并沒有什么問題,如果不拆下或破壞激冷水環(huán),3.3 工藝氣管線的結(jié)垢處理被堵塞的φ13 mm的噴水孔又很難清理。工藝上2000年化肥試燒催化油漿,在氣化爐爐溫頻嘗試了降溫后的在線爆破除垢法,取得了一定的頻報(bào)警的同時(shí)，發(fā)現(xiàn)工藝氣出口壓差高。在隨后效果,但持續(xù)時(shí)間不長。,的分析排查中,發(fā)現(xiàn)工藝氣管線堵塞比較嚴(yán)重。在一時(shí)無法徹底解決生垢問題的情況下,最到2002年下半年裝置正式使用DOA之后,工藝直接的手段就是增設(shè)過濾器。增設(shè)過濾器要考慮.氣出口壓差高的問題再次突現(xiàn)。對(duì)管線用內(nèi)窺鏡兩方面的問題:檢查,證實(shí)管內(nèi)有大量的垢層存在。取樣分析其1)要有足夠的流通面積。過濾器孔徑必須主要成分為Si、 Fe、Ni、Al、V、Ca等管內(nèi)結(jié)垢約5小于φ12mn(激冷水環(huán)噴水孔的直徑為中13mm),~8em基層明顯有多年堆積的痕跡,但結(jié)合緊密流通面積一般按介質(zhì)中被過濾物的含量選取,本質(zhì)地堅(jiān)硬表層相對(duì)疏松。系統(tǒng)垢片一直在生成其流通面積一般取管道流首先嘗試了酸洗。用各種辦法和多種藥劑,通面積的10倍。洗了5d，口邊的洗掉不少,但管內(nèi)的酸洗效果很2)要便于交出清理。因此對(duì)于1臺(tái)爐子必差。其次進(jìn)行機(jī)械清洗,在不割管的情況下利用.須設(shè)置兩組過濾器。高壓清洗機(jī)進(jìn)行清垢直管部分清洗效果非常好,在直徑150mm的管道上增設(shè)壓力9.4MPa ,過了彎頭之后就很難控制了彎頭后的渣垢也無溫度260C的過濾器,成本大( 1臺(tái)氣化爐投資約法帶出。要解決這一問題,只有對(duì)管線進(jìn)行切割,15萬元),占地多操作風(fēng)險(xiǎn)大;過濾器本身還是減少每一段的彎頭數(shù)量。本著少割口的原則，對(duì)壓力容器增加了管理難度。管線割了兩刀,使每段管線彎頭不多于3個(gè)再進(jìn)最終選擇在碳黑洗滌塔(急冷水泵的進(jìn)口)內(nèi)行機(jī)械清洗終于取得非常滿意的效果。的出口管上設(shè)置過濾器解決了一系列問題:①塔中國煤化工由于DOA中AI、V、Ca內(nèi)空間大,可以把過濾器做得足夠大解決了流通MYHCNMH G常大,在管道內(nèi)結(jié)垢。面積問題;②過濾器為塔內(nèi)件，可以不考慮承壓?jiǎn)柾ㄟ^比對(duì)研究和摸索,發(fā) 現(xiàn)在文丘里縮口處及氣題;③過濾器設(shè)置在塔內(nèi)進(jìn)氣的導(dǎo)氣筒邊沿在碳化爐出口工藝氣管線.上通入沖洗水,能很好地抑黑水內(nèi)翻騰的氣流對(duì)過濾器表面有沖洗的功能,制結(jié)垢。與增設(shè)碳黑水進(jìn)口過濾器一起,兩項(xiàng)在解決了過濾器自清洗的問題,同時(shí)方便地解決了線技術(shù)的實(shí)施大大地延長了氣化爐運(yùn)行周期,并第4期覃震宇.原料劣質(zhì)化后氣化爐長周期運(yùn)行的對(duì)策.225且已申請(qǐng)了專利。.1)燒嘴環(huán)隙的調(diào)整。燒嘴頭部的結(jié)構(gòu)如圖3.4提高德士古工藝燒嘴的使用壽命1關(guān)鍵的控制參數(shù)見表1。德士古工藝燒嘴屬德士古氣化爐系統(tǒng)運(yùn)行工況最為苛刻的設(shè)備,從1999年9月德士古工藝燒嘴爆管事故之后,對(duì)該燒嘴進(jìn)行了更為嚴(yán)格的管理,健全了燒嘴及主要受火部件使用與檢修檔案,規(guī)定了燒嘴的主要受火部件(內(nèi)外噴嘴、盤管)的使用時(shí)間不得超過12000h，對(duì)主要受火部件的檢at0修與使用實(shí)行了嚴(yán)格的四級(jí)審批制度。網(wǎng)D根據(jù)實(shí)際使用情況對(duì)燒嘴進(jìn)行了一些改造:圖1德士古工藝燒 嘴頭部結(jié)構(gòu)表1燒嘴頭部結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵控制參數(shù)1m噸氨生產(chǎn)內(nèi)外噴頭項(xiàng)目D)2SEL能力/d同軸度OS5-38型70027.2+ 0.2542.77+0.38 .2.34土1.277.03 +0.381.016土0.38.-OS5-38型調(diào)整65027.2土0.2542.8+0.382.34+1.276.5+0.381.02土0.38≤0.12OS5-41A 型50023.0+0.250土1.276.3土0.384.0+0.382)外冷卻室的改變。原始的燒嘴外冷卻室Si、Al含量高,使燒嘴環(huán)隙堵塞嚴(yán)重,反應(yīng)高溫區(qū)為半圓形俗稱圓頭燒嘴),如圖2右半結(jié)構(gòu),使用上移燒嘴回水溫度超高到60°C(正常在50C以中出的問題較多后改為如圖2左半結(jié)構(gòu)的梯形下)繼而多臺(tái)燒嘴燒損燒穿,與以往燒穿燒損部冷卻室(俗稱平頭燒嘴)。①增加了外冷卻室截面位基本相同都在外噴嘴圓弧弧頂附近,如圖3。積冷卻室截面積從192.8mm2擴(kuò)大到361.8mm2,從燒嘴實(shí)物來看,該部位剛好處于冷卻室和提高了冷卻效果;②將焊縫從直接的受火面移至第一圈內(nèi)盤管之間缺少保護(hù)外表面無法得到很側(cè)面避免了焊縫處容易開裂的問題;③增加了燒好的冷卻,從而形成了一個(gè)薄弱地帶。為保護(hù)燒嘴頸部的尺寸厚度(圖2中圓圈所示范圍) ,而這嘴在燒嘴外管與盤管間填充以剛玉砂澆注料,并- -區(qū)域是冷卻和保護(hù)效果最差的部位,歷史上燒保證外徑略小于爐口磚內(nèi)徑,對(duì)澆注料進(jìn)行充分穿的燒嘴基本上都是在這-部位。養(yǎng)護(hù)與干燥，以提高強(qiáng)度。這樣,-方面保護(hù)了盤中140mm管另一方面最大限度地減少了盤管與爐口磚的φ1 19mm間隙從而減少了高溫氣流反竄的量。從目前運(yùn)行情況看,回水溫度普遍下降4~6C,說明燒嘴受熱量減少了;同時(shí)剛玉砂澆注料保護(hù)層在最長! R43m、N使用11個(gè)月后還相當(dāng)完整再未發(fā)生過外噴嘴圓410mm-6.5mm弧弧頂燒損的情況。5hmm--5mR4mm3.5氣化爐進(jìn)料系統(tǒng)的穩(wěn)定控制原設(shè)計(jì)碳鋼管道正處于高溫硫腐蝕范圍,為平頭42.7m2圓頭S= 361.8mm2S= 192.8mm2確保裝置的安全運(yùn)行將這批管線更換為15CrMo圖2兩種燒嘴結(jié)構(gòu)對(duì)照材質(zhì)的管線,同時(shí)對(duì)出口緩沖裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。在調(diào)查了國內(nèi)數(shù)家高壓往復(fù)泵的使用情況后,沒有找到合適的用干往復(fù)泵的緩沖裝置，主 要是無法中國煤化工設(shè)計(jì)單位嘗試性地設(shè)兒燒穿部位i+|YHCNMHG形罐作為緩沖罐。投用伊始,由于該罐內(nèi)排氣不完全-時(shí)曾起到了較好的緩沖效果。但隨著罐內(nèi)殘留氣的耗盡,往復(fù)圖3燒嘴 燒損燒穿部位示意泵的脈沖性表現(xiàn)得更為明顯,在工藝燒嘴頭部有3)外噴頭的保護(hù)。2003 年底由于DOA中著非常明顯的嘯叫聲和振動(dòng),比緩沖罐安裝之前226大氛肥2006年第29 卷還要?jiǎng)×?。這種狀況長此以往,對(duì)爐磚和燒嘴的弧以減小應(yīng)力集中。損壞是顯而易見的。對(duì)管線加支撐只是減少了管舊燒嘴缺陷的確認(rèn)也有一定難度:1臺(tái)曾經(jīng)線的振動(dòng)物料對(duì)爐內(nèi)的沖擊根本得不到減輕。泄漏的燒嘴打壓到22.0MPa還看不出漏點(diǎn);1臺(tái)為解決往復(fù)泵的脈沖對(duì)氣化爐進(jìn)料系統(tǒng)的影肉眼就可以看出有12mm長裂紋的燒嘴打壓到響另一個(gè)手段是通過改變物料的流動(dòng)性質(zhì)來減15. 0MPa時(shí)不漏,到19.0MPa 才開始滲漏,而該輕振動(dòng),但這種方法以前從未試過,而且對(duì)于氣化燒嘴在使用時(shí)確認(rèn)泄漏量非常大。這都是在熱態(tài)爐這種高溫高壓的介質(zhì)更是沒有先例。逐步關(guān)小下泄漏明顯冷態(tài)下泄漏非常不明顯的例子。原料油入爐閥( DN65的手動(dòng)閘閥)并保持入爐流燒嘴質(zhì)量量化確認(rèn)是今后必須解決的問題。量不變,當(dāng)關(guān)小到外露的閥桿還有6~7扣時(shí)，爐4.2燒嘴外噴頭端面的燒損頭的脈沖和振動(dòng)基本全部消失。這個(gè)端面無法進(jìn)行保護(hù)是目前裸露在火焰對(duì)未安裝緩沖罐的氣化爐,也進(jìn)行同樣的操中的唯-金屬部件,也是出現(xiàn)問題較多的部位。作效果就不明顯了。較好的解決方法是提高外噴頭的材質(zhì)等級(jí),目前應(yīng)該說通過增設(shè)出口球罐和關(guān)小入爐閥的方的設(shè)想是制作Co50材質(zhì)的外噴頭使用壽命應(yīng)該法,成功地解決了給油泵出口脈沖振動(dòng)的問題，為.能有所提高。.燒嘴和爐磚的長周期運(yùn)行創(chuàng)造了條件。4.3內(nèi)噴嘴 的燒損從2001年試燒催化油漿開始發(fā)現(xiàn),當(dāng)氣化爐4目前存在的問題在55%左右低負(fù)荷下運(yùn)行一段時(shí)間燒嘴的內(nèi)噴經(jīng)過這一系列的改造,氣化爐及以氣化爐為嘴很容易被燒損,最嚴(yán)重時(shí)內(nèi)噴頭端部可以被燒龍頭的油氣化系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定運(yùn)行。目前系損達(dá)10mm左右。統(tǒng)存在的問題還在于工藝燒嘴方面。在對(duì)燒嘴盤4.4燒嘴冷卻水軟管管實(shí)行澆注料保護(hù)之后燒嘴最長的運(yùn)行時(shí)間達(dá)從2002年3#氣化爐燒嘴冷卻水軟管爆裂以到了321d。燒嘴故障的表現(xiàn)主要有:盤管與冷卻來燒嘴的本質(zhì)安全一直無法解決。燒嘴除冷卻.室角焊縫質(zhì)量問題燒嘴外噴頭端面燒損問題;內(nèi)水系統(tǒng)是中壓的之外其余部件都是耐高壓的所噴頭燒損問題。以關(guān)于燒嘴的安全、質(zhì)量問題都是圍繞盤管和外4.1燒嘴的修復(fù)、檢驗(yàn)及確認(rèn)噴頭冷卻室來進(jìn)行的所有的安全系數(shù)都是建立由于燒嘴頭部的結(jié)構(gòu)不規(guī)則、配管緊密對(duì)燒在這兩部件質(zhì)量的基礎(chǔ).上的。嘴各焊縫的檢驗(yàn)手段就非常有限,- -般只有著色與壓力試驗(yàn)這兩種方法對(duì)深層次的缺陷都無法5結(jié)束語檢驗(yàn)所以燒嘴各焊縫的質(zhì)量似乎只能憑焊工的以氣化爐為龍頭的油氣化系統(tǒng)是整個(gè)合成氨經(jīng)驗(yàn)與水平來決定。計(jì)劃重新設(shè)計(jì)燒嘴外噴頭的生產(chǎn)的源頭經(jīng)過近4a的改造,不但成功地解決焊接結(jié)構(gòu):①讓焊縫避開向火面;②設(shè)計(jì)可以保證了原料劣質(zhì)化所帶來的一系列不利影響,更創(chuàng)造單面全焊透的焊縫結(jié)構(gòu);③增大直角處的過渡圓了油氣化連續(xù)生產(chǎn)的新紀(jì)錄。MEASURES FOR LONG TERM OPERATION OFGASIFIER A FTER FEED DETERIORATEDQin Zhenyu( Zhenhai Refining & Chemical Co. ,Ltc中國煤化工)7)AbstractThis article summaries in detail relatiYHCNMH Gd on analysis of vari-ous main abnormals of gasifier caused by feed deterioration mean while presents the existing mainproblems to be provided as the basis of equipment management for long term operation of gasifier .Key words :feed deterioration gasifier Texaco process burner nozzle long term operation ,tech-nical revamp