壳牌气化炉环形空间温度波动分析处理

史来顺，李建营

(河南龙宇煤化工有限公司，河南永城 476600)

壳牌气化炉环形空间温度波动分析处理

史来顺，李建营

(河南龙宇煤化工有限公司，河南永城 476600)

介绍了壳牌气化炉运行期间存在的问题，分析气化炉环形空间温度波动的原因，并采取有效措施解决了气化炉环形空间温度波动问题。改造完成后，气化炉保持100%负荷运行，气化炉环形空间温度没有再出现较大波动。

壳牌；气化炉；环形空间温度

龙宇煤化工有限公司煤气化采用壳牌干煤粉气化技术，气流床加压气化、液态排渣。加压后的粉煤经高压N2/CO2气体输送至煤烧嘴，与氧气、蒸汽混合物一起被喷入气化炉的反应室，在高温、高压下瞬间发生反应(炉内温度达1 600 ℃甚至更高)，生成的合成气由下至上进入气化炉炉的激冷段，与激冷气压缩机送来的210 ℃合成气混合，温度由1 500 ℃陡降至900 ℃，合成气中夹带的熔融飞灰也因温度降低而固化；合成气通过输气管、气体返回室及合成气冷却器换热段，最后从合成气冷却器底部出口排出，温度降至约340 ℃。气化反应中产生的渣以液态的形式经气化炉炉壁向下流入渣池，高温渣流遇水后崩裂为固态颗粒，出渣池后经破渣机送往渣收集器，再进入渣锁斗，经捞渣机排至界外。渣池中的水经渣池循环水泵(P- 1401A/B)、渣池水冷却器(E- 1401A/B)换热后返回渣池。为控制系统固含量，少量渣水排至初步污水处理系统。

1 存在的问题及原因分析

在2015—2016年运行期间，发现气化炉环形空间温度波动较大，并逐渐升高达到跳车值，气化炉激冷气流量逐渐下降，气化炉过热段压差13PDI0077上涨，气化炉被迫停车检查。停车后打开气化炉人孔检查发现：①气化炉激冷盒百叶窗有1/4出现堵塞，有部分百叶窗烧坏；②气化炉激冷盒下板部位间隙变大；③气化炉个别平衡孔出现堵塞；④部分气化炉内件出现变形，下板有4处出现变形，其中有2处变形比较严重；⑤13TI0019B温度计处有少量积灰。

打开气化炉人孔检查发现：高温合成气因气化炉压力波动后，通过气化炉下板间隙进入环形空间，从而导致气化炉环形空间温度波动；当间隙变大后，合成气泄漏进环形空间量逐渐变大，温度上升，最终达到跳车值。导致下板间隙变大原因是：①气化炉开车前期，水汽升温过快，气化炉内气体流动性小，造成气化炉内部受热不均匀，气化炉内件膨胀不均匀，从而导致下板间隙变大；②气化炉点火成功后，水汽系统升温升压和气化炉升压过快，由于气化炉内件膨胀不同，导致下板间隙变大；③气化炉平衡孔出现堵塞，导致气化炉炉内与环形空间内压力无法平衡，当压力波动时，合成气会进入气化炉环形空间内，进而温度出现波动；④激冷气压缩机防喘振阀内漏，导致部分激冷气流量减少，部分激冷盒堵塞，激冷气分布不均匀，进而烧坏激冷盒。

气化炉环形空间温度设计有跳车联锁，气化炉环形空间温度波动容易造成以下危害：①气化炉外壳鼓包变形，损坏气化炉；②烧坏环形空间内激冷盒、水冷壁管线和其他内件，若环形空间内设备烧坏，因环形空间内位置比较狭小，故维修时不方便，维修时间较长，维修费用较高。

2 处理措施

壳牌气化炉环形空间温度运行时不能超过350 ℃，温度高会影响气化炉使用寿命；气化炉压力为3.9 MPa，若气化炉外壳温度高，易发生气化炉变形甚至爆炸。由于气化炉环形空间温度逐渐升高，已影响气化炉的安全运行，须根据气化炉实际情况采取以下措施保证其安全稳定运行。

(1)通过新增调节阀HV0009在气化炉顶部A10人孔处增加高压N2/CO2管线，气化炉在开车或运行时，微开高压N2/CO2气体阀门，将高压N2/CO2气体补入气化炉环形空间内，保证气化炉环形空间内压力略高于炉内压力，这样可防止合成气进入气化炉环形空间内，避免出现环形空间温度波动。

(2)气化炉开车前、水汽升温时应缓慢，严格按照设计升温速率(<6 ℃/h)进行，同时升温期间结合13TI0054和13TI0057的温度指示，严格控制气化炉内外温差在75 ℃以内。

(3)对激冷气压缩机防喘振阀13FV0011进行拆除，并加盲板盲死，防止因防喘振阀内漏而使激冷气量降低烧坏激冷盒。

(4)从气化炉安全阀13PSV0010引1股高压N2/CO2管线通入到下板间隙处，形成气封，防止合成气进入气化炉环形空间。

(5)对气化炉激冷盒下部间隙用填料进行塞填，再加固1层耐火材料层，防止合成气进入气化炉环形空间。

3 改造效果

改造前，气化炉环形空间温度的波动特别大，温度逐渐上涨。气化炉改造后，于2016年1月25日开车以来，气化炉保持100%氧负荷运行，环形空间温度没有再出现较大波动，也没有上涨，说明本次壳牌气化炉改造效果是很明显的。

通过对气化炉进行技术改造和采取相关防范措施之后，气化炉的运行情况达到了预期的高负荷稳定运行，具体体现在以下几个方面：①通过增加气化炉环形空间高压N2/CO2吹扫气后，不仅很好稳定了环形空间温度波动，而且也将甲醇厂富余CO2综合利用，避免CO2压缩机出口放空造成环境污染及浪费；②压缩机出口防喘振阀门取消后，未对压缩机的启动和运行造成影响，同时确保了去气化炉激冷气流量的稳定，防止激冷盒过热损坏；③气化炉环形空间温度波动问题解决之后，大大减少了气化炉检修次数，保证气化炉本质安全，避免气化炉核心部件的损伤，这是气化炉安全稳定运行的关键。

4 结语

壳牌气化炉是一种先进的干煤粉加压气化炉，该技术的主要特点是：煤种适应性广，碳转化率高达99%以上，产品中甲烷含量极低，煤气中有效成分达90%左右，氧耗低。由于气化炉设备结构复杂，因此对设备维护检修可借鉴经验较少，只有靠自我分析来改造。随着国内同类装置运行记录的不断刷新，证明壳牌煤气化在国内应用前景还是很好的。

史来顺(1984—)，男，助理工程师，从事现代煤化工生产技术管理工作；shilaishun@126.com。

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