壳牌气化炉开车运行常见问题及处理研究.pdf
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1、总第2 1 3 期2023年第8 期化机与设备摘要:为有效解决壳牌气化炉在实际开车运行过程中的常见问题,基于实际工程案例,对案例中的壳牌气化炉在开车运行过程中常见的激冷口盘管损坏、振打装置故障和烧嘴损坏三类问题及其产生原因进行分析,并根据分析结果探讨了较具针对性的处理措施。从实际效果来看,上述处理措施取得了较优的效果,表明这些处理措施能够作为后续的日常运行维护工作中的经验参考。关键词:壳牌气化炉;激冷口盘管损坏;振打装置故障;烧嘴损坏;问题处理中图分类号:TQ5450引言壳牌气化炉是基于气流床气化工艺进行的一类设备,主要通过粉煤气化工艺,将粉煤与氧气/蒸汽混合物并流喷入气化炉,并在高温高压环境
2、中瞬间进行反应以得到最终气体产物!。因这种气化炉在性能指标上较为优异,当前已为煤化工企业所广泛采用。但在实际运行过程中,受到各种因素影响,壳牌气化炉也难免出现一些问题,为有效解决这些问题,避免其对生产造成影响,仍需要对相关内容做进一步探究。1案例概况某煤化工企业于2 0 1 9 年引人SCGP(壳牌煤气化)工艺进行生产,为提高生产效率和产能,该企业采用稳定煤源进行配煤,并将气化炉负荷提升至1 0 0%运行。在以上条件下,该企业所应用的壳牌气化炉的运转率和长周期运行时间均得到大幅提升,2 0 2 0 一2021年的运行数据情况见表1。表1 壳牌气化炉2 0 2 0 一2 0 2 1 年运行数据对
3、比项目2020年运行时间/d263运转率/%72单次最长运行时间/d80停车总次数/次13长时间停车次数/次5从表1 中的数据可见,该企业的壳牌气化炉运行情况整体向好发展。但在实际开车运行过程中,部分问题仍未得到显著解决,这些问题仍造成了壳牌气化炉的停车问题。对此,企业技术人员针对存在问题作更为深入的研究,以寻求解决问题的有效途径。2主要问题及原因分析2.1激冷口盘管损坏问题该企业应用的壳牌气化炉中,激冷口盘管由2 根规格为38mm7.1mm,材质为1.7 3 3 5 的管子绕成7圈而组成,管子之间采用1.7 3 3 5 材质的圆钢进行填收稿日期:2 0 2 2-1 1-0 2作者简介:任智威
4、,男,1 9 9 4 年出生,毕业于太原理工大学,本科,助理工程师,研究方向为壳牌气化炉工艺。山西化工Shanxi Chemical Industry壳牌气化炉开车运行常见问题及处理研究任智威(广发化学工业有限公司,山西大同0 3 7 0 0 1)文献标识码:A充和密封焊接,并配备耐磨层。该结构的主要作用是,将冷却过滤后的合成气与反应段顶部的高温合成气混合,使温度调整至9 0 0,同时配置高压氮气喷吹管,以除去气化段出口区域积聚的灰渣 2 。该结构的整体示意图如图1 所示。图1 激冷口盘管示意图近期,在该模块的实际运行过程中,工作人员经检查发现,激冷口盘管表面磨损较为严重,初步推断,其主要原因
5、是激冷口盘管材料长期在高温和粉粒条件下工作,且温度变化较为剧烈。当温度变化时,材料内部会产生温差热应力,且该应力值反复变化,使材料受到疲劳损伤而产生较为严重的损害。2021年2.2清灰振打装置故障问题315在某次气化炉运行过程中,工作人员发现合成气86出口温度异常偏高。为避免安全问题的扩大,工作人158员停止气化炉运行,并对气化炉中用于清灰的振打装11置进行全面检查。初步检查后发现,在端部凸台根部4位置,出现活塞杆断裂问题。就此推断,造成这种断裂问题的主要原因是,该区域的应力集中问题较为突出,在运行过程中峰值应力相对较高,加之露点腐蚀在表面形成微小的腐蚀小凹坑,加速形成疲劳裂纹和表面裂纹 3
6、。在此基础上,受到长时间的循环振打,撞杆与导向套之间的磨损也会造成活塞杆与撞杆之间的倾斜,最终导致活塞杆强度下降而断裂失效。2.3烧嘴和烧嘴罩故障问题在近年来的壳牌气化炉运行过程中,烧嘴和烧嘴罩故障问题也时常发生。在发生此类故障时,工作人员立刻进行停机检查,而后发现高压烧嘴冷却水出现Total 213No.8,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.08.050文章编号:1 0 0 4-7 0 5 0(2 0 2 3)0 8-0 1 3 0-0 22023年第8 期任智威:壳牌气化炉开车运行常见问题及处理研究 131明显泄漏,部分冷却水进入到气化炉内,导致气化炉无法正
7、常运行 4-5 。造成这种情况的主要原因是,煤线速度计和密度计的量程过高,导致其精确度不足,煤粉流量偏高,引发气化炉温度偏高,最终导致烧嘴因高温影响而破损。而在烧嘴罩故障问题发生时,其主要表现是煤粉线速度偏低,导致烧嘴罩出现破损(图2)。图4 修补完成后的盘管理:首先是更换新的振打器活塞杆,同时考虑到力学强度上的需要,严格控制振打装置活塞杆的表面硬度HRC在6 0 左右,并将新活塞杆表面粗糙度控制在0.4m左右,同时对活塞杆端部凸台根部加工为圆角结构,以降低摩擦冲击。其次是对工艺操作予以严2-1烧嘴损坏图2 烧嘴罩故障问题3处理方案3.1激冷口盘管的处理措施为有效解决激冷口盘管的故障问题,工作
8、人员着手进行损坏盘管的修补工作,修补工作主要分为以下几个步骤。1)坡口表面清理:此环节首先应用手工方法清除灰尘,而后采用角向磨光机,对坡口表面的氧化皮等杂质进行打磨,打磨至露出金属光泽为止(如图3 所示),而后对坡口表面做1 0 0%PT检测,确定无裂纹和其他缺陷后进行焊接。图3 坡口表面清理2)在确定可进行焊接后,首先针对待焊表面及周围1 0 0 mm范围内进行均匀预热,预热温度设置为150,保持恒温1 0 min后开始进行焊接,焊接参数如表2 所示。表2 焊接参数速度/焊接方法电流/A电弧电压/V(cm/min)SMAW110 130在焊接完成且检查无误后,损坏盘管即得到有效修复。在本次工
9、作中,对修复后的损坏盘管检查后发现,检修后试漏一次成功,且不存在明显的磨蚀问题(如图4 所示),证明本次损坏盘管修复取得了预期效果。3.2振打装置故障的处理措施针对本次出现的振打器活塞杆断裂失效问题,经过分析后,技术人员从以下几方面的角度着手予以处2-2烧嘴罩破损线能量/(kJ/cm)20226 10格控制,在工艺运行正常的情况下,振打器大循环周期控制为2 0 3 0 min,每个循环周期内,每台振打器的敲击次数控制为2 次。再次,针对露点腐蚀带来的振打器活塞杆腐蚀问题,工作人员增设预热装置,在密封气进人振打器前,对密封气进行预热,确保密封气体温度大于2 5 0,通过这种方式,以往高温水蒸气结
10、凝问题得到有效解决,从而在最大程度上降低了发生露点腐蚀的概率。3.3烧嘴和烧嘴罩故障问题的处理措施为避免烧嘴和烧嘴罩出现类似故障问题,工作人员通过以下几方面的措施进行处理:1)针对已出现损坏现象的烧嘴和烧嘴罩,全部更换为新的器件;2)对测量煤线的速度计和密度计进行更换,确保其量程与实际情况相契合,并对相关设备进行多次标定,以达到准确要求;3)考虑到气化炉内操作压力为4.0 MPa,因此对烧嘴的煤粉速度进行调整,将其速度全部提高到8.0 m/s。通过采取以上措施后,在后期的运行中,烧嘴和烧嘴罩运行情况较优,未出现较为明显的故障问题。4结语整体来看,在本次研究中,结合壳牌气化炉开车运行过程中的一些
11、常见问题,对这些问题的具体情况和引发这些问题的具体原因进行了分析,并根据分析结果提出了针对性的处理措施。从实际效果来看,以上处理措施均有效解决了对应问题,证明这些处理措15 24施的效果较为优异,能够为后续的相关工作提供借鉴参考。在今后的工作中,还需要进一步加强对壳牌气化炉更多细节的研究,并在日常维护保养等工作上予以更多重视,以此降低壳牌气化炉开车运行问题的出现概率。参考文献1 】韩延阳.壳牌气化炉长周期运行总结 J.氮肥与合成气,2 0 2 2,5 0(9):2830.(下转第1 4 7 页)2023年第8 期白志兵:斜沟煤矿厚煤层大断面采掘交锋巷道支护设计147.可以满足日常需求。1 秦忠
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