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Texaco气化炉渣堵原因及预防措施_聂成元

生产技术 经验总结

Texaco 气化炉渣堵原因及预防措施

聂成元,朱冬梅

(兖矿鲁南化肥厂,山东滕州 277527)

[摘 要]介绍水煤浆加压气化炉灰渣的几种形态,分析造成气化炉渣堵的几个原因。提出了预防德士古气化炉渣堵的措施。

[关键词]气化炉;渣堵;炉温;预防措施

[中图分类号]T Q 546.2 [文献标识码]B [文章编号]1004-9932(2002)04-0011-03

Causes of slag blockage in Texaco gasifier and precautions

N IE Cheng -yuan ,ZHU Do ng -mei

(Shangdong Y ankuang L unan Chemical Fertilizer Plant ,Tengzhou 277527,China )

Abstract :This paper introduces so me fo rms of slag in coal-w ater-slurry pressurized gasifier.So me

causes o f slag blockag e in the gasifier a re review ed and measures fo r prev enting the blockag e are put

fo rw ard.

Key words :g asifier;slag blockag e;gasifier tempera ture;precautio n

[收稿日期]2001-12-21

[作者简介]聂成元(1971-),男,山东滕州人,1995年毕业于华东理工大学,助工。

1 气化炉渣堵现象

根据目前德士古各运行厂家的运行实践来看,气化炉渣堵现象可以分为以下三类。

(1)熔渣堵塞渣口,使燃烧室的灰渣无法排出,堆满燃烧室底部。目前国内德士古厂家还未出现这种类型的渣堵。

(2)熔渣逐渐积累到下降管内壁上,直至填满下降管,堵塞气体通道。这种类型的渣堵仅限于上焦化报道过,其他厂家还未出现此类问题。

(3)激冷后的大块灰渣堆积在气化炉锁斗上部的LH V -51阀上,锁斗排渣不顺利造成渣堵。这种现象的渣堵较为普遍,困扰着国内各德士古运行厂家。本文主要对这种渣堵现象进行分析。

渣堵时,气化炉还有以下现象。

(1)气化炉渣口压差变大,而且波动特别频

繁。

(2)锁斗循环泵的流量由正常的22.0m 3/h 锐减至10.0m 3

/h 左右,严重时降至零,锁斗系统无法运行。

(3)渣量由正常的3~5t /d 降至极少,气化炉排出物甚至出现清水。

(4)大量的细灰渣带入闪蒸系统,闪蒸罐及其管线出现渣堵,沉降槽底部排出的几乎全部为细灰渣,溢满整个气化现场。

我厂自1994年气化炉运行达到设计能力后,直至1997年,由于破渣机的连续运行渣堵现象并未暴露出来。1997年后,由于B 炉拆除破渣机,渣堵问题逐渐暴露出来,每年均有数次严重渣堵,影响气化炉安全运行。特别是在2001年元月至4月间,B 炉出现20余次渣堵,致使气化炉被迫减负荷处理,其中特别严重的渣堵有三次,锁斗及闪蒸管线均被灰渣堵死,气化炉被迫停车处理,打

开人孔检查,灰渣已堆到气化炉人孔以上,并发现大量直径在200~300mm 左右的块渣,极难处理。

第4期2002年7月

中 氮 肥

M -Sized Nitrog enous Fer tilizer Prog ress No.4Jul.2002

2 炉渣的组成与分类

根据渣的组成和生成原因,炉渣可以分为以下四类。

2.1 灰渣

灰渣为直径0.5~ 5.0mm的渣粒,主要是气化炉内煤浆颗粒雾化燃烧过程产生的,微粒进行碰撞烧结后,随着气流夹带进入激冷水浴,经过激冷破碎而成,其主要成分如下:

SiO2Al2O3Fe2O3CaO M gO其他39.67%26.77%12.80%9.96% 2.43%8.37% 2.2 块渣

直径在 5.0mm以上的为块渣,质地较为疏松,主要来源于沿炉壁下流的熔渣。当温度低时,炉壁积累了厚厚的渣层;当温度突然升高时,大片的熔渣被烧下来,进入激冷室,未被完全激冷破碎,其主要成分和灰渣相同。

2.3 疤渣

疤渣为块渣但质地较为坚硬细密。形成原因是熔渣渗透熔解在耐火砖中,形成低熔点化合物,当熔渣的侵蚀作用加强,生成的低熔点化合物较多时,炉温一旦波动,大量的低熔点化合物进入激冷室,这种熔渣一般难以被激冷破碎,其主要组成包括Ca2SiO4、Ca2SiO5、Ca Al2Fe2O7、CaO·Al2O3·SiO2、Ca CrO3、Ca ZrO4等低熔点化合物,质地较为坚硬,大都呈熔融玻璃状。

2.4 砖渣

砖渣主要是一些损蚀剥落的耐火砖碎块。熔渣沿着耐火砖的气孔或裂纹侵入砖内,形成共熔物,一旦遇到开停车,压力、温度骤变时,共熔物发生热应力膨胀,沿着气孔或裂纹,将砖剥落,进入激冷室成为砖渣。主要成分与耐火砖略为不同,主要组成见表1。

表1 砖渣及本体砖主要组成%

项 目C r2O3ZrO2SiO2Al2O3CaO Fe2O3砖本体78.50 4.20 1.208.400.500.46砖 渣65.80 2.8011.2011.20 5.50 2.40

3 气化炉渣堵原因分析

3.1 原料煤种变化

入炉煤中灰分及灰渣组分的变化,都会影响到灰渣的熔融特性(即确定气化炉操作温度所需要测定的入炉煤浆的灰熔点t3),灰熔点过高或过低,均会使气化炉温度发生变化,从而使气化炉排渣困难。煤灰渣的组成又是影响灰渣粘温特性的主要因素之一。其中Al2O3、SiO2含量过高均会使灰渣熔点升高,粘度变差,而灰渣中的Fe2O3、CaO可以适当降低灰渣的熔点和粘度。如果煤种的灰分含量增高,灰渣中的Fe2O3、CaO含量过高,将会导致灰渣的熔点过高,粘温特性变差,灰渣的焦渣特性(即灰渣的粘结指数)变大,容易形成质地坚硬、体积较大的块渣,造成渣堵。2001年1~4月份的操作数据,也说明了这一点,当时B炉入炉煤浆的灰熔点在1350℃左右波动,有时还居高不下(而平时煤浆的灰熔点仅为1230℃左右),灰分含量也超标。

3.2 耐火砖的损蚀

在气化炉反应区,熔渣会和耐火砖形成一层低熔点化合物。随着外界因素,诸如气化炉操作工况、煤灰组分等因素的变化,会使灰渣对耐火砖损蚀加剧,使低熔点化合物被逐层剥蚀下来,形成大块的疤渣。当投料或压力波动较大时,也会使耐火砖沿裂纹剥落,形成大块的砖渣,使锁斗排渣困难,造成渣堵。这种渣堵一般较难处理,需停车处理。另外,耐火砖的质量即理化性能指标的好坏,以及砌砖的整体质量也是决定结渣快慢的一个因素,若耐火砖的含铬量高、气孔率小,砌筑砖缝小且灰浆饱满,其相应抵抗灰渣的侵蚀性也强,不易结渣。

3.3 气化炉操作工况的影响

气化炉操作工况较为复杂,其中炉温是影响气化炉渣堵的一个主要因素。

(1)外界工况如氧压变化,炉温由高到低变化幅度较大时,炉温低时挂在耐火砖表面的厚厚熔渣及低熔物,会大片被烧下来,在激冷室形成块渣和疤渣。另外,炉温高时,炉渣中的各侵蚀性金属元素活跃,极易渗透进入耐火砖本体,加快砖的损蚀;由于炉温高也会使砖的抗侵蚀能力和机械强度下降,加快耐火砖的烧损,两者相互促进,不可避免造成气化炉渣堵。工业试验表明,炉温每升高100℃,熔渣对砖的损蚀就会加快一倍。

(2)较炉温而言,压力的影响相对较弱,但也不容忽略,因而气化炉操作压力应尽可能保持稳定。

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·中氮肥 第4期

3.4 设备因素

设置破渣机的目的是防止产生大块的熔渣及砖渣而造成渣堵,但从国内各德士古厂家运行实践来看,并未暴露出特别严重的渣堵现象,相反由于破渣机轴封泄漏原因,严重影响了气化炉的安全运行。因而在1996年11月,经讨论论证后,我厂决定拆除破渣机,与A炉作对比试验。这也是由于存在设备缺陷而造成年初B炉渣堵特别严重的又一重要因素。

3.5 其他因素

由于烧嘴装配尺寸不好或在烧嘴使用后期,烧嘴磨损较为严重,造成烧嘴雾化状态不好,形成偏喷,容易发生反应区偏流现象,使煤浆与氧的反应发生变化,导致渣的生成状态也发生变化,形成大块渣,造成渣堵。另外,气化炉不能稳定运行,也会导致块渣的生成,成为气化炉渣堵的隐患。

4 预防气化炉渣堵的措施

4.1 稳定煤源,优化配煤技术

水煤浆加压气化要求煤种的反应性、成浆性、灰熔融特性均应达到一定的指标:发热量在25.12M J/kg以上;灰熔融温度(t3)在1300℃以下,但不可过低;煤中灰分含量不得高于15%,越低越好。为达到以上指标,尽可能防止气化炉渣堵,并充分考虑到运行的经济性,我们采用混精煤掺配技术。所选用的精煤品种均符合指标,并严把煤种采购关,特别控制煤种的灰分含量小于10%,而且通过掺配降低入炉煤的灰熔点,改变煤灰渣的组分,减缓对耐火砖的损蚀,改善熔渣的形成状态,最大限度地减少疤渣、砖渣的生成,从而防止气化炉渣堵现象的发生。

4.2 把好耐火砖质量关

对于准备砌筑的耐火砖,要严格按照其理化性能标准,严把耐火砖的入厂质量。还应加强砌筑质量管理,严格执行筑炉技术要求,控制横向灰缝≤1mm,纵向灰缝≤1.8mm,灰缝耐火泥浆要饱满,垂直度偏差±5mm/m,水平度偏差为±4 m m/m,最大同心度为±5mm/m。另外,严格按照烘炉曲线烘炉升温,控制升温速率为25℃/h。

4.3 严格控制操作温度

(1)正常运行时,要严格工艺指标,控制炉温在1350℃以下,这对防止气化炉渣堵十分重要。若高温热偶烧坏后,可以根据在线质谱仪分析的气体成分及甲烷含量综合判断炉温高低,严禁超温操作。采用氧煤比自动跟踪技术,可以避免炉温出现大的波动;采用新的高温热偶装配技术,延长高温热偶的使用寿命,对稳定炉温同样重要。

(2)投料时炉温不可过高。投料过程是系统一个突变的过程,炉温会瞬间猛升,加快耐火砖的损蚀,加速疤渣、砖渣的形成,造成气化炉渣堵。因而投料时,要将投料的氧煤比调低,控制炉温在合适的范围内。

(3)加强入炉煤浆灰熔点的检测,每天都要准确地将灰熔点(t3)检测出来并将结果报给控制室,由操作人员参照灰渣的粘温特性变化情况,随时调整气化炉操作温度,避免炉温过高或过低。

(4)现在一般以流动粘度在25~35Pa·s时的温度作为气化炉的操作温度,在此温度下,气化炉排渣较为顺利。

4.4 稳定运行,加强安全生产管理

气化炉每次开停车都是一次温度、压力的波动和炉壁挂渣情况改变的过程,使气化炉安全、稳定、长周期运行,对避免气化炉渣堵也相当重要。

(1)对德士古气化炉的安全联锁系统及高压煤浆泵的PLC系统进行改造,以保证气化系统不会因气化炉的安全联锁系统及高压煤浆泵的PLC系统误动作而造成不必要的停车,减少开停车次数,延长气化炉运行周期。现在我厂单炉最长运行周期是2001年10月份创下的87天20小时的记录,达到了世界先进水平。

(2)建立严格的“工艺、设备、仪表、电气”“四位一体”联合巡检制度,严格项目检查,严格工艺指标,最大限度地消除气化炉安全生产隐患,确保气化炉安全平稳运行。

(3)严把烧嘴质量关,包括烧嘴的装配质量,一旦烧嘴在使用后期雾化状态不好时,可考虑停车更换,以改善烧嘴对气化炉安全运行的影响。

4.5 回装破渣机,消除设备隐患

B炉通过与未拆除破渣机的A炉作对比试验后(A炉从未出现较为严重的渣堵事故而造成停车),决定于2001年11月份回装破渣机,以消除因无破渣机而无法处理运行期间气化炉出现的渣堵事故。破渣机回装后,采取间断运行的方式,不仅可防止气化炉渣堵,而且也防止了破渣机轴

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第4期聂成元等:Texaco气化炉渣堵原因及预防措施 

封泄漏。5 几点想法

(1)在对德士古气化工艺流程作出重大改变时,要组织好专家进行充分论证,并慎重地考虑,以避免消除了已经出现的隐患,又暴露出新的隐患,顾此失彼,如果改造不成功,要尽快恢复,以避免更大的损失。

(2)要加强操作工的责任心,提高操作水平,加强监控,一旦发现气化炉出现渣堵,要及时采取措施,尽快处理,避免气化炉渣堵恶化。

6 结 论

(1)引起气化炉渣堵的原因是多方面的,诸如煤种灰分含量及组成变化,熔渣对耐火砖损蚀加剧,以及操作炉温的大幅波动,均能改变渣的生成状态,使排渣不正常,导致气化炉发生渣堵。(2)由于我们对德士古气化炉渣堵现象作出理性分析,采取了正确的预防措施,基本上杜绝了气化炉渣堵现象的发生,即便发生了气化炉渣堵,操作人员也会采取措施进行处理,使系统尽快恢复正常。

亚硝酸钠连续转化工艺操作控制

曾祥根

(石油化工科学研究院,北京 100083)

 

[摘 要]分析N aN O 2连续转化工艺的影响因素(温度、N O 分压、转化液酸度、N aN O 2浓度等),确定最佳工艺条件并提出操作注意事项。

[关键词]亚硝酸钠;连续转化工艺;转化塔;操作控制

[中图分类号]T Q441.21 [文献标识码]B [文章编号]1004-9932(2002)04-0014-03

Operation control of continuous conversion

process of sodium nitrite

ZEN G Xiang-gen

(Scientif ic Research Institute of Petrochemical Processing ,Beijing 100083,China )

Abstract :Effect o f tempera ture,NO partial pressure,acidity of refo rming liquid,NaNO 2concentration etc .o n NaNO 2continuo us conv ersion process is a nalysed .Optim um process co nditions are confirmed and opera tion precautio ns are put fo rwa rd.

Key words :Sodium nitrite;continuous conv ersio n process;conv erter;opera tio n control [收稿日期]2002-04-02

[作者简介]曾祥根(1968-),男,江西吉安人,1991年毕业于西安交通大学,工程师,目前在石油化工科学研究院研究生部攻读硕士学位。

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