氣化爐回火的原因分析和解決措施

第3期中氮肥No. 32016年5月M- Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressMay 2016氣化爐回火的原因分析和解決措施吳曉蘋(píng)，潘玉成，崔利麗.(兗礦魯南化工有限公司，山東滕州277527)[摘要]四噴嘴氣化裝置氣化爐烘爐過(guò)程中，爐溫達到700 C以上時(shí)氣化爐頻繁出現回火現象，結合控制數據得出氣化爐回火原因為鎖斗上部堵塞、渣口堵塞、抽引大閥處灰沉降、蒸汽消音器和其他設備內介質(zhì)竄人等，為此，重新制定了工藝操作要求，有計劃地對影響烘爐的部件、部位進(jìn)行拆檢，并加大對影響烘爐的其他指標的監控力度，消除了氣化爐的回火現象，保證了氣化爐的成功投料。[關(guān)鍵詞]氣化爐;烘爐;回火;鎖斗堵塞;渣口堵塞;灰沉降;預防措施[中圖分類(lèi)號] TQ 546.8 [文獻標志碼] B [文章編號] 1004 -9932(2016)03 -0028 -03兗礦魯南化工有限公司四噴嘴氣化裝置同時(shí)烘爐可以除去氣化爐耐火材料中的吸附水和2005年7月成功投料，經(jīng)過(guò)幾年的優(yōu)化和改造，結晶水，檢驗耐火材料及筑爐質(zhì)量是否滿(mǎn)足工藝氣化爐穩定運行周期已經(jīng)達到世界先進(jìn)水平，但要求。 如果長(cháng)時(shí)間不烘爐，澆注料以及耐火泥中開(kāi)車(chē)前準備階段，尤其是氣化爐烘爐時(shí)，氣化爐的水分會(huì )造成耐火材料受潮失效等，并影響澆注頻繁出現回火現象，且回火- - 般發(fā)生在烘爐溫度料的質(zhì)量，所以烘爐工作在水煤漿氣化裝置開(kāi)車(chē)達到700 C以上時(shí)，危險性較大，對安全生產(chǎn)和前是必不可少的。開(kāi)工效率造成了一定的影響。為此，通過(guò)對氣化表1耐火磚的理化指標爐回火的原因進(jìn)行分析，探索出了可操作性強的項目鉻鋁鋯磚鉻剛玉磚 氧化鋁空心磚應對措施，最終保證了氣化爐的成功投料。Cr2O3含量/%≥85≥12Zr203 含量/%≥4.51氣化爐烘爐的作用和烘爐流程介紹Al203含量/%86≥98Fe2O3含量/%≤0.4≤0.30.51.1烘爐的作用Si203含量/%在四噴嘴氣化爐工藝中，為了提高氣化效密度/kg.m-3≥4 200≥3250≥1 400率，防止熱量散失，同時(shí)保護氣化爐殼體不受燃常溫耐壓強度/MPa≥100≥120燒室內高溫物料的直接作用，氣化爐爐壁內側設1.2 烘爐流程介紹.計砌筑3層耐火磚，耐火磚在干燥狀態(tài)下可長(cháng)期氣化爐烘爐流程見(jiàn)圖1。存放，砌筑的氣化爐耐火磚使用耐火泥進(jìn)行粘開(kāi)工抽引器_消音器結，并且拱頂和錐底有厚厚的澆注料,通過(guò)耐火1.3 MPa蒸汽泥的粘結將爐內耐火磚組成一- 個(gè)整體。+Q抽引器i分離器氣化爐3層耐火磚由外向內分別是氧化鋁空心磚、鉻剛玉磚、鉻鋁鋯磚，其理化指標見(jiàn)表1。耐火磚中含有的一定量的Cr2O3，可以抵擋C ]v1307高溫和煤炭的侵蝕，達到保護氣化爐殼體的目一次水的;耐火磚中還含有一定量的ZrO3,通過(guò)“相V13033- 2P1303變效應”可以?xún)Υ鏌崃?，為氣化爐開(kāi)車(chē)初期點(diǎn)圖1氣化爐烘爐流程示意燃煤漿和氧氣提供熱量，以使開(kāi)車(chē)后爐內的氣化氣化爐烘爐采用蒸汽高速通過(guò)開(kāi)工抽引器，反應得以進(jìn)行”。熱量來(lái)自于開(kāi)車(chē)前的烘爐，由于開(kāi)工抽引器中國煤化生玉能和靜[收稿日期] 2015- 10-06.壓能之間相互軒jHCNMH(對氣化爐[作者簡(jiǎn)介]吳曉蘋(píng)( 1985-) ,女,山東煙臺人,工程師。內部空間的抽吸，收trU門(mén)王貝小叭態(tài);燃料第3期吳曉蘋(píng)等:氣化爐回火的原因分析和解決措施●29.氣通過(guò)預熱燒嘴在爐頂點(diǎn)燃后因負壓作用呈現內被水激冷后通過(guò)鎖斗排出系統。在烘爐過(guò)程“側掛火炬”狀態(tài)，從而使氣化爐耐火磚均勻升中，尤其是當烘爐溫度達到900 C以上時(shí)，爐璧溫。此外，烘爐系統還存在一個(gè)循環(huán)水冷卻系殘留熔渣受熱流動(dòng)，流至激冷室后溫度急速下統，作用是防止烘爐時(shí)產(chǎn)生的熱量燒壞氣化爐內降，形成體積較大且比較堅硬的渣塊，堵塞在鎖件，即渣池的水通過(guò)渣池泵向氣化爐激冷環(huán)供斗人口閥門(mén)處，造成爐內激冷水不能順利回到渣水，和氣化爐內件換熱后返回渣池，達到循環(huán)冷池，積聚在激冷室內直至封住下降管，最終導致卻的目的?；鼗?。3.1.2氣化爐渣口堵塞2氣化爐 烘爐過(guò)程中頻繁回火的危害氣化爐停車(chē)后，觀(guān)察渣口處無(wú)異物，較為通氣化爐烘爐過(guò)程中頻繁出現回火,不僅對爐暢。但在烘爐過(guò)程中，隨著(zhù)烘爐溫度逐步升高，頂上部的烘爐設施造成損壞，導致直接的經(jīng)濟損渣口逐漸縮小，氣化爐負壓逐漸減小，當渣口縮失，還會(huì )嚴重威脅現場(chǎng)巡檢人員的人身安全小至一定程度時(shí)，爐內負壓不足以拖拽火焰，從(如果巡檢人員在烘爐區域進(jìn)行巡檢時(shí)氣化爐出而造成回火。通過(guò)觀(guān)察現場(chǎng)和收集數據都可以看現回火，其噴出的火焰會(huì )灼燒巡檢人員)。同到，渣口出現堵塞和爐內負壓大小有對應關(guān)系時(shí)，因氣化爐回火問(wèn)題，火焰不能正常進(jìn)人爐(見(jiàn)圖2)，尤其是渣口堵塞至50%以上時(shí)，容內，勢必會(huì )影響氣化爐的烘爐溫度，不能按照烘易出現負壓突降同時(shí)渣口堵塞比例突然升高的現爐溫度曲線(xiàn)要求進(jìn)行烘爐，耐火磚也就得不到正象，因為渣口縮小至--定程度時(shí)更容易在渣口處常的養護，最終會(huì )影響耐火磚的使用壽命，并且發(fā)生“架橋”。烘爐時(shí)間的延長(cháng)也會(huì )延誤開(kāi)車(chē)進(jìn)度。所以，氣化100r .爐烘爐回火問(wèn)題關(guān)乎設備壽命、開(kāi)工效率、人身80安全等多方面。30-50「3氣化爐回火的原 因分析103.1爐壁熔渣受熱流動(dòng)而形成堵塞0t3.1.1氣化爐液位突 然出現猛漲”1正常情況下氣化爐內應該無(wú)液位，從烘爐水渣口被堵塞比例%循環(huán)系統來(lái)看,渣池泵向氣化爐供水后爐內的水圖2爐內負壓與渣口堵塞比例的對應關(guān) 系直接通過(guò)鎖斗1#、2#、3#閥門(mén)( DN400)到渣渣口發(fā)生堵塞，是由于氣化爐內殘留熔渣在池，鎖斗1"、2*、3"閥保持全開(kāi)狀態(tài)，所以在氣高溫下受熱流動(dòng)所致。但相對于堵塞鎖斗，其殘化爐內形成一-定液位是比較困難的。但在烘爐過(guò)余的熔渣量要 大得多。烘爐溫度高于熔渣流動(dòng)溫.程中經(jīng)常出現氣化爐液位突然猛漲的現象，同時(shí)度時(shí)，爐內殘留的大量熔渣向下流動(dòng)，在渣口處渣池液位出現下降，氣化爐液位漲至下降管管口逐漸積聚，由于預熱燒嘴安裝在氣化爐爐頂，爐位置時(shí)，就會(huì )將下降管管口封堵，使得抽引系統頂和渣口本身有近12 m的距離，因此烘爐過(guò)程和氣化爐燃燒室被隔絕，氣化爐燃燒室內由負壓中渣口處溫度要低于爐頂溫度，大量熔渣在短時(shí)變?yōu)槌?，導致預熱燒嘴處出現回火。間內流至渣口處，隨著(zhù)溫度的降低，逐步停止流根據氣化爐液位出現猛漲而渣池液位逐步下動(dòng)而變硬，渣口尺寸隨之變小，達到- -定 程度時(shí)降這一現象，分析認為，是因為爐內到渣池通道導致回火的發(fā)生。不暢造成激冷水在爐內積聚引發(fā)液位上漲?，F場(chǎng)3.2氣化爐內負壓過(guò)小或出現“喘吸”觀(guān)察堵塞位置在鎖斗1#* 閥處，拆檢后發(fā)現堵塞3.2.1開(kāi)工抽引大閥處出現 “灰沉降”物是氣化爐內燃燒后的熔渣。氣化爐運行期間,開(kāi)工抽引管線(xiàn)通過(guò)連接在氣化爐水煤氣出口爐內煤漿和氧氣發(fā)生- -系列的氧化還原反應，其管線(xiàn) 上來(lái)實(shí)現對氣化的中國煤化工負壓。氣中氧化反應是不完全反應，反應后殘留的炭以及化爐烘爐結束CNMHG,化抽引大閥煤灰在液化狀態(tài)下順爐璧流到激冷室，在激冷室需確認關(guān)閉,內的日以于日，口的足防止高溫煤，30.中氮肥第3期氣倒竄人抽引系統。因氣化是以煤炭為原料的，4.2加強監控并對堵塞預兆及時(shí)處理氣化爐在向外輸送水煤氣時(shí)勢必會(huì )攜帶一定的煤烘爐過(guò)程中，監控渣池液位變化可以了解鎖塵、灰分，系統經(jīng)過(guò)長(cháng)周期運行后，其攜帶異物斗和氣化爐之間激冷水的流動(dòng)情況，如果發(fā)現渣部分會(huì )沉降在開(kāi)工抽引大閥與水煤氣管線(xiàn)死角池液位稍有下降趨勢，表明鎖斗和氣化爐之間介處，“灰沉降”造成管道堵塞，繼而造成氣化爐質(zhì)流動(dòng)出現問(wèn)題，控制室可以使用低壓灰水等壓內負壓過(guò)小。烘爐初期，因使用蒸汽量和負壓較力稍高介質(zhì)對鎖斗處進(jìn)行反沖，通過(guò)反沖的震動(dòng)小，對其影響不大，但隨著(zhù)烘爐溫度的逐漸升效果將渣排至鎖斗，避免熔渣進(jìn)一步積聚。 現場(chǎng)高，所需抽引量也逐漸增大，而開(kāi)工抽引大閥處可以通過(guò)肉眼 觀(guān)察的方式了解氣化爐渣口的情的堵塞限制了抽引量的進(jìn)一步增大， 抽引量和烘況，如發(fā)現渣口縮小速度較快，應及時(shí)停止烘爐溫度不匹配時(shí)，回火就發(fā)生了。爐，使用現場(chǎng)制作的疏通渣口專(zhuān)用工具對渣口進(jìn)3.2.2蒸汽出 口處消音器堵塞行疏通，渣口暢通后再繼續烘爐。抽引蒸汽出口消音器是利用多孔吸音材料來(lái)4.3 拆檢烘爐系統積灰、堵塞部位降低噪聲的。把吸音材料固定在氣流通道的內壁氣化爐停車(chē)進(jìn)入檢修后，烘爐工作進(jìn)行前，上或按照一-定 方式在管道中排列，就構成了阻性尤其是當氣化爐運行周期較長(cháng)時(shí)(超過(guò)120 d)，消音器。當聲波進(jìn)人阻性消音器時(shí)，- - 部分聲波需現場(chǎng)對開(kāi)工抽引大閥進(jìn)行拆檢，主要是對大閥能在多孔材料的空隙中摩擦而轉化為熱能耗散前管道短接進(jìn)行清理， 對大閥密封和閥門(mén)]動(dòng)作情掉，使通過(guò)消音器的聲波減弱2。蒸汽管線(xiàn)-況進(jìn)行檢查?，F場(chǎng)通過(guò)調節蒸汽流量和觀(guān)察實(shí)際般選用碳鋼材料，長(cháng)時(shí)間使用后管道會(huì )有一定的蒸汽量及負壓判斷蒸汽消音器是否堵塞，如堵塞腐蝕，同時(shí)抽引過(guò)程中會(huì )將爐內殘留煤塵和砌爐較嚴重，對其進(jìn)行拆檢和清洗。將拆檢、檢查和澆注料帶出，到達消音器處后堵塞消音孔，導致清洗情況記人臺帳，摸清不同煤種灰分情況下的蒸汽流量波動(dòng)，爐內發(fā)生“ 喘吸”，嚴重情況下積灰和堵塞物硬度，為下一步尋找積灰點(diǎn)和評估由于蒸汽量過(guò)小而發(fā)生回火。檢修工作量提供指導。3.3 其他設備內介質(zhì)抽入抽引管線(xiàn)4.4 烘爐過(guò)程中與氣化爐相連設備保持低液位氣化爐出口水煤氣管線(xiàn)不僅和抽引管線(xiàn)相連烘爐前排查與氣化爐相連的其他設備液位是接，還和后工序洗滌降溫設備聯(lián)通。在停車(chē)或烘否處于低限，能夠起到一定的液封作用即可，以爐狀態(tài)，當其他設備液位過(guò)高時(shí)，這些設備內的防止因其他設備滿(mǎn)液位而導致介質(zhì)回竄;同時(shí)，介質(zhì)會(huì )通過(guò)水煤氣管線(xiàn)倒流人氣化爐內，倒流過(guò)烘爐過(guò)程中，在烘爐報表中加入其他設備液位項程中介質(zhì)也會(huì )充滿(mǎn)抽引管線(xiàn)，導致抽引系統和氣目，要求操作人員認真監控，液位異常(高)化爐系統隔絕，進(jìn)而導致烘爐時(shí)燃燒室無(wú)負壓而時(shí)及時(shí)排放。造成回火。5結束語(yǔ)4預防回火的措施實(shí)際操作過(guò)程中，我們通過(guò)積極試驗和摸4.1氣化爐停車(chē) 前嚴格按照要求提溫索，對氣化爐烘爐過(guò)程中的回火問(wèn)題探索出了可氣化爐停車(chē)前，將氣化爐操作溫度提高至操作性強的應對措施，避免了回火問(wèn)題的發(fā)生，比正常狀態(tài)高50 C左右并保持1 h以上，保證確保了氣化爐開(kāi)車(chē)前所需的熱量，保證了氣化爐氣化爐爐璧熔渣能夠最大限度地流動(dòng)并通過(guò)鎖的 成功投料和裝置的安全、穩定運行。斗系統排出。當現場(chǎng)觀(guān)察到排出渣量比正常狀[參考文獻]態(tài)下顯著(zhù)減少時(shí)，表明氣化爐提溫操作結束，氣化爐可進(jìn)入下一步停車(chē)操作。這種提溫操作[1]于廣鎖，龔欣，劉海峰，等，多噴嘴對置式水煤漿氣化能夠保障爐內掛渣量處于一個(gè)合理水平，就能技術(shù)[J]. 現代化工，204 (10): 46-49.大大減小烘爐過(guò)程中發(fā)生熔渣堵塞鎖斗和渣口[2]聶成元，李中國煤化工中國國礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.的幾率。TYHCNMH G