氣化爐爐襯結構改造小結

第4期中氮肥No.42005年7月M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressJul. 2005設備管理與改造氣化爐爐襯結構改造小結裴俊昌[甘肅劉化(集團)有限責任公司，甘肅永靖731603][摘要]分析了氣化爐爐壁超溫的原因。從爐襯材料和結構兩個(gè)方面人手，對爐襯結構進(jìn)行改造，基本解決了爐壁超溫的難題。[關(guān)鍵詞]氣化爐;超溫;爐襯改造[中圖分類(lèi)號] TQ113.25*4 [文獻標識碼] B [文章編號] 1004-9932(2005)04-0036-04Brief summary on revamping for liner structure ofgasification furnacePEI Jun-chang[Gansu Liuhua (group) C., Ltd , Yongjing 731603, China)Abstract: The cause of over temperature of gasification furmace wall is analyzed. The difficult problem ofover- temperature for furnace wall was basically solved by furnace liner revamping, in terms of both the ma-terial and structure.Key words: gasification furnace; over- temperature; furnace liner revamping2001年我公司進(jìn)行原料路線(xiàn)技術(shù)改造，即在[收稿日期] 2005-01-18[作者簡(jiǎn)介]裴俊昌(1963- ),男,甘肅天水人,工程原有的重油氣化爐上采用天然氣直燒工藝生產(chǎn)合師,甘肅劉化(集團)有限責任公司機動(dòng)部部長(cháng)。成氨。在生產(chǎn)過(guò)程中, 4臺氣化爐，無(wú)論是新砌工藝管道、閥門(mén)、管件等選用的材質(zhì)檔次較高，筆者以為應以雙加壓工藝為首選，如:法國的耐腐蝕性能強。0.45/1.1G.P雙加壓工藝，德國的0.52/1.18(4)停車(chē)后設備保養好，動(dòng)設備通過(guò)盤(pán)車(chē)一UHDE雙加壓工藝等。直保持在良好狀態(tài)。我公司本次引進(jìn)的315 t/d G.P雙加壓法硝(5)該裝置可提供完整的技術(shù)資料。酸裝置費用為4 120 萬(wàn)元，加上配套設備投資(6)整個(gè)裝置報價(jià)低，到廠(chǎng)價(jià)為4 120萬(wàn)元2600萬(wàn)元、間硝裝置投資2600萬(wàn)元，共計人民幣，低于國內同等規模裝置新購一臺國外9 320萬(wàn)元;預計建成投產(chǎn)后的年銷(xiāo)售收人為“四合- _”機組的價(jià)格。14 742萬(wàn)元(不含稅)，扣除成本9 245.4萬(wàn)元、(7)裝置拆、建工期短，18個(gè)月即可完成。稅2 500萬(wàn)元，年稅前利潤5 500萬(wàn)元，稅后利(8)我公司已有引進(jìn)450t/d二手硝酸設備潤3 700萬(wàn)元，稅后投資利潤率為39.7%，投資的成功經(jīng)驗?；厥掌跒?.5a (稅后)。目前，間硝法濃硝酸裝置正在建設中，3154結束語(yǔ)t/d G.P雙加壓法硝酸裝置正在拆除，預計2006引進(jìn)二手設備時(shí)，應注意工藝技術(shù)的選擇，年5月建成投產(chǎn)。第4期裴俊昌:氣化爐爐襯結構改造小結●37 .筑的耐火襯里爐還是已使用過(guò)重油的氣化爐，均材料和結構兩個(gè)方面入手，探索改進(jìn)筑爐施工、存在爐壁超溫的現象，被迫采用爐體外澆水冷卻提高筑爐質(zhì)量、解決爐壁超溫的辦法。的方式維持生產(chǎn)，給公司的安全生產(chǎn)和設備管理2原因分析工作造成了極大的壓力。本文就我公司氣化爐爐壁超溫問(wèn)題從爐襯結構和選材改進(jìn)上進(jìn)行探討。2.1爐頭大法蘭蓋超溫1986年9月，氣化爐爐口結構由原來(lái)的掛1概況磚結構改為噴嘴保護套形式，以保證隔熱襯里形1.1 設備主要技術(shù)參數成一個(gè)整體。氣化爐噴嘴保護套的結構及材料決規格02 400x 36X8980 mm定了爐頭大法蘭的結構。噴嘴保護套材料選用材料15MnVR1Cr18Ni9Ti,筒內澆注耐火混凝土，起保護噴嘴操作壓力3.1 MPa的作用。但在使用過(guò)程中，發(fā)現該結構存在以下操作溫度1 350士50 C問(wèn)題介質(zhì)CO+ H2(1)保護套端部迎火面燒蝕嚴重，剝落斷壁溫≤200 C裂;1.2爐襯結構(2)外筒體過(guò)燒變形，檢修、吊裝困難，且我公司氣化爐爐襯結構是根據1989年中氮吊裝時(shí)又極易損壞爐磚;情報協(xié)作組確定的國內中型化肥廠(chǎng)加壓氣化爐爐(3)脫落的耐火材料堵塞喉管，造成氣化爐襯改造圖并參考了300 kt/a大化肥裝置氣化爐憋壓、停車(chē);的拱頂和爐襯厚度確定的，即(由內向外)第1(4)檢修頻繁，每檢查一次爐磚必須更換保層為白剛玉磚，第2、3層為輕質(zhì)高鋁磚，第4護套。層為耐火纖維，總厚度為425 mm。爐膛尺寸為分析原因，系噴嘴保護套的材料與耐火磚理01 546X6 877 mm?；笜瞬煌?。由于澆注的耐火混凝土未進(jìn)行1.3運行狀況預燒結，水分未完全析出，在高溫條件下發(fā)生膨我公司共有4臺氣化爐，平時(shí)2開(kāi)2備。脹疏松，強度降低，而1Cr18Ni9Ti 在1 350 C .2001年8月改為天然氣直燒后，即發(fā)現燒過(guò)重油時(shí)即開(kāi)始熔化，隨著(zhù)簡(jiǎn)體的逐漸熔化，耐火混凝的2臺氣化爐(2#、 3#)爐壁超溫，均達250 C土隨之脫落。當保護套因燒蝕減短至400 mm以上。為維持正常生產(chǎn)運行，采用外部澆水冷卻后，對噴嘴的保護作用明顯降低，影響噴嘴使用方式降低爐壁溫度。2002年6月，4#新筑的氣化壽命，并引起上封頭及爐口大法蘭超溫。爐投人運行，兩個(gè)月后也出現爐壁超溫情況，最2.2爐壁超溫高達338C。2002年7月，1# 新筑的氣化爐投入從部位看，超溫多發(fā)生在熱偶孔附近和上部運行，一周后同樣發(fā)生爐壁超溫現象。至此，4拱頂、下部封頭處。發(fā)生超溫的原因是多方面臺氣化爐無(wú)一例外地都存在爐壁超溫的重大安全的，首先，熱偶預留孔偏大，極易造成爐壁超隱患，雖經(jīng)多次處理，但仍未根治此問(wèn)題。為此，溫;其次，與上部拱頂超溫及爐磚的熱膨脹系數公司把解決氣化爐爐壁超溫問(wèn)題列為攻關(guān)項目，和伸縮縫留設量有關(guān)。爐襯采用多層不同耐火隔排入議事日程。針對氣化爐在天然氣直燒工藝條熱材料，由于各材料的熱膨脹系數與導熱系數不件下存在的問(wèn)題，確定了以下調研內容。同，伸縮縫的留設量過(guò)大或過(guò)小都會(huì )造成爐磚擠(1)了解以天然氣為原料的化肥生產(chǎn)廠(chǎng)家的壓、破損和裂縫產(chǎn)生。特別是停車(chē)降溫后，爐襯筑爐及使用情況;存在不同程度的下沉，而升溫后下沉部位又無(wú)法(2)耐火材料的選用;恢復到原狀，并與其他部位的裂縫形成通道而串(3)了解升降溫及生產(chǎn)負荷對爐壁的影響;氣，造成局部爐壁超溫，此情況在上部拱頂處較(4)了解筑爐施工技術(shù)的要求及注意事項;為明顯。(5)爐襯結構改造探討。2.3下 部封頭爐壁超溫經(jīng)多次分析、討論，決定從氣化爐隔熱襯里該部位超溫與隔熱襯里結構有關(guān)。直簡(jiǎn)部分38●中氮肥第4期隔熱襯里共有四層:一層氧化鋁纖維氈厚40氧化鋁纖維氈mm,兩層輕質(zhì)高鋁磚和- -層白剛玉磚，總厚度納米隔熱材料白剛玉磚為425 mm (見(jiàn)圖1);而下封頭處隔熱襯里只有三層:一層氧化鋁空心澆注料，一層輕質(zhì)高鋁纖維在管磚，一層白剛玉磚，隔熱襯里厚度最小為370mm(見(jiàn)圖2)?？梢?jiàn)，下封頭處的隔熱襯里結氧化鋁，構、材料與簡(jiǎn)體部分有所不同，隔熱襯里的尺寸氧化鋁空心球磚空心球磚輕質(zhì)磚.減薄及導熱系數增大都是造成爐壁超溫的原因。其他原因還包括工藝操作、生產(chǎn)負荷以及施工方圖3改后熱偶孔隔熱襯里 結構法、施工質(zhì)量等。爐壁超溫實(shí)際是上述-系列綜層留設30 mm,上爐口留設46 mm。合因素共同作用的結果。3.4直筒及爐底磚料(1)直簡(jiǎn)第二層輕質(zhì)高鋁磚、爐底輕質(zhì)高鋁磚均改用氧化鋁空心球磚;(2)爐底剛玉澆注料改為氧化鋁空心澆注料。輕質(zhì)高鉛磚3.5爐底結構(見(jiàn)圖4)輕質(zhì)高鋁磚氧化智空心球磚舞華想，輕質(zhì)高鋁磚.氧化鋁纖維鹽氧化鋁纖推紙氧化記空心理府圖1直筒隔熱襯里結 構GVIBL玉磚剛玉繞往料氧化鋁空心建磚氧化奶纖維隨氧化鋁紅帷紙氣化鋁空心球磚CYI剛玉磚圖4改后爐底結 構剛玉澆注料(1)增加一層GY24磚，出氣口剛玉磚為8層;(2) GY21磚改為45°斜磚，改變GY20尺C力寸，底部隔熱層厚度由370 mm增加到500 mm;圖2下封頭隔熱襯里結構(3)下封頭接直簡(jiǎn)后加一層7 mm厚納米隔熱材料;3爐襯結構改造(4)爐底輕質(zhì)高鋁磚改為氧化鋁空心球磚;(5)爐底伸縮縫中加一層3 mm厚的氧化鋁3.1熱偶孔熱偶孔剛玉磚由兩層磚180x 70 mm方孔改纖維紙;為- -層磚75 X 35 mm橢圓孔;熱偶部位的兩層(6) GY1磚砌4層，與下部氧化鋁空心球輕質(zhì)高鋁磚改為氧化鋁空心球磚，并增加陶纖隔磚齊平。熱套管和一-層7 mm厚納米隔熱材料. (見(jiàn)圖3)。3.6燒嘴保護 套氣化爐爐口結構改為噴嘴保護套形式后，改3.2爐磚后填充物善了原掛磚結構的不足之處，爐壁超溫難題得到取消GY18磚后的氧化鋁空心球填充物，改了解決，工藝日趨平穩，一直延用至今。但隨著(zhù)為GY18磚背面貼兩層7 mm厚納米隔熱材料，生產(chǎn)負荷增大，產(chǎn)量日益提高，氣化爐噴嘴保護封頭爐口周?chē)N一層7 mm厚納米隔熱材料。套的燒蝕越來(lái)越嚴重地影響著(zhù)裝置的安全、穩定3.3剛 玉磚膨脹縫留設量和長(cháng)周期運行。據統計，噴嘴保護套平均使用壽白下而1第4期裴俊昌:氣化爐爐襯結構改造小結●39●采用不降溫更換噴嘴保護套的方法只能起到燒嘴室高度+4 mm保護噴嘴的作用，不能解決上封頭及爐口大法蘭砌體表面平整度+ 3 mm/m超溫問(wèn)題。要解決問(wèn)題，必須降溫更換。而每降(3)剛玉磚應在爐外平臺和模具上進(jìn)行組溫一次至復工用時(shí)約25 d。為盡量減少升降溫次裝。拱頂要根據圖紙要求對每環(huán)磚進(jìn)行選配，確數和避免損壞爐襯，提出以下改造方案。改造示定每環(huán)磚的位置。需要加工的磚，選配時(shí)就要加意圖見(jiàn)圖5。工合適。直筒磚每五層為-個(gè)預組裝段，組成一耐火混凝土環(huán)的磚的厚度差不超過(guò)0.5 mm。(4)合攏磚加工尺寸不得小于原磚的1/2,耐火纖維氈白剛玉磚若小于1/2時(shí)，必須加工成2塊磚，合攏磚應在砌體上均勻分布。輕質(zhì)高鋁磚(5)各種磚的耐火面不得加工，不得在砌體氧化鋁上砍鑿。耐火材料在施工過(guò)程中應采取措施防空心球磚雨、防潮。(6)內外兩層耐火磚之間避免通縫，內外層膨脹縫不得相互貫通，須相互錯開(kāi)。(7)砌體內外層膨脹縫的尺寸及分布位置和圖5噴嘴保護套結構(1)將保護套分為兩段，前段材料改用剛玉結構均應符合設計要求。應均勻平直，縫內保持清潔，不得掉人耐火泥等雜物，并按要求鋪設、磚，后段保留380 mm,材質(zhì)不變。(2)改變GY17磚的幾何形狀及尺寸，與填充耐火材料。(8)為防止各層磚的相互粘結和水分滲透，GY16磚砌筑成- -體，形成前段噴嘴保護套。必須按設計要求貼防潮紙。砌磚應使用尼龍錘找(3)將GY18磚由兩層改為一層。(4)鋼制保護套端面與剛玉磚端面結合部采正，嚴禁用鐵錘等器物敲打。(9)拱頂磚縫放射線(xiàn)應與半徑方向相互吻用加20 mm氧化鋁纖維氈密封。通過(guò)以上改造，不僅解決了鋼制保護套燒合，拱頂內表面應平整，無(wú)明顯錯臺。蝕、噴嘴過(guò)燒引起損壞以及上封頭、爐口大法蘭(10)直簡(jiǎn)及拱頂耐火磚均要用環(huán)砌法施工，超溫等問(wèn)題，而且不影響爐磚下沉修復施工。不直簡(jiǎn)部按輕質(zhì)高鋁磚、氧化鋁空心球磚、剛玉磚足之處是:給爐口砌筑施工增加了一定的難度;逐次退臺呈階梯形筑砌。一旦爐口完成砌筑，再無(wú)法入爐進(jìn)行檢查;若需5結束語(yǔ)人爐檢查修復，必須拆除爐口磚。2003年1月18日，3#氣化爐根據確定的改4實(shí)施改造造方案完成筑爐工作轉入自然養生階段，2月152002年12月27日，根據審定后的施工方日投產(chǎn)運行并人系統。投入生產(chǎn)后，在最大生產(chǎn)案及改進(jìn)方案，在3#氣化爐開(kāi)始筑爐。筑爐過(guò)負荷的條件下，爐壁溫度基本未超過(guò)200 C的設程嚴格按下列質(zhì)量技術(shù)要求施工。計指標。此次爐襯改造施工質(zhì)量好，改造效果明(1)剛玉磚灰縫≤1.5 mm,合攏磚灰縫≤2靈，初步解決了氣化爐爐壁超溫的難題，緩解了mm。砌磚采用打漿法，磚縫要求橫平豎直，灰安全生產(chǎn)和設備管理方面的壓力,改善了工作環(huán)漿飽滿(mǎn)度達到100%。境，也驗證了我們對問(wèn)題的分析和處理方法，取(2)砌體尺寸誤差不應超過(guò)以下數值:得了令人滿(mǎn)意的效果。2003年4月和2004年6襯里直徑+3.0 mm月，我公司又對1#和2#氣化爐結構相繼進(jìn)行了每環(huán)磚的同心度土 1.5 mm改造，同樣取得了令人滿(mǎn)意的效果。2004 年12每環(huán)磚的水平度+ 1.5 mm月，我公司第一次在4#氣化爐上進(jìn)行了噴嘴保爐底與直筒剛玉磚之間膨脹縫3~6 mm .護套結構改造。至此歷時(shí)兩年,我公司4臺氣化爐底與直簡(jiǎn)、高鋁磚之間膨脹縫2~3 mm爐全部完成了各項改造。