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四噴嘴氣化爐的操作與改進(jìn)

文檔作者：王德勝文檔來(lái)源：新能鳳凰(滕州)能源有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月16日
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第5期2015年9月中 氮肥M—Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressNo．5Sep．2015一’H’H’H‘H’H‘H’H’H’H‘H‘龜 耋甲醇及下游產(chǎn)品熹。斗{·}-{·}_{·}．{·}_{·}_{·}_{·}一{·}_{·}_{·}{·}乎四噴嘴氣化爐的操作與改進(jìn)王德勝[新能鳳凰(滕州)能源有限公司，山東滕州277527][摘要]針對(duì)1 500 t／d四噴嘴氣化爐運(yùn)行中出現(xiàn)的燒嘴冷卻水盤管破裂、燒嘴冷卻水系統(tǒng)聯(lián)鎖失效、燒嘴尺寸不適合、氣化爐堵渣、合成氣帶水、渣池泵磨損嚴(yán)重等問(wèn)題，分析與探討技改及操作優(yōu)化措施，以實(shí)現(xiàn)裝置的高效、清潔生產(chǎn)。[關(guān)鍵詞]四噴嘴氣化爐；燒嘴；氣化爐堵渣；合成氣帶水；渣池泵磨損；改進(jìn)[中圖分類號(hào)]TQ 546 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]B [文章編號(hào)]1004-9932(2015)05-0047-03新能鳳凰(滕州)能源有限公司采用國(guó)內(nèi)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的對(duì)置式四噴嘴水煤漿加壓氣化裝置，共有3臺(tái)氣化爐，采用2開(kāi)1備，設(shè)計(jì)單爐投煤量l 500 t／d，壓力6．5 MPa，溫度l 350℃，年產(chǎn)720 kt甲醇。運(yùn)行期間出現(xiàn)了各種問(wèn)題，導(dǎo)致開(kāi)停車較頻繁及設(shè)備的磨損，而后[收稿日期]2015-03—16[作者簡(jiǎn)介]王德勝(1991一)，男，助理工程師。(1)2010年8月改造前尿素產(chǎn)品一級(jí)品率為0，改造后一級(jí)品率平均達(dá)到72．72％，且一級(jí)品率較穩(wěn)定。(2)在產(chǎn)品一級(jí)品率提高的同時(shí)，尿素一次性合格品率也得到了提高，2010年8月前一次性合格品率為0，改造后一次性合格品率平均達(dá)到93．15％。產(chǎn)品質(zhì)量取得了較大突破，而且大大降低了生產(chǎn)成本。(3)效益分析。在C尿素系統(tǒng)產(chǎn)品一級(jí)品率提高的同時(shí)，尿素質(zhì)量成本也得到了降低，如：回收次品尿素臨時(shí)用工費(fèi)、可控成本袋耗、噸尿民工費(fèi)大幅降低。公司簽定的用工合同中規(guī)定：噸尿用工費(fèi)4．35元；回收次品尿素車間臨時(shí)用工費(fèi)噸尿16元；噸尿袋子費(fèi)用47元。由此可知，每噸次品尿素返工所需費(fèi)用為4．35+16+47=67．35元。試生產(chǎn)期間，C尿素系統(tǒng)共產(chǎn)尿素l 409．78 t，由此產(chǎn)生的返工費(fèi)為67．35 x期又將負(fù)荷提到108％，也在一定程度上對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行造成不利影響?，F(xiàn)就系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的一些問(wèn)題及其處理作一總結(jié)，供業(yè)內(nèi)同行參考。1工藝燒嘴系統(tǒng)問(wèn)題及改進(jìn)1．1燒嘴冷卻水盤管破裂工藝燒嘴的良好運(yùn)行是整個(gè)裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。燒嘴直接處于l 300 oC以上的氣化爐中，其冷卻水盤管起到關(guān)鍵的保護(hù)作用。開(kāi)車1409．78=94 948．68兀。綜上，技改實(shí)施后，在完成尿素產(chǎn)品質(zhì)量目標(biāo)的同時(shí)，還獲得了可喜的無(wú)形效益，鞏固了“花山牌”尿素的名牌稱號(hào)，提高了信譽(yù)度，為公司拓展國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，更為尿素裝置的安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)，帶來(lái)了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。[參考文獻(xiàn)][1]杜世俊．改進(jìn)尿素包裝工藝不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量[J]．貴州化工，2002(3)：49—51[2]趙飛，吳云鵬，蒲新江．c02汽提法低負(fù)荷生產(chǎn)中尿素產(chǎn)品縮二脲的控制[C]．尿素廠技術(shù)交流年會(huì)論文集，2012[3]余慧俐，李劍．提高產(chǎn)品質(zhì)量降低縮二脲含量[c]．化肥學(xué)會(huì)年會(huì)暨氮肥行業(yè)技改經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)論文集，2006[4]化肥工業(yè)大全編輯委員會(huì)．化肥工業(yè)大全[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1988萬(wàn)方數(shù)據(jù)·48· 中氮肥 第5期初期，燒嘴冷卻水盤管出現(xiàn)破裂，拔出工藝燒嘴檢查發(fā)現(xiàn)破裂多在盤管靠近噴嘴的焊縫處。經(jīng)研究，發(fā)現(xiàn)在維修工裝、拆工藝燒嘴的時(shí)候盤管的角焊縫容易出現(xiàn)碰撞損傷，氣化爐高溫?zé)彷椛湟矔?huì)產(chǎn)生影響。為此，在燒嘴上下設(shè)置2塊擋板(如圖1)，同時(shí)在安裝燒嘴之前將其頭部包裹一層材料(主要成分為A1，0，)。改進(jìn)后效果明顯，燒嘴冷卻水盤管很少發(fā)生破裂。圖l 燒嘴設(shè)ji擋}反狀貌1．2燒嘴冷卻水系統(tǒng)聯(lián)鎖失效原設(shè)計(jì)燒嘴冷卻水系統(tǒng)為三選二聯(lián)鎖：出口溫度高高(60℃)，入口壓力高高(3．2 MPa)，入El流量低低(6 m3／h)…。當(dāng)盤管破裂時(shí)，合成氣由于其壓力高會(huì)進(jìn)入破裂的盤管內(nèi)；燒嘴冷卻水入口設(shè)有單向閥，盤管破裂會(huì)使燒嘴冷卻水人口流量大大減少，同時(shí)人口壓力增高；盤管破裂后，燒嘴冷卻水出口處大量高溫合成氣滲入，造成出口溫度增高。但在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，這3個(gè)聯(lián)鎖反應(yīng)不是很靈敏，盤管破裂后聯(lián)鎖未觸發(fā)，導(dǎo)致燒嘴燒穿。查看其他工藝參數(shù)發(fā)現(xiàn)燒嘴冷卻水出口流量變化明顯。經(jīng)過(guò)車間開(kāi)事故分析會(huì)并與廠家討論，決定加入燒嘴進(jìn)出口流量差這一聯(lián)鎖，即燒嘴進(jìn)出口流量差低低(≤一6 lcrl3／h)，也即變成了四選二聯(lián)鎖。設(shè)置這一聯(lián)鎖還有一個(gè)好處，當(dāng)氣化爐剛開(kāi)車時(shí)，氣化爐壓力低于燒嘴冷卻水壓力，盤管如果在安裝時(shí)損壞，進(jìn)出口流量差高高(≥6 m3／h)，又增加這一選一聯(lián)鎖，在開(kāi)車時(shí)投用，氣化爐升壓高于燒嘴冷卻水壓力后切除，再投用另一個(gè)聯(lián)鎖(即燒嘴進(jìn)出口流量差低低聯(lián)鎖)。1．3工藝燒嘴尺寸變更隨著氣化裝置運(yùn)行趨于穩(wěn)定，操作人員水平的提高，公司決定將負(fù)荷逐漸提高到108％。負(fù)荷提高后，如果還用原來(lái)的燒嘴，會(huì)造成進(jìn)料流速變快，尤其是氧氣管線流速過(guò)快，會(huì)加速工藝燒嘴噴頭的磨損，容易造成燒嘴偏噴；同時(shí)，還會(huì)改變?cè)械牧鲌?chǎng)，加速耐火磚磨蝕，不利于氣化爐的長(zhǎng)周期運(yùn)行。通過(guò)與華東理工大學(xué)交流，制訂了工藝燒嘴尺寸變更后單個(gè)燒嘴不同壓力下對(duì)應(yīng)的負(fù)荷(氧流量)，見(jiàn)表1。表I 尺寸變更后單個(gè)工藝燒嘴的負(fù)荷 m3／h根據(jù)制訂的系統(tǒng)負(fù)荷、壓力等指標(biāo)，對(duì)工藝燒嘴尺寸進(jìn)行了變更。新燒嘴主要對(duì)氧氣通道進(jìn)行調(diào)整，其中，環(huán)氧通道由41 mm變更為42mm，中心氧通道由9 mm變更為9．5 mm，煤漿通道尺寸不變(如圖2)。燒嘴尺寸變更后，氧氣的流速得到降低。圖2 新燒嘴氧氣通道示意2氣化爐堵渣問(wèn)題及操作優(yōu)化2．1堵渣原因及現(xiàn)象氣化爐的耐火磚造價(jià)昂貴(換一次需300多萬(wàn)元)，換磚大約要1個(gè)月，嚴(yán)重影響工廠經(jīng)濟(jì)效益。因此，氣化爐溫度的操作原則是在保證氣化爐可以順利排渣情況下的最低溫度，以便保護(hù)氣化爐的耐火磚。但由于煤種、氧氣濃度與煤漿流量等因素容易造成氣化爐堵渣，可以根據(jù)氣萬(wàn)方數(shù)據(jù)第5期 王德勝：四噴嘴氣化爐的操作與改進(jìn) ·49·化爐渣口壓差(升高)，CO含量(升高)、CO，含量(降低)、CH。含量(升高，反應(yīng)靈敏)，撈渣機(jī)渣樣(出現(xiàn)大塊并有黑長(zhǎng)的拉絲)，再結(jié)合煤種灰熔點(diǎn)、粘溫特性曲線及煤漿濃度等因素綜合判斷。2．2操作經(jīng)驗(yàn)氣化爐堵渣根據(jù)部位不同又分為氣化爐渣口堵、下降管掛渣、破渣機(jī)上積渣堵等。氣化爐下渣El堵的話，一般可以通過(guò)慢慢升溫熔渣，堵塞基本會(huì)消除，但切記不可快速升溫，否則會(huì)導(dǎo)致熔渣大量匯聚渣口加重渣口堵渣。下降管掛渣一般很難消除，減負(fù)荷、升溫等措施不一定完全有用；有時(shí)有經(jīng)驗(yàn)的操作工可以考慮用鎖斗泄壓的方法，即將氣化爐液位升高，鎖斗打成手動(dòng)，將鎖渣閥打開(kāi)、其他閥門關(guān)死，通過(guò)泄壓閥快速開(kāi)關(guān)帶動(dòng)氣化爐氣流攪動(dòng)渣塊，將其帶到激冷室內(nèi)，但這種方法比較冒險(xiǎn)，往往會(huì)使耐火磚脫落，操作時(shí)要慎重。發(fā)現(xiàn)破渣機(jī)上部架橋后，可立刻利用鎖斗將其壓力充到高于氣化爐壓力，同時(shí)加大鎖斗循環(huán)泵的量，打開(kāi)鎖渣閥，經(jīng)過(guò)反復(fù)幾次充壓、泄壓將上部積渣沖開(kāi)，如果半小時(shí)內(nèi)沒(méi)有處理下來(lái)，可以將負(fù)荷降到70％左右再作處理，還不行的話就要及時(shí)停車處理，防止積渣堆積到下降管將其燒壞。3合成氣帶水問(wèn)題及操作優(yōu)化3．1原因分析激冷室由噴淋床和鼓泡床組成，帶水大多由合成氣形成水泡而帶走，因此一般情況下合成氣氣量一定(也就是氣化爐負(fù)荷一定)，激冷室液位基本保持不變。據(jù)操作經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)氣化爐黑水排量減少時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)合成氣帶水，此時(shí)激冷室液位只出現(xiàn)微漲。如果合成氣出現(xiàn)嚴(yán)重帶水，這是系統(tǒng)熱負(fù)荷過(guò)大所致。這涉及到沸騰傳熱理論，液體沸騰傳熱是一個(gè)較為復(fù)雜的過(guò)程，液體的過(guò)熱程度取決于加熱面的溫度和飽和蒸汽溫度之差(At)，熱負(fù)荷Q=Ot·F·At，則熱流強(qiáng)度Q／F=Ol·At。當(dāng)at較小時(shí)，?／F不大，液體僅有輕微的沸騰，此階段為自然對(duì)流傳熱，Ot值不大；當(dāng)At增大時(shí)，Q／F與d值也隨之增加，此階段為泡核沸騰；當(dāng)At繼續(xù)增大時(shí)，蒸汽泡生成增多，眾多氣泡匯成一片，在加熱面上形成一層蒸汽膜，Ot值急劇下降，氣相中夾帶大量的水膜(即激冷室隨之出現(xiàn)帶水現(xiàn)象)，此時(shí)的Q／F與Ot值達(dá)到極值，稱為I臨界值，此后階段稱為膜狀沸騰。操作中應(yīng)避免膜狀沸騰，否則會(huì)使高效率的沸騰傳熱遭到破壞，從而引起帶水。3．2操作要點(diǎn)如果帶水出現(xiàn)在氣化爐穩(wěn)定運(yùn)行期間，激冷室液位穩(wěn)定，重點(diǎn)控制氣化爐黑水排量，保持黑水流量穩(wěn)定、適當(dāng)。如果出現(xiàn)嚴(yán)重帶水現(xiàn)象，可以加大黑水排量，同時(shí)加大激冷水量，還可考慮向系統(tǒng)加入新鮮水以降低激冷水溫度，即通過(guò)減小At破壞原有的熱傳遞過(guò)程，此時(shí)要注意氣化爐液位，不要因激冷室液位低低而跳車。若上述操作還不能解決氣化爐帶水問(wèn)題，最好考慮適當(dāng)降低氣化爐負(fù)荷，以保持穩(wěn)定生產(chǎn)拉j。4渣池泵問(wèn)題及改進(jìn)氣化爐通過(guò)鎖斗將氣化渣排到撈渣機(jī)，較干凈的渣水經(jīng)過(guò)溢流閥流入渣池后倉(cāng)，再由渣池泵送至真空閃蒸分離罐。由于渣水含固量較高，渣池泵葉輪、管道、出口流量調(diào)節(jié)閥磨損比較嚴(yán)重，尤其是出口流量調(diào)節(jié)閥，經(jīng)常出現(xiàn)閥位卡住的現(xiàn)象，流量波動(dòng)比較大，嚴(yán)重影響后系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。為此，采取了以下改進(jìn)措施：①將渣池泵改為變頻泵；②優(yōu)化鎖斗程序，將原來(lái)設(shè)定的鎖斗排完渣5 min后打開(kāi)溢流閥延長(zhǎng)為鎖斗排完渣15nfin后打開(kāi)溢流閥∞J，讓氣化渣充分沉降，減少渣水中的含固量。運(yùn)行實(shí)踐表明，其效果明顯，渣池泵及出口流量調(diào)節(jié)閥檢修次數(shù)明顯減少。5結(jié)束語(yǔ)四噴嘴氣化爐作為國(guó)產(chǎn)化氣化爐的代表，具有合成氣有效氣產(chǎn)率高，比煤耗、比氧耗低，氣化渣殘?zhí)康偷葍?yōu)點(diǎn)。但依然存在許多缺陷和不足，只有在運(yùn)行過(guò)程中不斷嘗試和改進(jìn)，才能實(shí)現(xiàn)裝置的清潔、高效生產(chǎn)，促進(jìn)煤氣化技術(shù)的發(fā)展。[參考文獻(xiàn)][1]孔德升，鄭成群．燒嘴冷卻水聯(lián)鎖調(diào)試方案[J]．中氮肥，2013(5)：59—60[2]程新明，焦金峰，成敏超．水煤漿氣化爐合成氣帶水問(wèn)題分析及解決方案[J]．化工管理，2014(32)：228[3]馬艷軍，孫化祥，孔德升．四噴嘴氣化裝置運(yùn)行總結(jié)[J]．煤炭加工與綜合利用，2014(12)：27—3

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