以風(fēng)險(xiǎn)檢驗(yàn)為基礎(chǔ)的GE水煤漿氣化裝置應(yīng)用研究

蔡昂 楊昊(南京誠(chéng)志清潔能源有限公司， 江蘇 南京 210048)

以風(fēng)險(xiǎn)檢驗(yàn)為基礎(chǔ)的GE水煤漿氣化裝置應(yīng)用研究

蔡昂 楊昊(南京誠(chéng)志清潔能源有限公司， 江蘇 南京 210048)

對(duì)于煤氣化裝置，其在當(dāng)前的整個(gè)煤化工產(chǎn)業(yè)中占據(jù)著非常重要的地位，同時(shí)也是各種煤基化學(xué)品以及液體燃料等的重要基礎(chǔ)工藝。在當(dāng)前我國(guó)的煤氣化裝置中，大部分的企業(yè)對(duì)于裝置的腐蝕情況還沒有進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)和整理，這使得我國(guó)的煤氣化裝置在應(yīng)用的過(guò)程中非常容易出現(xiàn)腐蝕和失效等情況，影響煤氣化裝置的正常應(yīng)用。本文以風(fēng)險(xiǎn)檢驗(yàn)(RBI)為基礎(chǔ)對(duì)當(dāng)前的GE水煤漿汽化裝置進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)制定對(duì)應(yīng)的日常檢驗(yàn)對(duì)策。

RBI；GE水煤漿氣化裝置；失效機(jī)理

0 引言

基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)技術(shù)是一種針對(duì)特殊裝備，為了保證其使用的安全性和經(jīng)濟(jì)性而制定的一種檢驗(yàn)方法，這種檢驗(yàn)方法能夠?qū)υO(shè)備使用過(guò)程中可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)進(jìn)行提前的預(yù)防和檢測(cè)，通過(guò)這種裝置的應(yīng)用，其能夠?qū)Ξ?dāng)前的GE水煤漿氣化裝置使用中的安全隱患以及腐蝕問(wèn)題等進(jìn)行提前檢測(cè)。

1 GE水煤漿氣化腐蝕情況分析

對(duì)于水煤漿氣化裝置，其在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生腐蝕問(wèn)題，下面對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析：首先，水煤漿的固液混合相管線，特別是對(duì)于水煤漿的出口管線，由于其釋放的水煤漿壓力較大，加上物質(zhì)本身的固液混合特性，導(dǎo)致其對(duì)出口管線具有較強(qiáng)的沖蝕作用。然后是黑水和灰水系統(tǒng)管線，對(duì)于這些管線中的物質(zhì)，其富含氨和硫化氫等物質(zhì)，這些物質(zhì)溶于水中呈現(xiàn)酸性，對(duì)管道具有較強(qiáng)的腐蝕性。最后則是渣水處理系統(tǒng)以及激冷水處理系統(tǒng)，這兩個(gè)系統(tǒng)中的水含有大量的固體顆粒，其中的水傳輸時(shí)會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生沖蝕。

2 煤氣化裝置的腐蝕情況

對(duì)于煤氣化裝置，在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)主要原材料是煤以及石油焦等，在煤中含有少量的灰分和水分，而在石油焦中則還有一定量的硫和金屬等，生產(chǎn)的過(guò)程中，裝置的洗滌塔頂部管道會(huì)出現(xiàn)腐蝕，此外還有氣化系統(tǒng)的高溫部位，會(huì)受到煤和石油焦中的硫化氫等物質(zhì)的腐蝕。

對(duì)于水煤漿氣化反應(yīng)，在反應(yīng)的過(guò)程中會(huì)合成具有酸性的硫化氫等物質(zhì)，這些物質(zhì)在整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)中一直處于較為潮濕的環(huán)境下，從而導(dǎo)致氣體溶于水分形成酸性液體，這些酸性液體會(huì)對(duì)氣化裝置造成酸性腐蝕，此外還有奧氏體不銹鋼的氯離子應(yīng)力在腐蝕的情況下會(huì)出現(xiàn)開裂問(wèn)題。

在氣化反應(yīng)完成之后，會(huì)形成煤渣，這些渣子需要通過(guò)氣化爐的下部進(jìn)入到渣水處理系統(tǒng)中進(jìn)行處理，而留下的固體顆粒物則會(huì)被運(yùn)輸和處理。對(duì)于黑水，含有大量的硫化氫以及銨離子，這些物質(zhì)溶解在水中會(huì)使水的酸性提高，從而造成黑水酸性提高，因此，對(duì)于氣化系統(tǒng)的黑水閃蒸系統(tǒng)以及渣水處理系統(tǒng)，在生產(chǎn)的過(guò)程中也可能會(huì)出現(xiàn)酸性腐蝕情況。

3 煤氣化裝置的失效原理介紹

對(duì)于煤氣化裝置，在當(dāng)前常見的失效形式主要為內(nèi)部腐蝕減薄和應(yīng)力腐蝕開裂等，具體內(nèi)容為：首先是對(duì)于固液相沖刷腐蝕，這種腐蝕情況在氣化裝置中主要出現(xiàn)在進(jìn)料位置處和黑水系統(tǒng)中，這些位置中包含了反應(yīng)中的液體和固體兩種物質(zhì)，固液混合料在運(yùn)輸和攪拌的過(guò)程中會(huì)對(duì)設(shè)備造成沖刷腐蝕。然后是高溫硫?qū)е碌脑O(shè)備腐蝕問(wèn)題，對(duì)于這種情況，在設(shè)備反應(yīng)溫度較高的部分都會(huì)出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題，這是由于硫在高溫的情況下會(huì)對(duì)設(shè)備中的鋼等造成腐蝕。然后是酸性水的腐蝕，這種腐蝕問(wèn)題主要是由于氣化反應(yīng)中生成的硫化氫物質(zhì)同反應(yīng)爐內(nèi)的水分融合，形成酸性液體，該液體本身具有較強(qiáng)的酸性腐蝕性，在經(jīng)過(guò)設(shè)備中的管道以及相關(guān)反應(yīng)裝置時(shí)會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕，常見的有渣水處理單元以及黑水閃蒸單元等。此外還有外部腐蝕問(wèn)題，這一問(wèn)題主要是因?yàn)闅饣b置在空氣中受到大氣中氧氣等的腐蝕和氧化，此外還有管道同外部接觸位置，其在水蒸氣和空氣的作用下逐漸發(fā)生腐蝕問(wèn)題等，造成設(shè)備的泄漏等，影響設(shè)備的正常使用。

4 煤氣化裝置風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

通過(guò)催化裂化裝置的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)整個(gè)GE水煤漿氣化裝置的整體風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，掌握不同時(shí)間點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)分布矩陣，然后根據(jù)矩陣對(duì)不同時(shí)間點(diǎn)內(nèi)不同裝置的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分類整理，了解裝置的總體風(fēng)險(xiǎn)情況。

通過(guò)本次研究可以發(fā)現(xiàn)，在GE水煤漿氣化裝置中，其關(guān)鍵設(shè)備是氣化爐和洗滌塔，對(duì)于這些設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估需要進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。根據(jù)數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)前的時(shí)間點(diǎn)，煤氣化裝置中的汽化爐以及燃燒室處于中高風(fēng)險(xiǎn)，而對(duì)于汽化爐的下部，其處于中風(fēng)險(xiǎn)，汽化爐的上升筒則處于低風(fēng)險(xiǎn)等。對(duì)于這種情況，其主要是因?yàn)槠癄t內(nèi)的溫度較高，對(duì)內(nèi)部元件的質(zhì)量要求較高，但對(duì)于汽化爐的上升筒和下降筒，其內(nèi)部大部分為硫化氫物質(zhì)，這種物質(zhì)在高溫的情況會(huì)對(duì)筒壁造成嚴(yán)重的腐蝕。而對(duì)于洗滌塔和高壓閃蒸罐的頂端，由于其全部為氣態(tài)物質(zhì)，容易發(fā)生爆炸等情況，加上內(nèi)部的硫化氫氣體對(duì)人體有害，其出現(xiàn)問(wèn)題后會(huì)造成非常嚴(yán)重的后果。

5 結(jié)語(yǔ)

綜合上所述，通過(guò)對(duì)GE水煤漿氣化裝置的腐蝕情況進(jìn)行確認(rèn)，結(jié)合裝置潛在失效機(jī)理，加上RBI技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)φ麄€(gè)裝置的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行較為準(zhǔn)確的判斷，在生產(chǎn)的過(guò)程中對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，結(jié)合相關(guān)的防腐蝕建議和措施，提高GE水煤漿氣化裝置的安全生產(chǎn)。

[1]楊向陽(yáng).基于GE水煤漿氣化裝置系統(tǒng)隱患排查及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J/OL].當(dāng)代化工,2015,44(09):2165-2168.

[2]隋光彬.GE水煤漿氣化裝置在齊魯長(zhǎng)周期運(yùn)行的實(shí)踐[J].化學(xué)工業(yè),2013,31(10):29-33.

[3]李聿營(yíng).基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)(RBI)在GE水煤漿氣化裝置中的應(yīng)用[J].石油和化工設(shè)備,2012,15(11):44-48.