B#氣化爐加高改造總結(jié)

張雪艷

(兗礦魯南化工有限公司，山東滕州 277527)

兗礦魯南化工有限公司(以下簡(jiǎn)稱魯南化工)西廠區(qū)B#氣化爐建成以來(lái)，由于氣化爐拱頂長(zhǎng)徑比存在設(shè)計(jì)過(guò)小的缺陷，造成拱頂磚運(yùn)行壽命偏短，導(dǎo)致B#氣化爐生產(chǎn)負(fù)荷一直未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。為此，成立了氣化爐聯(lián)合攻關(guān)小組，在氣化爐的負(fù)荷和燒嘴尺寸上進(jìn)行摸索，氣化爐的拱頂磚壽命逐漸達(dá)到了4 000 h，但因氣化爐長(zhǎng)徑比的制約，拱頂磚蝕損嚴(yán)重的局面沒(méi)有得到根本改善。

2014年，根據(jù)公司生產(chǎn)需要，對(duì)氣化爐工藝燒嘴結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，生產(chǎn)負(fù)荷提高10%，B#氣化爐的負(fù)荷進(jìn)一步提高，拱頂耐火磚的壽命出現(xiàn)大幅縮短的問(wèn)題，最近氣化爐拱頂磚的壽命都在3 000 h以下，造成設(shè)備檢修頻繁、維修費(fèi)用大幅增加[1-2]。B#氣化爐的拱頂設(shè)計(jì)缺陷再次成為提產(chǎn)的瓶頸問(wèn)題。通過(guò)對(duì)氣化爐內(nèi)襯進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)耐火磚蝕損部位集中在拱頂部分，主要是由于B#氣化爐拱頂長(zhǎng)徑比過(guò)小的缺陷，導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)向上的撞擊氣流對(duì)拱頂造成沖刷所致。為實(shí)現(xiàn)B#氣化爐的高負(fù)荷、長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，依據(jù)華東理工大學(xué)在實(shí)驗(yàn)室的模擬數(shù)據(jù)，參考C#氣化爐燒嘴室以上尺寸對(duì)B#氣化爐燃燒室進(jìn)行改造，將B#氣化爐燒嘴口以上的直筒段加高1 554 mm，以延長(zhǎng)拱頂耐火磚的使用壽命。

1 B#氣化爐現(xiàn)狀

B#氣化爐主要受壓元件的板材為SA387Gr11Cl2(燃燒室)及SA387Gr11Cl2+316L(激冷室)軋制復(fù)合鋼板，其中激冷室殼體采用316L軋制復(fù)合鋼板[3-4]。B#氣化爐技術(shù)特性：設(shè)計(jì)壓力4.8 MPa，工作壓力4.0 MPa，液壓試驗(yàn)壓力6.2 MPa，容器直徑3 400 mm、長(zhǎng)度22 055 mm，設(shè)備凈質(zhì)量197 600 kg，燃燒室殼體設(shè)計(jì)溫度425 ℃、殼體工作溫度410 ℃，燃燒室容積 42.5 m3，物料介質(zhì)為高溫煤氣、熔渣。

2 項(xiàng)目實(shí)施情況

2015年5月，華東理工大學(xué)完成圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及系統(tǒng)衡算。依據(jù)設(shè)備改造圖紙，先由制造廠卷制需增高的筒節(jié)，并將新制造的拱頂封頭與其焊接，在制造廠經(jīng)無(wú)損檢測(cè)和熱處理。

2016年2月16日，開(kāi)始實(shí)施B#氣化爐拱頂加高改造工作?，F(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，僅需焊接一道焊口。先去除耐火磚，然后進(jìn)行內(nèi)部清理，確定位置處，對(duì)氣化爐筒體進(jìn)行環(huán)形切割，打磨下半部分氣化爐的切口，將組對(duì)好的上半部分爐體(拱頂封頭和增高的筒節(jié)預(yù)先在制造廠焊接)與下半部分進(jìn)行焊接；經(jīng)無(wú)損檢測(cè)、熱處理后，砌筑燒嘴以上部位的耐火材料，最后進(jìn)行相關(guān)的檢查驗(yàn)收等工作。完成耐火磚結(jié)構(gòu)改造后，燒嘴以上部位需增加直筒段，高鉻磚M磚增加640塊，質(zhì)量約11.584 t；低鉻磚C1增加640塊，質(zhì)量約9.472 t；空心球B1磚增加840塊，質(zhì)量約2.520 t。

該改造項(xiàng)目于2016年3月1日完成，拱頂備件及切割焊接施工費(fèi)用112萬(wàn)元，儀表熱偶、溫變等部件28萬(wàn)元，耐火磚增加費(fèi)用25萬(wàn)元，工程公司吊裝等施工費(fèi)用40萬(wàn)元，共計(jì)205萬(wàn)元。

3 改造后運(yùn)行情況

B#氣化爐拱頂加高完成后，于2016年4月29日開(kāi)車(chē)投入運(yùn)行，現(xiàn)對(duì)氣化爐改造前、后運(yùn)行情況進(jìn)行對(duì)比。

3.1 氣化爐改造前、后負(fù)荷情況

根據(jù)B#氣化爐拱頂改造完成后，B#氣化爐氧氣流量由6 300 m3/h(標(biāo)態(tài))提高到6 628 m3/h(標(biāo)態(tài))，考核指標(biāo)為6 600 m3/h(標(biāo)態(tài))，平均增加328 m3/h(標(biāo)態(tài))，煤漿流量提高0.5 m3/h，濕煤氣量平均增加20 169.2 m3/h(標(biāo)態(tài))，運(yùn)行期間系統(tǒng)穩(wěn)定，運(yùn)行負(fù)荷達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

3.2 氣化爐改造前、后指標(biāo)的對(duì)比情況

(1) 有效氣成分對(duì)比

在B#氣化爐負(fù)荷提升前后，合成氣有效氣成分一直保持在85%(體積分?jǐn)?shù))左右，說(shuō)明B#氣化爐拱頂加高改造完成后，在煤種和煤漿濃度保持穩(wěn)定的前提下，氣化反應(yīng)的冷煤氣效率未受到影響。

(2) 渣中可燃物對(duì)比

B#氣化爐爐渣中可燃物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在提負(fù)荷前平均為15.6%，提負(fù)荷后平均為16.2%，無(wú)明顯變化，說(shuō)明B#氣化爐拱頂加高后對(duì)煤漿的霧化反應(yīng)沒(méi)有影響。

(3) 渣口壓差對(duì)比

B#氣化爐在改造前，其渣口壓差在0.020～0.026 MPa之間波動(dòng)，改造后渣口壓差在0.021～0.024 MPa之間波動(dòng)，改造前、后渣口壓差始終在一定范圍內(nèi)變化，氣化爐未發(fā)生渣口堵塞等異常情況。相較于C#氣化爐，B#氣化爐在燃燒室長(zhǎng)出 1 m 距離及激冷室尺寸差異情況下，排渣及煤氣洗滌沒(méi)有明顯異常。

(4) 氣化爐拱頂溫度對(duì)比

B#氣化爐拱頂加高后，氣化爐拱頂溫度在改造前平均為229.8 ℃，改造后平均溫度為215.4 ℃，降低了14.4 ℃，效果比較明顯。這說(shuō)明氣化爐拱頂加高后，拱頂與燒嘴中心線的垂直距離增大，遠(yuǎn)離了燃燒室內(nèi)的高溫反應(yīng)區(qū)，減輕了燒嘴出口的撞擊流股對(duì)拱頂耐火磚的沖刷，拱頂處耐火磚運(yùn)行環(huán)境得到較大的改善。

(5) 預(yù)制塊的燒蝕情況

觀察B#氣化爐運(yùn)行1個(gè)月后拱頂預(yù)制件，其圓臺(tái)原來(lái)高320 mm，現(xiàn)高300 mm，按此蝕損速率，預(yù)制件及B磚處可運(yùn)行10個(gè)月。

(6) 產(chǎn)量對(duì)比

選取雙爐為A/B運(yùn)行狀態(tài)(且A爐負(fù)荷和現(xiàn)在一致)下數(shù)據(jù)。氣化所產(chǎn)煤氣一部分用于生產(chǎn)甲醇，另一部分向變壓吸附裝置送氣。由于甲醇系統(tǒng)負(fù)荷一直為滿負(fù)荷，所以多產(chǎn)的煤氣量可從變壓吸附氣量上體現(xiàn)。通過(guò)對(duì)比加負(fù)荷前、后變壓吸附氣量的變化可以看出，煤氣量平均每班增加45 000 m3(標(biāo)態(tài))，每小時(shí)增加5 600 m3(標(biāo)態(tài))，B#氣化爐運(yùn)行300 d可產(chǎn)甲醇13.9 kt。

(7) 比氧耗和比煤耗對(duì)比

B#氣化爐在改造后，比氧耗和比煤耗均有所降低，進(jìn)一步驗(yàn)證了改造不僅產(chǎn)量有所提高，同時(shí)消耗相對(duì)降低，只有穩(wěn)定、高效、長(zhǎng)周期，才能確保消耗維持在一個(gè)相對(duì)較低水平。

(8) 系統(tǒng)水質(zhì)的變化

系統(tǒng)負(fù)荷提升后，灰水中除鈣離子有不同程度的增加外，其他指標(biāo)比較穩(wěn)定。鈣離子濃度的增加主要是因?yàn)橄到y(tǒng)負(fù)荷增加后，鈣離子含量被進(jìn)一步濃縮?，F(xiàn)采用加大分散劑的加入量，增加向系統(tǒng)補(bǔ)入的脫鹽水量以及加大外排廢水的流量等方法，使系統(tǒng)內(nèi)鈣離子保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的濃度。

4 主要問(wèn)題及原因分析

B#氣化爐自改造開(kāi)車(chē)以來(lái)，系統(tǒng)運(yùn)行正常，單純從燒嘴室中心線至拱頂?shù)某叽缈?，B#氣化爐與C#氣化爐相同，但由于B#氣化爐屬于早期的工業(yè)示范裝置，該爐型在燃燒室及激冷室尺寸方面同西廠區(qū)C#氣化爐及以后兄弟單位再使用的爐型都有差異，所以B#氣化爐負(fù)荷從單燒嘴投氧量6 600 m3/h(標(biāo)態(tài))繼續(xù)提高，能否達(dá)到或超過(guò)C#氣化爐負(fù)荷，需要一段時(shí)間的觀察。

5 效益分析

(1) 節(jié)省耐火磚更換費(fèi)用。氣化爐提負(fù)荷前，耐火磚每8個(gè)月更換1次，提產(chǎn)后每5個(gè)月左右更換1次，每次更換拱頂磚的費(fèi)用約70萬(wàn)元(其中材料費(fèi)60萬(wàn)元、工程費(fèi)10萬(wàn)元)，2年間共需要更換3次，共計(jì)節(jié)約費(fèi)用210萬(wàn)元。

氣化爐改造后，耐火磚在提產(chǎn)的情況下，可以使用12個(gè)月，2年間共需更換2次，費(fèi)用140萬(wàn)元。因此，改造氣化爐后，每年僅節(jié)省耐火磚更換費(fèi)用約35萬(wàn)元。

(2) 年度減少換磚次數(shù)1次，減少1次維修，降低維修費(fèi)用約21萬(wàn)元。

(3) 提高單爐產(chǎn)氣量。氣化爐改造后，每年可增加氣體產(chǎn)量34 272 000 m3/h(標(biāo)態(tài))，可增產(chǎn)甲醇13.9 kt，增加銷(xiāo)售收入(不含稅)2 235萬(wàn)元。

綜上所述，項(xiàng)目改造后可降低生產(chǎn)成本：210/2+35+21=161萬(wàn)元，增加銷(xiāo)售收入2 235萬(wàn)元。

6 結(jié)語(yǔ)

魯南化工B#氣化爐拱頂加高改造項(xiàng)目，證明對(duì)水煤漿氣化爐原有設(shè)備進(jìn)行改造以達(dá)到長(zhǎng)周期運(yùn)行是可行的，這種改造有效地提高了氣化裝置的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，開(kāi)辟了水煤漿氣化工藝的深挖潛能的新途徑。

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