金重爐優(yōu)化技改項(xiàng)目匯總

滿 飛，楊 波，張 超

(山東明泉新材料科技有限公司, 山東章丘 250204)

山東明泉新材料科技有限公司(簡(jiǎn)稱明泉科技)自采用大連金州重型機(jī)器集團(tuán)有限公司煤粉氣化爐(簡(jiǎn)稱金重爐)以來(lái)，已連續(xù)運(yùn)行超過(guò)5 a。金重爐在運(yùn)行期間多次出現(xiàn)運(yùn)行指標(biāo)波動(dòng)及異常的情況，如：環(huán)隙、燒嘴座溫度超標(biāo)；氣化爐積灰嚴(yán)重，負(fù)荷提不上去；產(chǎn)氣量低，不能保證裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行；偏燒、回火導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)設(shè)備燒壞等問(wèn)題。針對(duì)金重爐存在的問(wèn)題，明泉科技提出一系列的優(yōu)化技改措施，使金重爐各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)得到有效提升，快速達(dá)到同行業(yè)先進(jìn)水平。筆者對(duì)具體改造內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，以期對(duì)同類裝置提供參考。

1 環(huán)隙改造

原設(shè)計(jì)中實(shí)測(cè)環(huán)隙處擋板上沿距龜甲網(wǎng)10～12 cm，橫向距離為18～22 cm，擋板高度為5 cm，流通面積過(guò)大并且阻回火效率差，小流量保護(hù)氣無(wú)法抵御熱量回火，造成環(huán)隙溫度經(jīng)常超標(biāo)燒壞設(shè)備，影響安全穩(wěn)定生產(chǎn)[1]。

為了解決環(huán)隙溫度高的問(wèn)題，提出以下改造方案：

(1) 縮小環(huán)隙流通面積。將擋板高度增加6 cm，鋼板材質(zhì)采用0Cr25Ni20不銹鋼板(厚度為6 mm)，改造后擋板上沿距龜甲網(wǎng)4 cm,該間隙用于通風(fēng)(已考慮熱膨脹)。

(2) 增大保護(hù)氣量，提升操作空間。在原DN25保護(hù)氣管道限流孔板處增加副線，另從CO2總管新配1路DN40保護(hù)氣管線。

(3) 增強(qiáng)阻火效率。環(huán)隙擋板與橫板之間用剛玉可塑料筑墻，采用保溫棉填實(shí)剩余空間。為防止可塑料脫落至環(huán)隙內(nèi)，擋板至龜甲網(wǎng)空間用耐高溫鋼筋密集封擋保溫棉。燒嘴座與燃燒室筒體之間下縫隙用20根直徑為14 mm、長(zhǎng)度為10 cm、材質(zhì)為Inconel625的鋼管進(jìn)行橫向封擋(注意鋼管盡量偏離燒嘴)，鋼管焊渣釘，鋼管與燒嘴座下沿縫隙用保溫棉、澆注料塞實(shí)。

(4) 優(yōu)化材質(zhì)。燃燒室下環(huán)板燒蝕變形較嚴(yán)重，將15CrMo環(huán)板更換為310鋼板材質(zhì)(厚度為10 mm)。

環(huán)隙改造前后對(duì)比見(jiàn)圖1。

改造后再無(wú)環(huán)隙溫度超標(biāo)現(xiàn)象，解決了環(huán)隙溫度超標(biāo)的問(wèn)題。

2 燒嘴座改造

為了解決燒嘴座溫度超標(biāo)的問(wèn)題，提出以下改造方案[2]：

(1) 在原設(shè)計(jì)DN25保護(hù)氣管道限流孔板處增加副線。

(2) 燒嘴座保溫棉厚度由10 mm改為擋板上部保溫棉厚度為10 mm、下部保溫棉厚度為20 mm，安裝完成后從氣化爐內(nèi)用保溫棉、可塑料填實(shí)。

(3) 原燒嘴座下部外漏3層冷卻水盤(pán)管，通過(guò)增加渣釘、澆注料對(duì)燒嘴座進(jìn)行保護(hù)。

(4) 原粉煤燒嘴、開(kāi)工燒嘴與套管之間存在孔隙，在套管下部焊板條(0Cr25Ni20)、加渣釘，用保溫棉、澆注料塞實(shí)(需要注意套管內(nèi)徑，以免影響安裝)。

改造后解決了燒嘴座溫度超標(biāo)問(wèn)題，改造后的燒嘴套筒及燒嘴座分別見(jiàn)圖2、圖3。

3 氣化爐渣口改造

氣化爐原設(shè)計(jì)渣口(實(shí)測(cè)渣口直徑為530～540 mm)水冷壁盤(pán)管U形彎頭無(wú)渣釘保護(hù)，彎頭偏向流場(chǎng)內(nèi)側(cè)約3 cm，氣流、爐渣正好沖刷該位置，在U形彎頭上發(fā)現(xiàn)4處漏點(diǎn)。為了增加停留時(shí)間、提高碳反應(yīng)及轉(zhuǎn)化率、增加有效氣產(chǎn)量，以解決水冷壁盤(pán)管沖刷泄漏造成停車(chē)問(wèn)題，提出以下改造方案[3]：

(1) 對(duì)渣口進(jìn)行縮徑處理，將渣口直徑縮小至480 mm，制作長(zhǎng)渣釘保證澆注料能夠充分粘在管壁上。

(2) 更換U形彎頭，將彎頭朝向改為偏向流場(chǎng)外側(cè)，避開(kāi)沖刷區(qū)，并在管道上面貼補(bǔ)1層護(hù)板及增加渣釘，防止直接沖刷，水夾套焊長(zhǎng)渣釘?shù)経形彎頭下方，添補(bǔ)澆注料緩慢過(guò)渡進(jìn)行保護(hù)。

(3) 布水試驗(yàn)后對(duì)水夾套進(jìn)行定期維修。

渣口改造及檢修后需要分別進(jìn)行激冷水、鍋爐水布水，并進(jìn)行水冷壁水壓試驗(yàn)。改造后平均有效氣體積分?jǐn)?shù)提升0.5%，解決了渣口盤(pán)管泄漏問(wèn)題，使金重爐運(yùn)行周期進(jìn)一步延長(zhǎng)。改造后的渣口及渣口盤(pán)管分別見(jiàn)圖4、圖5。

4 激冷室破泡器改造

目前，制約氣化爐長(zhǎng)周期高負(fù)荷運(yùn)行的主要問(wèn)題是氣化爐激冷室液位不穩(wěn)，分析原因主要是氣化爐破泡器面積大造成氣體流通面積小、氣體流速快，從而引起帶液。液位降低后氣體得不到有效洗滌導(dǎo)致激冷室和合成氣管線積灰嚴(yán)重，進(jìn)而導(dǎo)致氣化爐停車(chē)[4]。

根據(jù)其他廠家運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，破泡器不能全部去除。氣化爐若無(wú)破泡器，上升管不能完全破除氣泡導(dǎo)致氣體帶灰嚴(yán)重，造成激冷室上部和合成氣管線積灰。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，可適當(dāng)減少破泡器數(shù)量，使破泡器既能達(dá)到破泡效果，又能有效降低氣體流速。破泡器原流通面積為3.74 m2，層數(shù)為4，氣體流速為0.63 m/s；技改后實(shí)際流通面積為4.47 m2，實(shí)際氣體流速0.53 m/s。

改造后激冷室積灰速度減緩，有效延長(zhǎng)了氣化爐運(yùn)行周期。改造前后破泡條見(jiàn)圖6。

5 燒嘴改造

導(dǎo)流環(huán)的原始設(shè)計(jì)目的是為了讓輸送氣體在垛口處擾動(dòng)形成紊流,使煤粉中異物滯留在此處，不進(jìn)入粉煤通道。但隨著運(yùn)行時(shí)間的加長(zhǎng)及雜物的增多，燒嘴導(dǎo)流環(huán)處有大量雜物,造成粉煤通道堵塞，直接影響粉煤流量及煤線的穩(wěn)定性，氣化爐偏燒回火，使氣化爐不能長(zhǎng)周期運(yùn)行。因此，去掉導(dǎo)流環(huán)垛口，讓雜質(zhì)隨物料進(jìn)入爐內(nèi)(見(jiàn)圖7)。

燒嘴內(nèi)件與外筒安裝時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)不同情況，極難調(diào)整。偏心會(huì)形成偏燒，造成設(shè)備燒壞致使?fàn)t況波動(dòng)。因此，內(nèi)件與外筒之間增加調(diào)整固定塊，保證同心不偏燒。

為了解決粉煤通道磨損嚴(yán)重的問(wèn)題，將導(dǎo)流槽的材質(zhì)由304改為316 L。

改造后燒嘴運(yùn)行壽命得到有效延長(zhǎng)，可連續(xù)運(yùn)行1 a。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)上述環(huán)隙、燒嘴座、破泡器等改造，初步實(shí)現(xiàn)了裝置的“安環(huán)穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)”，為頂置三噴嘴粉煤氣化爐在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用推廣積累了經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)氣化爐已實(shí)現(xiàn)連續(xù)A級(jí)運(yùn)行262 d，全年平均有效氣體積分?jǐn)?shù)達(dá)到91.3%，改造效果良好。