Texaco废锅流程气化炉死区超温的分析探讨

隋志涛， 马乐波

(神华宁夏煤业集团甲醇分公司，宁夏 银川 750411)

Texaco废锅流程气化炉死区超温的分析探讨

隋志涛， 马乐波

(神华宁夏煤业集团甲醇分公司，宁夏 银川 750411)

神华宁煤集团甲醇厂的Texaco全废锅流程气化装置是国内首套煤化工节能示范装置，在该装置运行的9年时间里，通过一系列技术手段解决了辐射废锅结渣、对流废锅出口温度高等影响装置稳定运行的关键问题，但在系统运行过程中，仍会出现气化炉死区超温的情况，影响装置的长周期运行。就该废锅流程气化炉死区温度上涨的原因进行探讨，分析主要是由于高温工艺气反串导致，从保护气压力、膨胀节、密封板和水冷壁鳍板的角度对原因进行了分析，同时，根据多年的运行经验提出了合理的处理措施，提高了装置的运行水平。

废锅流程气化炉;死区;超温

引言

1998年，北京首都钢铁公司当时出于向北京市民提供城市煤气的考虑，从意大利CTIP公司购进3套煤气化系统(包括美国Texaco公司气化炉和新加坡Syngas公司冷却器系统)。后来，因为有了天然气供应和其他一些原因，政府下令终止该项目，所有设备处于长期闲置状态。2004年，随着宁夏回族自治区一号工程宁东能源化工基地的开工建设，宁夏煤业集团从北京将该成套设备购进，作为化工基地的第一个开工建设项目(25万t/a煤制甲醇)，并在下游连接甲醇生产装置。这套气化装置采用美国Texaco公司的早期全废锅流程技术。装置于2007年6月顺利投产，至今已运行9年时间，在此过程中，通过废锅结构改进、生产运行控制等方法解决了辐射废锅结渣、对流废锅出口温度高等限制废锅流程气化炉运行的瓶颈问题，使废锅流程气化炉运行水平逐渐提高，单台气化炉的平均运行周期达到70 d，最长运行周期达到了169 d;但在气化炉运行过程中，仍会出现死区超温的情况，严重时会对设备本体造成损伤，并影响装置的长周期稳定运行。本文对该气化炉运行时死区温度上涨的原因进行分析探讨，同时，依据多年的运行经验提出了解决方案。

1 死区的结构

气化工艺气的降温和洗涤一般分为废锅流程与激冷流程，二者的不同点在于工艺气离开燃烧室后的冷却方式不同，激冷流程使用大量的激冷水对工艺气进行直接接触冷却，而废锅流程的下部则是连接辐射废锅，辐射废锅内部安装有环形的水冷壁，依靠水冷壁内的高压锅炉水将高温工艺气与灰渣进行辐射冷却，同时，水冷壁吸收热量后副产高压蒸汽用于发电或其他的生产需要。从节能的角度看，废锅流程更加环保，热量回收和利用更加充分［1－2］。

神宁集团25万t/a气化装置的辐射废锅内部采用双层环形水冷壁设计，外层水冷壁与辐射废锅壳体之间以及喉管与气化炉壳体之间的部位叫作“死区”。为避免壳体超温，死区的温度要求控制较低，一般要求在380℃以下。因此，为防止死区超温，在死区内部设置了死区保护气，保护气来源于后工段的高压、低温气体，避免气化炉及废锅内的高温气体反串至死区，同时，为防止保护气进入死区后造成死区压力过高，使水冷壁前后压差过大导致水冷壁损坏变形，在死区与辐射废锅通道间又设计了平衡孔，以平衡死区与辐射废锅通道间的压力。

2 死区超温的原因分析及处理方法

死区内设有测温热电偶，并带有高温联锁，当死区温度达到380℃报警，达到430℃时气化系统联锁跳车。神华宁煤25万t/a甲醇气化装置自2007年运行以来，死区温度经常出现偏高，导致气化炉停车或跳车的现象。死区温度上涨的直接原因就是气化炉燃烧出来的1 200℃高温工艺气体窜入死区内部，导致死区温度上涨。

如图1所示，正常状态下各区域的压力等级为P3＞P1＞P2，即，死区保护气压力要高于炉内压力，保护气通过平衡孔进入辐射废锅第一通道，随工艺气一起通过二次通道后离开辐射废锅。所以，当第一通道压力P1大于死区压力P3时，1 200℃的高温气体就会反窜至死区，导致死区温度上涨。

根据神宁集团25万 t/a甲醇项目气化装置9年来的运行经验分析，导致工艺气反窜至死区的原因主要有以下几点:

1)死区保护气压力不足或保护气管线不畅，导致死区内保护气不足，压力下降，造成高温工艺气窜入死区。一般此种情况发生的几率较小，且较容易排查。解决的办法就是提高吹灰气压力、疏通保护气管线，保证死区有足够的保护气量即可。

图1 废锅结构及死区部位示意图

2)死区与辐射废锅通道间的隔离失效，使高温工艺气与死区保护气互窜，造成死区温度上涨。主要包括以下几种情况:

a)喉管部位的膨胀节发生部分破损，无法隔绝高温工艺气与死区，使高温工艺气通过膨胀节进入死区。出现该情况时必须通过系统停车检修，更换或修补破损的膨胀节。

b)死区密封板和最外层水冷壁的鳍板都用以隔绝死区和第二通道，但是，当死区密封板或水冷壁鳍板出现破裂或高温损伤后就会形成泄漏点，死区内部的保护气将通过该泄漏点进入到二次通道内，使死区压力P3=P2＜P1，此时，高温工艺气就会通过该泄漏点以及平衡孔窜入死区，使死区温度上涨，这是死区超温最可能发生的情况。当出现该类情况时，可临时采取增加死区保护气的措施，以消除泄漏造成死区压力下降的影响，但最终解决办法还需要待气化炉系统停车后进行检查和消除漏点。

3 结论

1)Texaco废锅流程气化炉死区温度超温的问题，在装置运行一段时间后，随着设备疲劳会逐渐出现，严重时可能导致气化系统无法正常运行。

2)Texaco废锅流程气化炉死区超温的主要原因是由于密封处出现破损而泄漏导致，当泄漏量较小时，可以通过增大保护气压力的方式维持运行;当泄漏量较大时，必须进行系统停车，对泄漏点进行检修处理。

3)神华宁煤集团25万t/a甲醇气化装置运行9年来，通过不断的摸索和技术改造，逐步解决了死区温度上涨的问题，使系统达到了满负荷、长周期、安全稳定运行，也为全废锅流程在煤气化领域的应用提供了宝贵的实践经验。

［1］邵群颖，董宏海，江涌，等.全球第一套以德士古煤气化技术建设的联合循环发电装置Tampa电力公司Polk电站的运行状况［J］.化肥工业，2000，27(6):27－25.

［2］李战学，韩喜民，孟令兵，等.水煤浆水冷壁气化技术综述［J］.中氮肥，2012(2):7－10.

Analysis of over－temperature in dead zone of Texaco waste boiler process gasifier

SUI Zhitao，MA Lebo

(Methanol Company，Shenhua Ningxia Coal Industry Group，Yinchuan Ningxia 750411，China)

Texaco waste boiler process gasifier device in methanol plant of Shenhua ningxia coal group is the first coal chemical energy－saving demonstration device.In 9 years of the device operation，through a series of technical means，key issues that affect stable operation of the device such as radiation waste boiler slagging，high temperature in convection waste boiler outlet are solved.But in the process of system operation，the over－temperature in dead zone of gasifier could appear，reducing long－term operation of the device.In this paper，the reason of temperature rise in dead zone of waste boiler gasifier are discussed，which is mainly due to gas flow in high temperature process，and the reasons are analyzed from aspects of protective gas pressure，expansion joint，sealing plate and water cooling fin plate.According to the operation experience of many years and the reasonable treatment measures are put forward to improve the operation level of the device.

waste boiler process gasifier;dead zone;over－temperature

TQ054

A

1004－7050(2016)06－0080－03

10.16525/j.cnki.cn14－1109/tq.2016.06.24

2016－08－03

隋志涛，男，1984年出生，2007年毕业于中国矿业大学，本科，助理工程师，主要从事煤气化方面工作。