水煤浆气化炉原始烘炉的技术总结

2016-06-14中海石油华鹤煤化有限公司黑龙江鹤岗154100

化工设计通讯 2016年2期

关键词：液化气

刘昕（中海石油华鹤煤化有限公司，黑龙江鹤岗 154100）

水煤浆气化炉原始烘炉的技术总结

刘昕
（中海石油华鹤煤化有限公司，黑龙江鹤岗 154100）

摘要：介绍气化炉原始烘炉的目的、开车流程、运行维护和事故处置办法。

关键词：原始烘炉；液化气；事故处置

1 烘炉的目的

去除砖及火泥、浇注料等耐材带入的水分；是致密砖或其他炉料中某些成分的物理化学变化；是钢壳及内衬耐火材料在高温下产生的应力合理释放。组分越多或其他物理化学变化越大，烘炉速度应该越小，并在有利于排水温度时段增长保温时间，以免耐火材料在烘炉中出现开裂或剥落，导致炉衬寿命的降低或显著下降。

气化炉烘炉曲线

耐火材料衬体施工完毕后，在点火烘炉前应进行自然干燥养护。其干燥程度主要取决于环境温度和经历的时间。一般要求施工完成后经7d左右的自然干燥养护，方可加热干燥，进行烘炉。

自然干燥养护后，炉衬中仍有大量的水分，耐火材料中含有的大量游离水和结晶水必须在烘炉时排出。耐火材料表面水分在80～110℃时大量蒸发，此后排水速度减缓。随着温度继续升高，到300℃左右时，游离水和结晶水不断排除，到600℃时完成晶型转化和聚合作用，1 100℃左右时达到设计要求的烧结强度，完全释放热应力。为充分排除深层的游离水和结晶水并完成晶型转化，必须在不同温度段恒温一段时间。

烘炉时，80～300℃这个阶段是烘炉的关键阶段，这主要因为水在110℃时变为水蒸气，此阶段脱水量大，脱水速度快，排出水分速度对耐火材料的影响很大，如果水分排出太快，内部残存水分扩散速度不及表面蒸发速度，内部水也会受热变成蒸汽，产生膨胀，致使材料发生龟裂，降低粘结强度，使材料强度削弱，因此应适当延长这段时间的保温。这个阶段最理想的情况是等速干燥，即材料表面水分的蒸发量与材料内部水分的排出量相当。

从80℃升温到600℃时，应有缓慢的升温速度，升温速度过快，耐火材料表面干燥也就快，大量气化水分无法排出，会产生破坏性蒸汽压力，使耐火材料产生裂纹或开裂。温度到300℃时，结合水和结晶水变为气体，从气孔排出，因而，要有足够的烘炉时间，才能彻底排除结晶水。

2 开车的流程

烘炉过程具体说来对整套系统要求非常全面，其开车囊括了水系统、燃料气系统、公用工程系统等，多套系统全部运转起来前期准备条件至关重要。

我厂烘炉原料采用液化石油气，气化炉烘炉开车前首先是对燃料气系统进行准备，从现场石油液化气罐车进入厂区开始整个流程已经开始进行，将液化石油气卸入石油液化气储罐作为操作的第一步，整个石油液化气卸车中应注意：①保证整个系统气密性；②保证首次卸车时氮气置换完全；③控制液化气卸车泵出口阀开度，控制卸车速率不应过大；④控制液化石油气储罐液位高度不宜过高；⑤严格监控现场动火等安全风险的发生。

石油液化气卸入储罐后，气化炉将建立预热水循环见图1：

图1 流程图

气化炉烘炉过程中激冷水加入量是关键。如果激冷水加入量过少导致激冷水环水量分布不均，会烧坏激冷环及下降

管；如果水量过多，激冷室液位上升高于下降管下口，导致开工抽引不畅、升温火焰波动，造成回火、灭火、爆燃等事故，不但影响升温速度，还会造成重大事故发生，应密切注意控制烘炉时气化炉激冷室液位。

我公司采用的是北京航天石化技术装备工程公司生产的预热烧嘴，其点火方式有两种第①是电子点火，②是手动点火。

电子点火和手动点火首先都要将预热烧嘴组装好，吊于气化炉顶，将预热烧嘴放于气化炉顶并固定，将电点火棒置于烧嘴长明灯前端，缓慢开启长明灯路截止阀，直至长明灯点火成功，之后调整压力使火焰稳定，点火过程中，不允许有人位于烧嘴进风口处，防止回火伤人，点火成功后，向上拔起点火棒，以防被高温火焰烧坏。

两种点火方式的区别则是一个由中控控制一个由现场控制柜控制，点火过程中应注意预热烧嘴安全联锁系统，其出发停车的条件则是两个火焰检测器探头是否检测出有火焰燃烧，为了避免初次操作人员点火不顺利可以联系仪表人员将火检信号旁路，手动控制液化气量，待点火成功且火焰稳定后重新投用火检信号。

我厂在实际点火中出现炉内电子点火无法正常实现的现象，每次点火均采用炉外手动点火，其原因主要是预热烧嘴的点火带有两道联锁，①是炉内负压小于-300KPa则达不到点火条件无法点火。②是点火后20s火焰检测器检测不到火焰信号则视为点火失败，于是进入停车程序。

由于合成气出口负压表所显示负压值不可靠，无法正确判断炉内负压大小，故预热烧嘴开车前我们将小于-300KPa无法点火的连锁旁路从而使预热烧嘴达到点火条件，但当我们选择自动点火时，发现自动点火仍然无法正常开车，分析起来主要的原因是：②当负压值足够时，炉内风量较大点火棒所喷出的电火花被较大的风量带走无法引燃长明灯火焰；②当炉内负压值较小时炉内风量较小，点火棒点燃长明灯，但由于瞬间负压较小导致回火而重新进入停车程序，故无论负压大或小电子点火均不易实现。

3 正常烘炉维护

正常烘炉维护期间主要分三个阶段，第一阶段是200℃以下，第二阶段是200-410℃，第三阶段是410℃以上。

第一阶段烘炉主要是长明灯的燃烧，不需要将主枪投入使用，这一阶段长明灯电磁阀常开，需通过调节蒸汽量保证长明灯火焰光亮确保火焰燃烧完全，应注意此阶段液化气投用量较小，不要给过大负压量导致灭火事故的发生，同时此阶段需手阀控制液化气给入量，所以现场人员对手阀的控制要严格遵守中控热偶指示值的温度曲线（根据我厂操作经验当炉内温度接近200℃时，长明灯手阀全开，仅通过调节液化气主管线压力和炉内负压量来控制炉温）。

进入第二阶段后长明灯所提供的液化气量已无法使炉温继续升高，此时需投入主枪复线，由于主枪复线管线直径介于长明灯和主线之间，此阶段升温复线燃气量足够将炉内温度升至410℃，值得注意的是从长明灯到投用复线的过程，长明灯运行时由于此时炉内负压较小，若突然给入较大液化气量则会导致液化气因负压小而灭火，所以此时投复线先要稍加负压量，确定长明灯不至抽灭，然后微开复线手阀缓慢投用复线，待复线成功投用后再按照之前升温过程平衡阀位与液化气管线压力和负压给定量之间的关系，保证按照升温曲线进行升温、恒温。

进入第三阶段后主枪复线液化气量已经无法满足气化炉继续升温用气，此时需投用主枪主线，主线投用过程应参考长明灯投复线过程，也是缓慢投用，采用微调的形式确保预热烧嘴正常运行。

降温过程我厂采用闷炉处理，闷炉操作有两点优点：①节省液化气使用量；②降低操作人员工作量，抽出预热烧嘴，坐上工艺烧嘴建立烧嘴冷却水流程，通过调节炉内负压值控制炉温的缓慢下降，同时降温操作应注意不可断预热水防止激冷环烧坏。