航天粉煤气化炉检修方法的改进

王克阁

(河南晋开化工投资控股集团有限责任公司 河南开封 475002)

河南晋开化工投资控股集团有限责任公司(以下简称晋开公司)2套600 kt/a合成氨装置均采用北京航天万源煤化工工程技术有限公司的专利技术制备合成气，是投煤量2 000 t/d航天粉煤气化炉在合成氨生产装置中的首次应用。该气化炉全长约20 m，分为上下2个部分。气化炉上部为气化室，粉煤经加压与氧气、蒸汽混合后在气化室内燃烧并制得粗合成气，燃烧产生的热量经炉膛内的盘管与脱盐水进行换热并副产中压蒸汽。气化炉下部为激冷室，燃烧后生成的熔融状态灰渣与粗合成气经激冷水激冷后进入激冷室，粗合成气经激冷环、下降管、上升管进入出口管至后工序进行进一步的洗涤；灰渣经激冷环被水激冷后沿下降管进入激冷室的水浴中冷却，然后通过渣锁斗定时排放导出系统；冷却形成的黑水连续送至黑水处理系统回收热量，并对水循环系统循环水的含固量进行控制。在实际运行过程中，该气化炉出现的问题及采取的相应措施分析介绍如下。

1 存在的问题

1.1 气化室盘管泄漏

1.1.1 盘管泄漏原因

引起气化室盘管泄漏的原因很多，主要有：①烧嘴偏烧导致炉壁局部温度过高；②急于开车而未按烘炉曲线升温，导致耐火浇注料脱落，盘管失去保护；③挂渣不均匀，引起局部超温，致使材质因高温蠕变而产生裂纹；④在气流长时间冲刷下，耐火浇注料变薄，导致对盘管保护不足；⑤脱盐水水质存在问题，炉管内壁出现结垢，造成传热不均匀而致使管子高温爆裂。

1.1.2 盘管检修中存在的问题

前期检修盘管时，须先将盘管上的耐火浇注料剔除干净，然后才能检修。北京航天院一般采用在Ф 89.0 mm×5.5 mm的炉壁盘管上开“天窗”的方法将包含裂纹的面向炉内的盘管弧面部分用砂轮磨开挖除，然后以取下的弧板为样板，将同样形状的补丁补焊至旧管上。

盘管在检修中存在的问题：①检修任务不明确，检修时间不确定，检修时间不紧凑。由于检修时须先根据壁内结块情况先剔渣，然后试压、检漏、开挖、补焊，再试压、检漏、剔渣、开挖、补焊，周而复始，无法确定工作量和检修工期。②由于作业程序的限制，只能取下1块弧板后才能依样下料，然后补焊，效率低。③检查不完全，需要不断通气试压、泄压，新增漏点需重新剔除浇注料，多支队伍来回协调交叉作业，影响检修进度。④检修不彻底，未发现的隐患开车后随时可能出现泄漏。

1.2 激冷环烧毁

激冷水进入下降管顶部的激冷环，一部分激冷水通过激冷环上62个Ф 8.0 mm小孔喷入高温合成气中以降低合成气温度并形成饱和气体；其余的激冷水沿激冷环的旋流板均匀分布在下降管壁面形成水膜向下流进激冷室，以防下降管因高温而发生变形、烧穿。

1.2.1 激冷环烧毁的原因

在高温环境下，激冷水本身含有的少量固体因水流流速突变而在下降管与激冷环大法兰的环隙、激冷环上下半环管中的旋流板中发生结垢，在开停车过程中因温度变化而使固体垢片脱落，在激冷环喷水孔和布水环间形成部分堵塞而断水，导致激冷环下环管部分烧损或布水环烧损。其根本原因是激冷水水质控制不理想或过滤装置失效所致，应严格控制黑水各项指标并定期检查、清洗黑水管线和沿途设备。

1.2.2 激冷环检修中存在的问题

晋开公司采用的激冷环为北京航天院专利设备，激冷环堵塞和激冷室结渣周期为4～6个月，激冷环使用约2年需更换激冷环和下降管各1次，费用很高。其原因是该激冷环下降管插入进水腔中与大法兰形成的间隙很小，优点在于进水腔满水后再进入上下环管，布水均匀，不易偏流，缺点是间隙处容易堵塞；此外，激冷环不便于设置清洗口，清洗不方便。

在实际使用过程中，激冷环布水环有2处因结渣而严重堵塞，造成激冷环下半环管和布水环烧毁、下降管鼓包变形严重。按惯例，需更换激冷环和下降管，同时需拆除上升管支撑、上升管下段、下降管、激冷环、激冷环进水管，检修完成后上述部件再逐一回装焊接，检修量巨大。

2 解决措施

2.1 气化室盘管检修方案的改进

改进后的气化室盘管检修方案：①试压找到泄漏的部位，确定更换的盘管位置，此过程宁可适当过度检修，但绝不反复检修；②在更换盘管部分划出割开线路，一次性仅在施工线路上将浇注料剔除干净，减少剔除浇注料工作量；③将炉膛泄漏部分的盘管整根割下取出(区别于改进前在盘管磨口挖下弧板)，管子依次打磨修口组对，从内部焊接以保证焊接质量，然后焊接小块“天窗”，减少切割和焊接工作量。如果同一位置更换多排盘管，则分多段数根同时取出；更换新管时，每根盘管长度不等相互错开一定位置，方便打磨修口和焊接组对。

改进后的检修方案可提前预制、批量更换，更换的盘管越多，效率越高，既可减少剔除浇注料和试压的工作量，又可减轻施工队伍的交叉影响。

2.2 激冷环检修方案的改进

借助外来技术，采用外科手术方法开挖激冷环堵塞部位对应的进水腔，以清理结渣；上下半环管堵塞部位切开清洗疏通，然后焊接恢复；开挖其他部位的进水腔进行检查，确保无堵塞，使激冷环恢复原来的均匀布水功能；下降管采购新管组对，先将定位块固定，然后点焊矫正下降管垂直度，可减少大量无谓的工作量。

3 结语

由于检修任务明确，使检修效率得到大幅提高。改进检修方案并改变作业程序后，减少了各施工队伍之间的协调和衔接环节，减轻了浇注料剔除的工作量，减少了试压查漏的次数并缩短了泄压等待时间。检修方法改进后，检修工作由工序极强的单人作业变为批量流水作业，由要求极高的样板切割降为普通的修口打磨，同时大幅减轻了盘管更换的焊接工作量。

激冷环检修时开挖激冷环进水腔、半环管与布水环，由于开挖位置理想，尽管未采用高压射流清洗，但清洗效果良好。通过清洗挖补激冷环，使旧激冷环重新得到回用，延长了其使用寿命，降低了检修成本。此外，采用不落上升管直接更换下降管的方法，减轻了工作量。