探讨航天炉粉煤气化装置检测与优化策略

李海飞 李富强

摘 要：航天炉粉煤气化技术是新型的先进技术，然而在应用实践中逐渐暴露出航天炉粉煤气化装置运行中的问题。对此要从航天炉粉煤气化装置的关键部位结构和腐蚀方面入手，进行装置设备关键结构的检测、计算和分析，改进和优化装置关键结构，并采用有效的防护措施，重点解决航天炉粉煤气化装置设备的腐蚀问题，确保航天炉粉煤气化装置的安全稳定性。

关键词：航天炉粉煤气化装置 结构 检测 优化

粉煤气化炉技术是新型的技术，当前普遍采用HT-L粉煤气化技术装置，主要是利用气流床气化技术，实现磨煤干燥、粉煤加压输送、气化、合成气洗涤、灰水处理等过程，然而在运行实践中暴露出一些问题，诸如：磨煤单元中空气量不足;粉煤水分含量高且掺有杂质;热风火炉火焰检测稳定性不足;洗涤塔结构出现堵塞等，为此要对航天炉粉煤气化装置设备进行检测和结构优化，更好地提升航天炉粉煤气化装置设备的运行安全稳定性[1]。

一、HT-L粉煤气化装置检测分析

HT-L粉煤气化装置在长期的运行周期内存在设备损伤现象，对此要进行航天炉粉煤气化装置的全面检测，主要包括以下检测内容：

（一）气化炉检测

航天炉粉煤气化装置以气化炉为核心设备，通过宏观检测和锤击检测的方式，发现大量氯离子介质对于气化炉激冷室内壁产生较大的腐蚀，同时粉煤颗粒在较高的流速下，也对气化炉输送管线、相关设备产生一定的冲刷影响。

（二）文丘里洗涤器检测

考虑到文丘里洗涤器的特殊结构，采用超声波测厚的方式，重点对易冲刷部位进行检测，发现正对气流方向的弯头下段存在严重的冲刷问题，导致该处的壁厚减少30%以上，最薄处仅有9.6mm。同时，在洗涤器工艺水入口及内件部位也存在明显的冲刷影响。

（三）渣锁斗及粉煤给料罐的检测

渣锁斗和粉煤给料罐主要存储粉煤，由于粉煤颗粒较细且没有过快的流速，因而对设备的冲刷影响较小，筒体及封头的厚度基本保持不变。而在粉煤給料罐的锥形接管部位，则存在明显的凹陷现象，极易出现开裂。在渣锁斗的下部锥段则存在明显的冲刷侵蚀现象，其两侧的支座也检测出明显的蠕变损伤和细小裂纹。

二、航天炉粉煤气化装置的结构优化策略分析

（一）粉煤给料罐封头结构优化策略

由于粉煤给料罐封头在长时间的恶劣运行环境下，其锥形的接管结构会出现较大的应力集中的现象，导致封头出现开孔缺陷。对此要进行粉煤给料罐封头结构的应力计算和分析，将锥形管改进为直筒形管，采用压力容器常规设计软件SW-6进行开孔补强计算，快速有效地进行应力计算和分析，提升结构工作效率。同时，从结构制造的角度考虑，锥形锻管封头开孔是不规则的曲线结构，增大了制造的难度，而直管开孔制造则相对简便高效。加之，锥形接管焊缝过长，存在焊接工艺上的安全隐患，而直管接管设计制造则无须考虑这一问题[2]。

（二）渣锁斗支座结构优化策略

航天炉粉煤气化装置的渣锁斗支座在长时间的受力状态下，垫板、底板、盖板、筋板等部位要承受较大的应力荷载，对此要进行应力分析和计算，针对性地加以改进和优化。具体来说，筋板长度要进行适当缩减，由530mm改进为460mm，厚度则由16mm增加到24mm;底板厚度要适当增加，由之前的22mm改进为36mm;垫板厚度也要加大，由之前的14mm改进为20mm，较好地承受工作时的荷载强度要求。

（三）文丘里洗涤器结构优化策略

航天炉粉煤气化装置的文丘里洗涤器主要用于粗合成气洗涤除尘前的润湿，在该设备中实现雾化工艺水与粗合成气的均匀混合，湿润并凝结粗合成气中的固体灰尘，再由合成气洗涤塔进行粗合成气的洗涤。考虑到气液固混合流体的流速过大，会对设备造成严重的冲刷侵蚀性影响，为此要改进和优化文丘里洗涤器结构，可以对气化炉和洗涤塔中的黑水进行选择性的替代，也即采用经过澄清处理后的灰水，替代含有固态熔渣的复杂黑水，更好地优化工艺，避免流体介质固态熔渣飞灰颗粒物过多的现象，并减少介质流体速度对设备的冲蚀性影响。

从技术的角度来看，可以采用堆焊耐磨合金技术进行文丘里洗涤器结构的优化，通过全自动管内壁堆焊铬钼钴钨系合金的方法，将高密度的耐磨料堆焊于不锈钢板，采用先堆焊后成型的方式，使之具有一定的厚度，保证耐磨堆焊层与基材的冶金结合。要注意的是，在采用堆焊耐磨合金技术的过程中，要尤其关注喉管内壁、进水管内伸管外壁等部位的优化，减少流体的冲蚀性影响。

从材质的优化角度来看，文丘里洗涤器可以采用奥氏体-铁素体双相钢组织的S22053双相钢材料，替代之前的S31603不锈钢材料，提升设备的强度、硬度、耐磨、耐腐蚀性能。另外，从经济成本的角度考虑，设备结构的入口弯头部位采用S22053双相钢弯头，喉管处外筒、扩散筒、出口筒等部位则可以采用Q345R和S316.3复合板材料，喉管和进水管则采用S31603管材，减少设备磨蚀余量，提升优化效果。

三、结语

综上所述，航天炉粉煤气化装置检测要重点关注粉煤给料罐封头、渣锁斗支座、文丘里洗涤器等部位，进行应力计算和分析，从结构、材质等方面加以改进和优化，未来还要尽量减少应力分析的误差，并从介质工艺的角度进行结构优化，从根本上解决装置设备的腐蚀性问题。

参考文献

[1]鲁承明，罗涛.粉煤气化工艺中高压粉煤输送管道的优化改造[J].化肥工业.2017（04）.

[2]吴国祥.壳牌粉煤气化装置长周期连续运行影响因素分析[J].化肥设计.2011（06）.