轉(zhuǎn)化爐金屬燒嘴冷卻系統(tǒng)技改總結(jié)

孔令鵬

（山西天浩化工股份有限公司，山西孝義 032308）

山西天浩化工股份有限公司以焦?fàn)t煤氣為原料生產(chǎn)甲醇，于2008年4月一次投料開車成功。焦?fàn)t煤氣中甲烷的轉(zhuǎn)化采用 “換熱式焦?fàn)t煤氣加壓催化部分氧化法制取合成氣的工藝”技術(shù)，轉(zhuǎn)化爐燒嘴采用金屬中心燒嘴。由于轉(zhuǎn)化爐內(nèi)溫度較高，為保證金屬燒嘴的安全性，設(shè)置了冷卻水強(qiáng)制循環(huán)冷卻保護(hù)。投產(chǎn)以來，金屬燒嘴的冷卻系統(tǒng)滿足了生產(chǎn)的需要，但隨著生產(chǎn)周期的加長，也暴露出存在的不足。公司根據(jù)實際情況，對轉(zhuǎn)化爐金屬燒嘴冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，投運(yùn)至今，運(yùn)行正常。提高了安全性，實現(xiàn)了長周期運(yùn)行。

1 金屬燒嘴冷卻系統(tǒng)概況

1.1 基本情況

正常生產(chǎn)時，轉(zhuǎn)化爐金屬燒嘴始終處在600℃以上的溫度空間。開車投氧時，空間溫度將近700℃，而轉(zhuǎn)化爐燃燒區(qū)的溫度在1 100℃以上，故必須對金屬燒嘴采取冷卻保護(hù)措施才能不致?lián)p壞而正常使用，保護(hù)措施有以下。

（1）通入少量的保護(hù)蒸汽，這部分蒸汽加入金屬燒嘴后從金屬燒嘴內(nèi)部進(jìn)入氧氣系統(tǒng)，既起到了安全、冷卻作用，又作為反應(yīng)氣進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)。

（2）向金屬燒嘴水夾套強(qiáng)制供脫鹽水冷卻（為12t／h），配備有專門的燒嘴保護(hù)泵供水。

（3）事故消防水保護(hù)，當(dāng)燒嘴保護(hù)泵因故跳車，事故消防水閥自動打開，供消防水冷卻。

金屬燒嘴冷卻系統(tǒng)流程見圖1。

圖1 轉(zhuǎn)化爐燒嘴冷卻系統(tǒng)流程示意圖

1.2 工藝流程說明

（1）脫鹽水由脫鹽水管來，經(jīng)燒嘴保護(hù)泵加壓后送入金屬燒嘴，從金屬燒嘴出來的熱水再回到脫鹽水管去脫鹽水預(yù)熱器。

為防止從金屬燒嘴出來的熱水返回到燒嘴保護(hù)泵入口，在脫鹽水管燒嘴保護(hù)泵入口和熱水管接口之間加一個止回閥（V1），防止熱水倒流。

為確保金屬燒嘴的安全，在金屬燒嘴的冷卻水出入口管上分別裝有流量計（圖1未標(biāo)示），觀察進(jìn)入金屬燒嘴和出金屬燒嘴的水量是否一致，以便及時發(fā)現(xiàn)金屬燒嘴是否泄漏。

（2）事故消防水從廠區(qū)消防水總管來，經(jīng)HS1控制閥進(jìn)入金屬燒嘴，從金屬燒嘴出來，經(jīng)HS2控制閥現(xiàn)場排入地溝。設(shè)置HS2控制閥的目的是防止消防水進(jìn)入脫鹽水管道，污染脫鹽水。

HS1閥和HS2閥是兩位閥，并與燒嘴保護(hù)泵聯(lián)鎖，即當(dāng)燒嘴保護(hù)泵跳車時，HS1閥和HS2閥全部自動打開，及時供應(yīng)消防水。

（3）燒嘴保護(hù)泵為柱塞泵，在出口管上設(shè)有止回閥，防止當(dāng)HS1閥打開供消防水時，消防水通過燒嘴保護(hù)泵倒流入脫鹽水管道而不進(jìn)入金屬燒嘴。

2 存在的問題

2.1 全廠停電時

全廠突然停電時，工藝系統(tǒng)作緊急停車處理，但轉(zhuǎn)化爐內(nèi)溫度不可能立即降下來，而燒嘴保護(hù)泵和消防水泵均同時停車，金屬燒嘴無冷卻水保護(hù)，很容易損壞。

2.2 消防水有污泥等

由于地理環(huán)境的因素，供水站供到公司的水約50%是水庫中水，而公司又沒有對進(jìn)廠水進(jìn)行預(yù)處理，泥沙、鹽類、藻類及其他微生物等含量較多。若用這種水冷卻金屬燒嘴，泥沙等污物勢必在金屬燒嘴水夾套內(nèi)沉積，導(dǎo)致金屬燒嘴的水夾套流通面積減少；再者，由于金屬燒嘴外部空間溫度較高，容易導(dǎo)致消防水在金屬燒嘴水夾套內(nèi)形成水垢，影響金屬燒嘴的換熱效果。

3 金屬燒嘴冷卻系統(tǒng)技術(shù)改進(jìn)

為消除上述存在的問題，保護(hù)金屬燒嘴正常使用，公司根據(jù)實際情況，對金屬燒嘴冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，2008年8月16日，利用停車機(jī)會，將改進(jìn)的管線與系統(tǒng)配管接頭。避免突然停電后等情況高溫介質(zhì)對金屬燒嘴的危害。

3.1 技改說明

（1）新上一臺事故水槽和一臺氮氣儲罐，當(dāng)全廠停電或燒嘴保護(hù)泵突然跳車不能供水時，利用氮氣儲罐的氮氣壓力將事故水槽內(nèi)脫鹽水壓入金屬燒嘴內(nèi)，維持約半小時的時間，為轉(zhuǎn)化爐停車降溫或處理燒嘴保護(hù)泵贏得時間。事故水槽和氮氣儲罐的相關(guān)技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 事故水槽和氮氣儲罐的相關(guān)技術(shù)參數(shù)

（2）解除事故消防水閥HS1和HS2與燒嘴保護(hù)泵的聯(lián)鎖。當(dāng)事故水槽在緊急情況下不能供水時，則人工啟用消防水冷卻金屬燒嘴。

（3）HS3、HS4、SH5三個閥均采用兩位閥，并與燒嘴保護(hù)泵聯(lián)鎖，即當(dāng)燒嘴保護(hù)泵停電跳車時，HS3閥自動關(guān)閉，HS4閥和HS5閥自動打開。

轉(zhuǎn)化爐金屬燒嘴冷卻系統(tǒng)技改流程見圖2。

3.2 操作程序

（1）正常生產(chǎn)中，V3閥關(guān)閉，事故水槽時刻充滿水，脫鹽水由脫鹽水管來，經(jīng)HS3閥進(jìn)入事故水槽，再經(jīng)V4閥進(jìn)入燒嘴保護(hù)泵，加壓后送入金屬燒嘴，從金屬燒嘴出來的熱水再回到脫鹽水管去脫鹽水預(yù)熱器。

當(dāng)全廠停電或燒嘴保護(hù)泵跳車不能供脫鹽水時，HS3閥自動關(guān)閉，HS4閥和HS5閥自動打開，利用氮氣壓力將事故水槽內(nèi)脫鹽水經(jīng)HS4閥壓入金屬燒嘴，為轉(zhuǎn)化爐降溫或處理燒嘴保護(hù)泵贏得時間。

（2）事故水槽裝有遠(yuǎn)傳和現(xiàn)場液位計，通過HS6閥放出槽內(nèi)氣體，保證在正常生產(chǎn)時時刻充滿水。

（3）V2閥是一臺止回閥，氮氣只能從外管進(jìn)入，而不能從罐內(nèi)倒入外管，保證罐內(nèi)始終充著0.6MPa的氮氣。

圖2 轉(zhuǎn)化爐燒嘴冷卻系統(tǒng)技改流程示意圖

4 總 結(jié)

在不改變轉(zhuǎn)化爐金屬燒嘴原來冷卻系統(tǒng)流程的情況下，僅上了一臺氮氣儲罐和一臺事故水槽，解決了當(dāng)全廠突然停電金屬燒嘴無脫鹽水冷卻及燒嘴保護(hù)泵跳車使用消防水的情況，避免了金屬燒嘴被損壞的可能，提高了轉(zhuǎn)化爐金屬燒嘴的安全性，保證了生產(chǎn)系統(tǒng)長周期安全運(yùn)行。