航天粉煤氣化爐檢修方法的改進

王克閣

(河南晉開化工投資控股集團有限責任公司 河南開封 475002)

河南晉開化工投資控股集團有限責任公司(以下簡稱晉開公司)2套600 kt/a合成氨裝置均采用北京航天萬源煤化工工程技術有限公司的專利技術制備合成氣，是投煤量2 000 t/d航天粉煤氣化爐在合成氨生產裝置中的首次應用。該氣化爐全長約20 m，分為上下2個部分。氣化爐上部為氣化室，粉煤經加壓與氧氣、蒸汽混合后在氣化室內燃燒并制得粗合成氣，燃燒產生的熱量經爐膛內的盤管與脫鹽水進行換熱并副產中壓蒸汽。氣化爐下部為激冷室，燃燒后生成的熔融狀態灰渣與粗合成氣經激冷水激冷后進入激冷室，粗合成氣經激冷環、下降管、上升管進入出口管至后工序進行進一步的洗滌；灰渣經激冷環被水激冷后沿下降管進入激冷室的水浴中冷卻，然后通過渣鎖斗定時排放導出系統；冷卻形成的黑水連續送至黑水處理系統回收熱量，并對水循環系統循環水的含固量進行控制。在實際運行過程中，該氣化爐出現的問題及采取的相應措施分析介紹如下。

1 存在的問題

1.1 氣化室盤管泄漏

1.1.1 盤管泄漏原因

引起氣化室盤管泄漏的原因很多，主要有：①燒嘴偏燒導致爐壁局部溫度過高；②急于開車而未按烘爐曲線升溫，導致耐火澆注料脫落，盤管失去保護；③掛渣不均勻，引起局部超溫，致使材質因高溫蠕變而產生裂紋；④在氣流長時間沖刷下，耐火澆注料變薄，導致對盤管保護不足；⑤脫鹽水水質存在問題，爐管內壁出現結垢，造成傳熱不均勻而致使管子高溫爆裂。

1.1.2 盤管檢修中存在的問題

前期檢修盤管時，須先將盤管上的耐火澆注料剔除干凈，然后才能檢修。北京航天院一般采用在Ф 89.0 mm×5.5 mm的爐壁盤管上開“天窗”的方法將包含裂紋的面向爐內的盤管弧面部分用砂輪磨開挖除，然后以取下的弧板為樣板，將同樣形狀的補丁補焊至舊管上。

盤管在檢修中存在的問題：①檢修任務不明確，檢修時間不確定，檢修時間不緊湊。由于檢修時須先根據壁內結塊情況先剔渣，然后試壓、檢漏、開挖、補焊，再試壓、檢漏、剔渣、開挖、補焊，周而復始，無法確定工作量和檢修工期。②由于作業程序的限制，只能取下1塊弧板后才能依樣下料，然后補焊，效率低。③檢查不完全，需要不斷通氣試壓、泄壓，新增漏點需重新剔除澆注料，多支隊伍來回協調交叉作業，影響檢修進度。④檢修不徹底，未發現的隱患開車后隨時可能出現泄漏。

1.2 激冷環燒毀

激冷水進入下降管頂部的激冷環，一部分激冷水通過激冷環上62個Ф 8.0 mm小孔噴入高溫合成氣中以降低合成氣溫度并形成飽和氣體；其余的激冷水沿激冷環的旋流板均勻分布在下降管壁面形成水膜向下流進激冷室，以防下降管因高溫而發生變形、燒穿。

1.2.1 激冷環燒毀的原因

在高溫環境下，激冷水本身含有的少量固體因水流流速突變而在下降管與激冷環大法蘭的環隙、激冷環上下半環管中的旋流板中發生結垢，在開停車過程中因溫度變化而使固體垢片脫落，在激冷環噴水孔和布水環間形成部分堵塞而斷水，導致激冷環下環管部分燒損或布水環燒損。其根本原因是激冷水水質控制不理想或過濾裝置失效所致，應嚴格控制黑水各項指標并定期檢查、清洗黑水管線和沿途設備。

1.2.2 激冷環檢修中存在的問題

晉開公司采用的激冷環為北京航天院專利設備，激冷環堵塞和激冷室結渣周期為4～6個月，激冷環使用約2年需更換激冷環和下降管各1次，費用很高。其原因是該激冷環下降管插入進水腔中與大法蘭形成的間隙很小，優點在于進水腔滿水后再進入上下環管，布水均勻，不易偏流，缺點是間隙處容易堵塞；此外，激冷環不便于設置清洗口，清洗不方便。

在實際使用過程中，激冷環布水環有2處因結渣而嚴重堵塞，造成激冷環下半環管和布水環燒毀、下降管鼓包變形嚴重。按慣例，需更換激冷環和下降管，同時需拆除上升管支撐、上升管下段、下降管、激冷環、激冷環進水管，檢修完成后上述部件再逐一回裝焊接，檢修量巨大。

2 解決措施

2.1 氣化室盤管檢修方案的改進

改進后的氣化室盤管檢修方案：①試壓找到泄漏的部位，確定更換的盤管位置，此過程寧可適當過度檢修，但絕不反復檢修；②在更換盤管部分劃出割開線路，一次性僅在施工線路上將澆注料剔除干凈，減少剔除澆注料工作量；③將爐膛泄漏部分的盤管整根割下取出(區別于改進前在盤管磨口挖下弧板)，管子依次打磨修口組對，從內部焊接以保證焊接質量，然后焊接小塊“天窗”，減少切割和焊接工作量。如果同一位置更換多排盤管，則分多段數根同時取出；更換新管時，每根盤管長度不等相互錯開一定位置，方便打磨修口和焊接組對。

改進后的檢修方案可提前預制、批量更換，更換的盤管越多，效率越高，既可減少剔除澆注料和試壓的工作量，又可減輕施工隊伍的交叉影響。

2.2 激冷環檢修方案的改進

借助外來技術，采用外科手術方法開挖激冷環堵塞部位對應的進水腔，以清理結渣；上下半環管堵塞部位切開清洗疏通，然后焊接恢復；開挖其他部位的進水腔進行檢查，確保無堵塞，使激冷環恢復原來的均勻布水功能；下降管采購新管組對，先將定位塊固定，然后點焊矯正下降管垂直度，可減少大量無謂的工作量。

3 結語

由于檢修任務明確，使檢修效率得到大幅提高。改進檢修方案并改變作業程序后，減少了各施工隊伍之間的協調和銜接環節，減輕了澆注料剔除的工作量，減少了試壓查漏的次數并縮短了泄壓等待時間。檢修方法改進后，檢修工作由工序極強的單人作業變為批量流水作業，由要求極高的樣板切割降為普通的修口打磨，同時大幅減輕了盤管更換的焊接工作量。

激冷環檢修時開挖激冷環進水腔、半環管與布水環，由于開挖位置理想，盡管未采用高壓射流清洗，但清洗效果良好。通過清洗挖補激冷環，使舊激冷環重新得到回用，延長了其使用壽命，降低了檢修成本。此外，采用不落上升管直接更換下降管的方法，減輕了工作量。