大型干熄焦水冷套管的應(yīng)用研究

吳延銳，黃長(zhǎng)勝，張 旭，李學(xué)峰

（山東鐵雄新沙能源有限公司，山東巨野 274900）

山東鐵雄新沙能源有限公司為進(jìn)一步提高環(huán)保設(shè)施配置水平，加強(qiáng)節(jié)能措施落實(shí)，降低能耗，配套兩組5.5m 搗固焦?fàn)t建設(shè)了2套190t/h 干熄焦裝置，通過(guò)運(yùn)行3a 來(lái)的運(yùn)行摸索，裝置運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到了設(shè)置的目標(biāo)，也創(chuàng)造了大型干熄焦裝置的干熄率和穩(wěn)定運(yùn)行的較好水平。

水冷套管作為干熄焦裝置的重要組成部分，在干熄焦焦粉回收系統(tǒng)中，水冷套管冷卻器是對(duì)高溫焦粉進(jìn)行冷卻處理的專用裝置；在使用過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)缺水干燒、內(nèi)壁結(jié)垢腐蝕、冷卻水堵塞、泄漏等不良現(xiàn)象，曾一度成為制約系統(tǒng)運(yùn)行的瓶頸。為實(shí)現(xiàn)安全長(zhǎng)周期運(yùn)行，本工作根據(jù)設(shè)備構(gòu)造和實(shí)際使用情況進(jìn)行了多次的改造和探索，實(shí)現(xiàn)了大型干熄焦水冷套管在線檢修和長(zhǎng)周期安全運(yùn)行，保證了干熄焦裝置的效益最大化。

1 水冷套管基本參數(shù)

1.1 水冷套管結(jié)構(gòu)

水冷套管主要為外管、多個(gè)冷卻管式結(jié)構(gòu)，外層通低溫冷卻水，內(nèi)層是需要冷卻的、800～900℃的高溫焦粉從冷卻套管的上部進(jìn)入，與外層冷卻水逆流換熱至300℃以下排出。

冷卻套管有進(jìn)水口、排水口、排氣口和氮?dú)饷芊饪冢涞撞吭O(shè)有檢查孔和測(cè)溫孔。如圖1所示。

圖1 水冷套管基本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

1.2 基本參數(shù)

冷卻套管外徑：Φ1 724×12mm，材質(zhì)Q235-B；總長(zhǎng)度L=6 005mm，其中冷卻段長(zhǎng)度L=4 500mm；數(shù)量：46個(gè)；

水冷管：無(wú)縫管Φ194×5.0mm，材質(zhì)20；

焦粉管：無(wú)縫鋼管Φ140×9.5mm，材質(zhì)20；

排水管：無(wú)縫鋼管Φ168×5.0mm，材質(zhì)20；

進(jìn)排水口接口法蘭：DN50-10。

套管重量：21.7t；

套管數(shù)量：4套。

1.3 水冷套管運(yùn)行中遇到的問(wèn)題及解決措施

1.3.1 水冷套管的干燒處置

使用初期，由于高溫焦粉溫度高，外套管冷卻水逐漸被加熱，在頂部形成水蒸汽積聚，因不能及時(shí)排出集聚的蒸汽，導(dǎo)致水冷套管上部缺水干燒，造成水冷套管內(nèi)外漏水，直接影響設(shè)備使用；水冷套管設(shè)計(jì)采用循環(huán)水冷卻，隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，出現(xiàn)個(gè)別管道不通暢的情況，造成干燒頂部焊縫出現(xiàn)漏點(diǎn)。

1.3.2 干燒的解決措施

（1）根據(jù)水冷套管的結(jié)構(gòu)，將出水管道增高0.5m，增加排氣口，定期排氣，即使出現(xiàn)冷卻管道局部堵塞，還可以利用上部集箱的平衡，防止較長(zhǎng)時(shí)間的干燒。

（2）優(yōu)化排灰連鎖設(shè)置，在設(shè)置料位連鎖的同時(shí)加上排灰溫度控制，防止放灰溫度過(guò)熱，不超過(guò)300℃，減少高溫對(duì)下部水冷套管、卸灰閥等設(shè)備設(shè)施的高溫傷害，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

（3）水冷套管不暢，因循環(huán)水結(jié)垢、堵塞等問(wèn)題帶來(lái)的冷卻水管道不通暢的問(wèn)題。結(jié)合公司的水質(zhì)和水源情況，把循環(huán)水更換除鹽水，將水冷套管改造成副省煤器同等的作用，一方面，通過(guò)管道改造，使用二級(jí)除鹽水，除鹽水經(jīng)過(guò)與焦粉換熱后進(jìn)入除鹽水箱，徹底改善因水質(zhì)結(jié)垢的問(wèn)題；二是除鹽水經(jīng)過(guò)水冷套管，吸收焦粉的熱量，流量100t/h，除鹽水溫度上升約7℃，達(dá)到了熱量回收綜合利用的目的。改造流程如圖2所示。

圖2 利用除鹽水冷卻水冷套管的改造流程簡(jiǎn)圖

1.3.3 水冷套管泄漏

水冷套管在運(yùn)行過(guò)程中，受腐蝕、磨損、局部熱應(yīng)力等影響，容易出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，影響除塵灰外輸和循環(huán)氣體中氫氣含量，直接影響干熄焦安全生產(chǎn)。

水冷套管泄漏后，常規(guī)的處置方式是停爐檢修或者更換。在常規(guī)檢修中，水冷套管作為一個(gè)重型構(gòu)件，長(zhǎng)達(dá)6m，檢修過(guò)程大都是吊裝作業(yè)，且由于設(shè)計(jì)原因，平臺(tái)狹小，空間狹窄，起重施工難度大，施工人員密集，存在墜物、撞擊等風(fēng)險(xiǎn)。正常的停爐至少需要72h，置換8h，拆裝堵漏需要8h（按照2～3個(gè)漏點(diǎn)計(jì)算），若更換至少需要5d，這期間蒸汽損失和環(huán)保要求都難以承受。

1.3.3.1 在線水冷套管檢修的實(shí)踐

具體過(guò)程中，通過(guò)觀察孔、上部人孔檢查判斷泄漏點(diǎn)，以選擇檢修方式，率先實(shí)踐使用310S 材質(zhì)盲板，在軟連接處插盲板和干熄爐隔絕在線處理漏點(diǎn)的方法。

1.3.3.2 上部泄漏的處置措施

將1DC 內(nèi)部的積灰排空，在抽插盲板期間，干熄焦提前控制空氣導(dǎo)入量，通過(guò)回流控制T6溫度，盡量選擇在停裝焦期間進(jìn)行，循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變，排焦量不變。盲板安裝后，打開(kāi)上下人孔，通入壓縮空氣冷卻，關(guān)閉進(jìn)出口水閥門(mén)，施工人員穿戴隔熱服進(jìn)入水冷套管內(nèi)部堵漏；

當(dāng)上部膨脹節(jié)因?yàn)榘惭b、澆注料等原因無(wú)法安裝盲板時(shí)，可采取彩鋼瓦制作拱形隔熱防護(hù)罩加石棉布隔熱的方式，為檢修提供條件。

1.3.3.3 下部泄漏處置措施

在打開(kāi)、關(guān)閉下部錐斗期間，對(duì)空氣導(dǎo)入、回流進(jìn)行控制，可有效控制T6溫度波動(dòng)。下部錐斗46個(gè)下灰孔，可以采用石棉布封堵，以減少空氣吸入，減少檢修期間對(duì)循環(huán)氣體控制的影響，必要時(shí)，充入一定量的氮?dú)庖跃S持氧氣含量受控。

2 其他注意事項(xiàng)

水冷套管上部軟連接位置在檢修時(shí)要特別注意，不能被澆注料等物料封堵，以便造成無(wú)法在上部插入盲板隔離；

盲板材質(zhì)選用310S 主要原因是考慮上部焦炭高溫，可以重復(fù)利用且保證安全。

3 結(jié)束語(yǔ)

大型干熄焦水冷套管的運(yùn)行，通過(guò)改造出水管道高度，將水冷套管改裝為副省煤器，在線檢修漏點(diǎn)等方式，有效提高了水冷套管的使用壽命，減少了因檢修停車(chē)對(duì)生產(chǎn)的影響。在干熄焦裝置作為焦化企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)配置的時(shí)期，干熄焦的穩(wěn)定可靠運(yùn)行事關(guān)企業(yè)的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益，值得同行借鑒。