金重爐優化技改項目匯總

滿 飛，楊 波，張 超

(山東明泉新材料科技有限公司, 山東章丘 250204)

山東明泉新材料科技有限公司(簡稱明泉科技)自采用大連金州重型機器集團有限公司煤粉氣化爐(簡稱金重爐)以來，已連續運行超過5 a。金重爐在運行期間多次出現運行指標波動及異常的情況，如：環隙、燒嘴座溫度超標；氣化爐積灰嚴重，負荷提不上去；產氣量低，不能保證裝置長周期運行；偏燒、回火導致爐內設備燒壞等問題。針對金重爐存在的問題，明泉科技提出一系列的優化技改措施，使金重爐各項運行指標得到有效提升，快速達到同行業先進水平。筆者對具體改造內容進行總結，以期對同類裝置提供參考。

1 環隙改造

原設計中實測環隙處擋板上沿距龜甲網10～12 cm，橫向距離為18～22 cm，擋板高度為5 cm，流通面積過大并且阻回火效率差，小流量保護氣無法抵御熱量回火，造成環隙溫度經常超標燒壞設備，影響安全穩定生產[1]。

為了解決環隙溫度高的問題，提出以下改造方案：

(1) 縮小環隙流通面積。將擋板高度增加6 cm，鋼板材質采用0Cr25Ni20不銹鋼板(厚度為6 mm)，改造后擋板上沿距龜甲網4 cm,該間隙用于通風(已考慮熱膨脹)。

(2) 增大保護氣量，提升操作空間。在原DN25保護氣管道限流孔板處增加副線，另從CO2總管新配1路DN40保護氣管線。

(3) 增強阻火效率。環隙擋板與橫板之間用剛玉可塑料筑墻，采用保溫棉填實剩余空間。為防止可塑料脫落至環隙內，擋板至龜甲網空間用耐高溫鋼筋密集封擋保溫棉。燒嘴座與燃燒室筒體之間下縫隙用20根直徑為14 mm、長度為10 cm、材質為Inconel625的鋼管進行橫向封擋(注意鋼管盡量偏離燒嘴)，鋼管焊渣釘，鋼管與燒嘴座下沿縫隙用保溫棉、澆注料塞實。

(4) 優化材質。燃燒室下環板燒蝕變形較嚴重，將15CrMo環板更換為310鋼板材質(厚度為10 mm)。

環隙改造前后對比見圖1。

改造后再無環隙溫度超標現象，解決了環隙溫度超標的問題。

2 燒嘴座改造

為了解決燒嘴座溫度超標的問題，提出以下改造方案[2]：

(1) 在原設計DN25保護氣管道限流孔板處增加副線。

(2) 燒嘴座保溫棉厚度由10 mm改為擋板上部保溫棉厚度為10 mm、下部保溫棉厚度為20 mm，安裝完成后從氣化爐內用保溫棉、可塑料填實。

(3) 原燒嘴座下部外漏3層冷卻水盤管，通過增加渣釘、澆注料對燒嘴座進行保護。

(4) 原粉煤燒嘴、開工燒嘴與套管之間存在孔隙，在套管下部焊板條(0Cr25Ni20)、加渣釘，用保溫棉、澆注料塞實(需要注意套管內徑，以免影響安裝)。

改造后解決了燒嘴座溫度超標問題，改造后的燒嘴套筒及燒嘴座分別見圖2、圖3。

3 氣化爐渣口改造

氣化爐原設計渣口(實測渣口直徑為530～540 mm)水冷壁盤管U形彎頭無渣釘保護，彎頭偏向流場內側約3 cm，氣流、爐渣正好沖刷該位置，在U形彎頭上發現4處漏點。為了增加停留時間、提高碳反應及轉化率、增加有效氣產量，以解決水冷壁盤管沖刷泄漏造成停車問題，提出以下改造方案[3]：

(1) 對渣口進行縮徑處理，將渣口直徑縮小至480 mm，制作長渣釘保證澆注料能夠充分粘在管壁上。

(2) 更換U形彎頭，將彎頭朝向改為偏向流場外側，避開沖刷區，并在管道上面貼補1層護板及增加渣釘，防止直接沖刷，水夾套焊長渣釘到U形彎頭下方，添補澆注料緩慢過渡進行保護。

(3) 布水試驗后對水夾套進行定期維修。

渣口改造及檢修后需要分別進行激冷水、鍋爐水布水，并進行水冷壁水壓試驗。改造后平均有效氣體積分數提升0.5%，解決了渣口盤管泄漏問題，使金重爐運行周期進一步延長。改造后的渣口及渣口盤管分別見圖4、圖5。

4 激冷室破泡器改造

目前，制約氣化爐長周期高負荷運行的主要問題是氣化爐激冷室液位不穩，分析原因主要是氣化爐破泡器面積大造成氣體流通面積小、氣體流速快，從而引起帶液。液位降低后氣體得不到有效洗滌導致激冷室和合成氣管線積灰嚴重，進而導致氣化爐停車[4]。

根據其他廠家運行經驗，破泡器不能全部去除。氣化爐若無破泡器，上升管不能完全破除氣泡導致氣體帶灰嚴重，造成激冷室上部和合成氣管線積灰。根據運行經驗，可適當減少破泡器數量，使破泡器既能達到破泡效果，又能有效降低氣體流速。破泡器原流通面積為3.74 m2，層數為4，氣體流速為0.63 m/s；技改后實際流通面積為4.47 m2，實際氣體流速0.53 m/s。

改造后激冷室積灰速度減緩，有效延長了氣化爐運行周期。改造前后破泡條見圖6。

5 燒嘴改造

導流環的原始設計目的是為了讓輸送氣體在垛口處擾動形成紊流,使煤粉中異物滯留在此處，不進入粉煤通道。但隨著運行時間的加長及雜物的增多，燒嘴導流環處有大量雜物,造成粉煤通道堵塞，直接影響粉煤流量及煤線的穩定性，氣化爐偏燒回火，使氣化爐不能長周期運行。因此，去掉導流環垛口，讓雜質隨物料進入爐內(見圖7)。

燒嘴內件與外筒安裝時經常出現不同情況，極難調整。偏心會形成偏燒，造成設備燒壞致使爐況波動。因此，內件與外筒之間增加調整固定塊，保證同心不偏燒。

為了解決粉煤通道磨損嚴重的問題，將導流槽的材質由304改為316 L。

改造后燒嘴運行壽命得到有效延長，可連續運行1 a。

6 結語

經過上述環隙、燒嘴座、破泡器等改造，初步實現了裝置的“安環穩長滿優”，為頂置三噴嘴粉煤氣化爐在國內的應用推廣積累了經驗。現氣化爐已實現連續A級運行262 d，全年平均有效氣體積分數達到91.3%，改造效果良好。