第39卷第3期化工設(shè)計通訊2013年6月Chemical engineering design com67·甲醇及下游產(chǎn)品GE水煤漿氣化爐工藝燒嘴改造趙旭清,嵇清海,羅澤林(神華包頭煤化工分公司,內(nèi)蒙古包頭014000)摘要:介紹GE水煤漿氣化燒嘴自開車以來存在的問題,針對這些問題進(jìn)行的改進(jìn),并比較了改進(jìn)前后的情況關(guān)鍵詞:水煤漿氣化;燒嘴;改進(jìn);壽命中圖分類號:TQ223.121文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B文章編號:10036490(2013)03-06704Revamping of GE CWS Gasifier BurnerZHAO Xu-ging, ZHANG Qing-hai, LUo Ze-linI Shenhua(Baotou) Charcoal Chemical Industry Co., Ltdu Inner mongolia o14000 chinaAbstract Describe problems of Ge Cws gasifier burnerthe unit operation. The operationcondition is compared after revamping for these problemsKey words CWS(coal water slurry) gasification; burner; revamping; lifetime1存在的問題(4)工藝燒嘴環(huán)隙公差控制得大,正負(fù)0.38mm,加快了磨損速率神華包頭煤制烯烴項目是世界首套MTO制(5)工藝燒嘴入爐深度不合理,投料后經(jīng)常烯烴項目,MTO中間產(chǎn)品由甲醇中心生產(chǎn),甲醇造成氣化爐拱頂溫度高中心氣化采用美國GE水煤漿加壓氣化技術(shù),氣(6)工藝燒嘴霧化角設(shè)計存在缺陷,造成局化爐采用5十2的模式,5開2備,壓力6.5MPa,部爐磚嚴(yán)重?zé)g,且灰渣的殘?zhí)及俜直雀?。日投煤?500t。氣化爐的關(guān)鍵部位就是工藝燒(7)工藝燒嘴的外盤管與外噴頭焊接處經(jīng)常嘴,由美國GE公司設(shè)計。在試車運行過程中,產(chǎn)生裂紋,也是燒嘴使用壽命短的一個重要原燒嘴的使用壽命就很短,無法保證氣化爐的長周因,而且存在很大的安全風(fēng)險期穩(wěn)定運行,給后序的生產(chǎn)帶來了不穩(wěn)定因素,(8)工藝燒嘴頭部形狀設(shè)計不合理,容易造也給安全生產(chǎn)帶來了隱患。成端面開裂。甲醇中心7臺氣化爐工藝燒嘴自2010年5月開始運行,在運行過程中遇到的問題主要表現(xiàn)2攻關(guān)效果在以下幾方面工藝燒嘴從2010年投料試車以來,通過兩(1)工藝燒嘴使用周期短,平均時間不到30d。年多的細(xì)心觀察,琢磨總結(jié)出以上八種缺陷。針(2)工藝燒嘴煤漿中噴頭材料不合理,易被對以上問題公司于2012年3月5日成立工藝燒煤漿磨損,造成氣化爐與燒嘴壓差波動,給操作嘴攻關(guān)小組,并結(jié)合國內(nèi)有知名度的燒嘴制造廠帶來了難度,降低了合成氣有效氣體的成分。家—陜西鑫立、北京航天十一所、石家莊國(3)工藝燒嘴外噴頭龜裂現(xiàn)象嚴(yán)重,燒蝕特雄,就存在的問題分析討論,有針對性地進(jìn)行技別嚴(yán)重,存在安全風(fēng)險。術(shù)改造,一個個攻破。從2012年的2月份到9化工設(shè)計通訊第39卷月份燒嘴的平均使用壽命不到500h(表1),從明我們攻關(guān)取得了階段性成果,也說明了我們攻10月份到年底又一次統(tǒng)計,已經(jīng)超過了900h關(guān)方向是正確的,思路是清晰的,為下一步攻關(guān)(表2),而且都不是因為燒嘴原因更換下來,說取得更好的成績奠定了基礎(chǔ)。表1改造前氣化爐燒嘴使用記錄開始時間結(jié)束時間燒嘴壽命/h停用原因2011-12-182012-01-15X101-08657燒嘴冷卻水流量差波動,流量差高高跳車,盤管與夾套焊縫漏2012-08-142012-08-26X701(GE2)88燒嘴冷卻水流量差波動,盤管與夾套焊縫漏,停車更換燒嘴201208262012-1002X101-06889燒嘴冷卻水流量差波動,盤管與夾套焊縫漏,停車更換燒嘴2012-06-042012-06-21X101-08燒嘴冷卻水流量差波動,CO報警,進(jìn)口盤管焊縫漏·停車更換燒嘴201208-012012-08-13X101-04289嬈嘴冷卻水流量差波動,CO報警,盤管焊縫漏,停車更換燒嘴2012-08-132012-08-27X101(GE7)329燒嘴冷卻水流量差波動,CO報警,盤管焊縫漏,停車更換燒嘴2012-05-112012-06-06122X10101617燒嘴冷卻水流量差波動,停車更換燒嘴2012-07-252012-08-17122X101-0350燒嘴冷卻水流量差波動,燒嘴夾套焊縫岀現(xiàn)橫向裂紋,停車更換燒嘴201204-192012-0502122X101314燒嘴冷卻水CO高,盤管漏,手動停車更換燒嘴2012-05-02201205-18X501(GE3)7燒嘴冷卻水CO報警,手動停車,更換燒嘴2012-05-182012-06-04122X701407燒嘴冷卻水CO報警,燒嘴夾套焊縫半圓橫向開裂,停車更換燒嘴2012-06-04201206-28X601(GE5)64燒嘴冷卻水CO報警,燒嘴夾套進(jìn)水焊縫漏,停車更換燒2011-08-192011-0908X101(GE7169燒嬈嘴冷卻水流差高,氣化爐跳車,更換燒嘴平均值173表22012年11~12月氣化爐燒嘴使用記錄(改造后)開始時間結(jié)束時間燒嘴壽命/h停用原因在用2012-11-062012-12-15X201(GE4)938在用2012-11-162012-12.15X101082012-10-292012-1204X101-01877處理中心氧閥,一起更換平均值9123對各問題的處理改進(jìn)情況車,甚至有可能發(fā)生爆炸。攻關(guān)后微裂紋只有13mm,這一難題由陜西鑫立攻破,鑫立采用下面用圖片的形式就改造前后進(jìn)行對比國際上最為先進(jìn)的材料,改變材料的性能.而且問題1上面的兩個表格已經(jīng)能夠充分說明能夠重復(fù)利用一次,雖然材料進(jìn)口,成本高,但在使用周期上有了大的飛躍能夠重復(fù)利用一次,也就降低了制造成本。問題2攻關(guān)前煤漿中噴頭磨損特別厲害,問題4外環(huán)氧的氣流通道環(huán)隙是燒嘴最為容易造成氣化爐與燒嘴的壓差波動,給操作帶來關(guān)鍵的尺寸,GE公司圖紙給定的尺寸公差為正困難,攻關(guān)后一個周期下來磨損量只有0.3mm負(fù)0.38mm,其一,對燒嘴的壓差有著一定的影左右,航天十一所采用國際最先進(jìn)的金屬陶瓷襯響,其二,影響煤漿在頭部的流速,影響霧化的套,耐磨效果特別好,而陜西鑫立采用堆焊耐磨角度。改造后嚴(yán)格了公稱,控制在0.10mm范合金加熱處理工藝也能夠保證其使用效果。金屬圍之內(nèi),效果很明顯。陶瓷沒有修復(fù)價值而陜西鑫立采用堆焊技術(shù)使材問題5工藝燒嘴人爐深度不合理,造成投料有重復(fù)利用的價值,節(jié)約成本?？梢灾貜?fù)堆焊料后氣化爐拱頂溫度高,爐壁經(jīng)常岀現(xiàn)超溫現(xiàn)到兩次,能保證其使用效果,并且在實踐中已象,使得氣化爐的安全穩(wěn)定運行受到了影響,攻經(jīng)得到了證明。關(guān)后調(diào)整入爐深度與霧化角,再沒有出現(xiàn)超溫的問題3攻關(guān)前外噴頭龜裂特別嚴(yán)重,直徑現(xiàn)象。第3期趙旭清等:GE水煤漿氣化爐工芑燒嘴改造小直接會導(dǎo)致錐底磚的快速損壞,角度過大會導(dǎo)不充分,導(dǎo)致灰渣的殘?zhí)剂扛?。攻關(guān)前有時能夠致局部筒體磚的損害。角度太小,水煤漿中的顆達(dá)到30%6左右,攻關(guān)后通過合理調(diào)整角度,灰渣粒在氧氣噴射作用、重力加速度的驅(qū)使下會燃燒的含碳量只有186~20%,節(jié)約了大量的資源。攻關(guān)后攻關(guān)前圖1中噴頭磨損示意攻關(guān)前攻關(guān)后圖2外噴頭龜裂示意問題7工藝燒嘴的外盤管與外噴頭焊接處直角面焊接,減少了焊接難度和應(yīng)力點,同時在經(jīng)常產(chǎn)生裂紋,也是燒嘴使用壽命短的一個重要焊縫外側(cè)再増加一層盤管進(jìn)行保護(hù),二者間填充原因,而且存在很大的安全風(fēng)險。氣化爐工藝燒耐火氈,這樣雙層保護(hù)材料直接減少了焊縫在高嘴盤管開裂的主要原因有以下。①盤管材質(zhì)為溫氣體下的侵蝕,不再產(chǎn)生裂紋,延長了燒嘴使Inconel600,夾套材質(zhì)為UMCo50,焊接兩種材用壽命。并且要求制造廠家在每次檢修時一定要料的焊絲選用的Co50焊絲。盤管在維修過程更換頭部的圓弧彎管,避免多次焊接后材料發(fā)生中,一般不更換,焊接處多次的切割焊接,易造變化,產(chǎn)生裂紋。成材料金相及焊接性能發(fā)生變化。②無論是問題8工藝燒嘴頭部形狀設(shè)計不合理,容體式夾套,還是普通夾套,盤管和夾套頭部焊接易造成端面開裂,增加氣化爐運行的安全風(fēng)險。時,存在一定的弧度和角度,且為角焊縫焊接形頭部腔體流道是Ⅴ形結(jié)構(gòu),尖端處長時間在氣式,焊接強(qiáng)度遠(yuǎn)低于對接焊縫,形成了薄弱點?；癄t高溫狀態(tài)下,材料的性能會失效,導(dǎo)致裂紋③焊接后的部件,中心有一定的偏離,未嚴(yán)格的產(chǎn)生,甚至?xí)纬煽锥?。氣化爐內(nèi)大量的高溫對中,在焊縫處形成了較大的應(yīng)力,在惡劣的工高壓水煤氣進(jìn)入燒嘴冷卻水盤管,把管燒紅,產(chǎn)況下極易造成損壞。生爆炸。我們將頭部由圓柱狀流道改為環(huán)形平面化工設(shè)計通訊第39卷攻關(guān)前圖3外盤管與外噴頭連接示意攻關(guān)后的外形圖4工藝燒嘴頭部示意4總結(jié)60d(2)敢于應(yīng)用新型材料;煤氣化工藝燒嘴的改造是當(dāng)前國內(nèi)外研究的(3)與制造廠家密切配合,聯(lián)合攻關(guān)共同課題,都希望燒嘴能夠長周期穩(wěn)定使用,盡量(4)敢于突破思路,打破進(jìn)口尺寸公差的束少給生產(chǎn)帶來負(fù)面影響,降低因更換工藝燒嘴帶縛,密切與生產(chǎn)工藝配合,在各尺寸上循序漸進(jìn)來的安全風(fēng)險、生產(chǎn)波動增加煤氣化爐向火面磚改進(jìn),取得了良好的效果的使用壽命。因頻繁更換燒嘴,爐溫的多次提升,(5)在線分析燒嘴的使用狀態(tài),反映給制造向火面磚的微小剝落,會使?fàn)t磚的使用壽命下降。廠家,不斷調(diào)整;特別是我們煤制烯烴項目是世界首例,煤氣化裝(6)對于燒嘴頭部外形進(jìn)行總結(jié),圓形柱狀置的規(guī)模也是世界僅有的一套,單爐能力在壓力結(jié)構(gòu)更為合理。6.5MPa下日投煤量1500t,也是國內(nèi)最大的,沒有可借鑒的。試車期間GE工藝包給我們帶來的在全體攻關(guān)小組共同努力下,我們大膽創(chuàng)進(jìn)口燒嘴應(yīng)用也不理想,而且價格是國內(nèi)的2~3新,進(jìn)行了以下嘗試倍,在國內(nèi)沒有指定的維修地方。公司大膽革新(1)工藝燒嘴頭部的形狀打破了進(jìn)口的束委托北京航天十一所制造了10臺8時的三流道縛。內(nèi)混式工藝燒嘴,使得煤制烯烴煤氣化燒嘴邁出(2)工藝燒嘴的盤管與外噴頭焊接保護(hù)上采國產(chǎn)化的第一步,與我們神華包頭煤化工分公用護(hù)套結(jié)構(gòu)內(nèi)加高溫陶瓷棉,避免焊縫熱應(yīng)力作司同期上的小項目也有幾家,如600kt/a甲醇的新用下的裂紋能能源有限公司、榆林兗礦煤氣化廠,1000kt/a甲(3)工藝燒嘴的煤漿中噴頭采用金屬陶瓷襯醇的久泰能源公司,通過對比交流,我們的燒嘴攻里或者堆焊耐磨合金加熱處理工藝。