工業(yè)爐石油化工設(shè)備技術(shù),2005,26(5)Petro-Chemical Equipment Technology大型干煤粉氣化爐的技術(shù)特點(diǎn)郭文元中國(guó)石化集團(tuán)寧波工程有展公司,浙江寧波315207)摘要:以圈態(tài)干煤粉為原料的2000t/d氣化爐采用“非催化部分氧化”工藝制合成氣,氣化爐由氣化反應(yīng)器、激冷管、導(dǎo)管、氣體返向宣和廢熱鍋爐鉏成,并連為整體,其總體鮚構(gòu)主要由受熱面內(nèi)件(膜式水冷壁)、環(huán)形空間及爐體承壓外殼組成。關(guān)鍵詞:氣化爐;鮚構(gòu);千煤粉中圖分類號(hào):TE969文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1006-8805(2005)050019-031前言為整體。全爐由氣化爐反應(yīng)器、激冷管、導(dǎo)管、氣煤炭資源在我國(guó)一次能源中占70%以上,煤體返向室及廢熱鍋爐組成。氣化爐的支承方式為化工具有廣闊的前景。煤氣化產(chǎn)生的合成氣(CO氣化反應(yīng)器底部座落在35m混凝土框架上,由于十H2)可用于生產(chǎn)合成氨、甲醇、城市煤氣、醋酸氣化爐系統(tǒng)整體的“柔性”要求,在廢熱鍋爐側(cè)采和發(fā)電等,是重要的基本化工原料。目前煤氣化用恒力彈簧吊架吊掛支承。技術(shù)主要有水煤漿氣化、干煤粉氣化,煤氣化等,2.1氣化反應(yīng)器其中水煤漿和干煤粉氣化工藝最具有發(fā)展前途主要由受熱面(膜式水冷壁)、環(huán)形空間及承而干煤粉氣化更具有對(duì)煤種適應(yīng)性廣、氣化溫度外殼組成,反應(yīng)器內(nèi)件的總體結(jié)構(gòu)為水冷壁形高、耗氧量少、單臺(tái)設(shè)備(氣化爐)能力大、有效氣式。用沸水冷卻的膜式水冷壁安裝在承壓外殼產(chǎn)量高、環(huán)保效果好等特點(diǎn)。內(nèi),氣化過程實(shí)際發(fā)生在膜式水冷壁圍成的腔內(nèi)2000t/d投煤量的干煤粉氣化爐,以固態(tài)干氣化壓力由承壓外殼承受。在膜式水冷壁與承壓煤粉為原料,采用“非催化部分氧化”法制合成氣,外殼之間的是環(huán)形空間,主要用于放置水蒸汽的國(guó)內(nèi)在建的裝置有5套以上,中國(guó)石化集團(tuán)寧波輸出、輸入管線及集箱管、分配管。另外,環(huán)形空工程有限公司承建了其中3套,用于合成氨“煤代間也便于膜式水冷壁與承壓外殼的連接安裝及其油”技術(shù)改造的氣化裝置。以后的檢查與檢修。于煤粉、氧氣及蒸汽的混合物流經(jīng)粉煤燃燒氣化反應(yīng)器膜式水冷壁的結(jié)構(gòu)為管子-翅片器噴入氣化爐反應(yīng)器內(nèi),在4.2MPa的操作壓力、管子的圓筒結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)通過上部錐體通往激冷1500~1700℃的操作溫度范圍內(nèi)發(fā)生非催化部分區(qū),其下部也連著一個(gè)錐體作為燃燒室的底部,錐氧化化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生粗合成氣(CO+H2)。出氣體中心開孔,供液態(tài)熔渣下落通過。筒體下半部化爐反應(yīng)器的粗合成氣溫度約為1500℃,用進(jìn)入均勻分布4個(gè)燒嘴口并帶有冷卻器氣化爐頂部的循環(huán)氣體激冷冷卻至900℃后,經(jīng)氣化爐按流態(tài)排渣爐的原理進(jìn)行操作。為了導(dǎo)管進(jìn)入廢熱鍋爐(合成氣冷卻器)進(jìn)一步換熱冷確保流態(tài)排渣,氣化室內(nèi)腔采用耐熱錨固釘加強(qiáng)卻,并過熱中壓蒸汽及產(chǎn)生飽和中壓蒸汽的陶瓷纖維耐火材料內(nèi)村。干煤粉氣化爐包括氣化反應(yīng)器、導(dǎo)管及廢熱在氣化爐操作過程中,由于陶瓷材料良好的鍋爐(即合成氣冷卻器),在總體結(jié)構(gòu)上主要由內(nèi)件和爐體承壓外殼組成,如圖1所示。中國(guó)煤化工2技術(shù)特點(diǎn)CNMHG肅省天水市人.1988年上大學(xué)化工機(jī)與設(shè)備專業(yè),獲工學(xué)學(xué)士學(xué)在干煤粉氣化裝置中,氣化爐的氣化反應(yīng)器位?，F(xiàn)就職于中國(guó)石化集團(tuán)寧波工程有限公司,從事化工設(shè)和廢熱鍋爐通過導(dǎo)管、氣體返向室連接在一起成備及工業(yè)爐的設(shè)計(jì),任設(shè)備室主任,高級(jí)工程師。石油化工設(shè)備技術(shù)05年磚絕熱層,它的運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng),粉煤燒嘴操作壽命長(zhǎng),可單爐運(yùn)行,不需要備用爐,可靠性高氣體返向室組件2.2激冷管、導(dǎo)管激冷管及導(dǎo)管主要由受熱面(膜式水冷壁)和環(huán)形空間組成,導(dǎo)管也為水冷壁形式。用沸水冷導(dǎo)管組件卻的膜式水冷壁安裝在承壓外殼內(nèi),粗合成氣流此經(jīng)膜式水冷壁圍成的腔內(nèi),氣化壓力由承壓外殼承受。在膜式水冷壁與承壓外殼之間的是環(huán)形空間,主要用于放置水、蒸汽的輸出、輸入管線及集激冷管箱管、分配管。另外,環(huán)形空間也便于膜式水冷壁與承壓外殼的連接安裝及其以后的檢查與檢修。廢熱鍋爐激冷區(qū)采用高合金奧氏體鋼,而激冷管則采用鐵素體材料。激冷管與中壓水、蒸汽系統(tǒng)聯(lián)系在一起,管子翅片管子式的結(jié)構(gòu)。氣化反應(yīng)導(dǎo)管包括由冷卻管制成的一個(gè)彎曲段和一個(gè)器組件直段,屬于中壓水、蒸汽系統(tǒng)的一部分,都采用鐵素體材料制成的特種“Ω”管結(jié)構(gòu)。導(dǎo)管的下半部設(shè)有用耐熱錨固釘加強(qiáng)的保護(hù)襯里。激冷管和導(dǎo)管都是獨(dú)立的部件,作為中壓水、蒸汽系統(tǒng)的一部分,有各自的進(jìn)口和出口管道2.3氣體返向蜜氣體返向室由作為導(dǎo)管延伸部分的入口支管和返向室組成,合成氣在此轉(zhuǎn)向,流到合成氣冷卻器的受熱面上,頂罩設(shè)計(jì)成帶冷卻的蛇形管結(jié)構(gòu)該冷卻系統(tǒng)從返向室通過循環(huán)系統(tǒng)的進(jìn)料管和出圖1氣化爐總體結(jié)構(gòu)示料管分別供給。入口支管、返向室和頂罩由鐵素耐溫性及冷卻膜壁的作用,會(huì)形成一定厚度的渣體材料制成,組成中壓水、蒸汽回路。入口支管和層渣層覆蓋內(nèi)腔的內(nèi)表面并且變得堅(jiān)硬。渣層返向室壁采用管子翅片管子式的結(jié)構(gòu)形成的膜將保護(hù)內(nèi)腔壁免受熔渣的影響。熔渣在2.4廢熱鍋爐氣化過程中形成,沿著內(nèi)壁往下走,最后通過底部廢熱鍋爐(合成氣冷卻器)整體為水管式,包的開孔排出括膜式水冷壁、多層環(huán)管束、環(huán)形空間和承壓外氣化反應(yīng)器的底部設(shè)置一個(gè)冷卻錐體,在該殼。其內(nèi)件也為膜式水冷壁結(jié)構(gòu),膜式水冷壁用錐體與渣池內(nèi)件之間設(shè)有熱裙,這樣可以保護(hù)壓沸水冷卻,它隔絕了高溫合成氣與承壓外殼之間力容器免受高溫的損壞。高溫區(qū)位于燃燒室開孔的直接接觸的底部。冷卻熱裙由特種“Ω”管( Super Omega)合成氣的冷卻在多層環(huán)管束內(nèi)外進(jìn)行,合成組成,形成平的內(nèi)表面。氣走膜式水冷壁及多層環(huán)管束圍成的管間,水、蒸氣化反應(yīng)器內(nèi)件的膜式水冷壁提高了工藝過汽走多層環(huán)管束的管內(nèi)。共設(shè)置了三組多層環(huán)管程的效率,不需額外加入蒸汽反而副產(chǎn)中壓蒸束,即中壓蒸汽過熱器和兩組中壓蒸汽發(fā)生器,汽,同時(shí)也增強(qiáng)了工藝操作強(qiáng)度(因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)膜式組中國(guó)煤化工勺拆裝。廢熱鍋爐的水冷壁時(shí),考慮了超過設(shè)計(jì)條件的情況和操作干受莉CNMHG式結(jié)構(gòu),并把它們擾)。另外,膜式水冷壁在壁內(nèi)襯有一層耐火襯逐個(gè)好一更形展瞑壁,內(nèi)的水管為盤管式里,用“以渣抗渣”方式保護(hù)膜式水冷壁不受侵蝕。形成不同直徑的圓柱體,并嵌套在一起,由支承結(jié)與其他結(jié)構(gòu)形式的氣化爐相比,由于不需要耐火構(gòu)固定,允許每個(gè)圓柱體向下自由膨脹。第26卷第5期郭文元,大型干煤粉氣化爐的技術(shù)特點(diǎn)中壓過熱器為整體翅片管式,由高合金鋼制問的焊縫;成。兩臺(tái)中壓蒸發(fā)器管束和環(huán)繞壁受熱面,由鐵黃金焊縫c:廢熱鍋爐組件與氣體返向室組素體材料制成,為管子翅片管子式結(jié)構(gòu)件之間的焊縫所有的管束有各自的水、蒸汽回路及各自的各組件組裝及吊裝程序:黃金焊縫b在現(xiàn)場(chǎng)連接管線。地面首先進(jìn)行焊接及組裝,使導(dǎo)管組件與氣體返2.5氣化爐內(nèi)件的清潔除灰系統(tǒng)向室組件成為一聯(lián)合組件,該聯(lián)合組件的吊裝質(zhì)由于氣化爐系統(tǒng)內(nèi)有飛灰顆料存在,氣化爐量為318t;吊裝氣化反應(yīng)器組件并安裝就位;吊內(nèi)件可能會(huì)結(jié)垢,熱污垢容易產(chǎn)生在合成氣冷卻裝廢熱鍋爐組件;吊裝導(dǎo)管與氣體返向室的聯(lián)合器的受熱面管束上,從而導(dǎo)致冷卻效果的明顯降組件;組焊黃金焊縫a及c并檢驗(yàn)、熱處理合格;低。所有內(nèi)件圓筒體上(除氣化爐反應(yīng)器外)全部安裝廢熱鍋爐恒力彈簧吊架并使廢熱鍋爐就位;裝備有氣動(dòng)敲擊器,通過敲擊器的振打作用充分組裝黃金焊縫a及c處內(nèi)件的膨脹節(jié)連接清潔受熱面3主要技術(shù)特性氣動(dòng)操作的敲擊器對(duì)受熱面進(jìn)行脈動(dòng)敲擊,干煤粉氣化爐外殼的主要技術(shù)特性見表2;帶沉淀物的受熱面被聲波加速到一定程度后,沉內(nèi)件的主要技術(shù)特性見表3。淀物被抖落下來。敲擊作用需要的能量由安裝在表2氣化爐外殼主要技術(shù)特性容器外部的氣動(dòng)敲擊圓筒體提供,通過壓力密封和動(dòng)力傳送系統(tǒng)送到受熱面,為防止脈動(dòng)傳輸對(duì)檢驗(yàn)及驗(yàn)收規(guī)范B3解壓力容都應(yīng)力分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)受熱面可能引起的損壞把一帶有冷卻裝置的砧設(shè)計(jì)壓力P4形板焊在受熱面上。設(shè)計(jì)溫度/C350,其中蒸汽過熱段450、SC出口3802.6氣化爐內(nèi)件與外殼的組裝主體材SA387G,cL.2/IN825+sA387G.1l.2按氣化爐內(nèi)件的交貨狀態(tài)及組裝要求,制造304L+SA387Gr.11CL,2廠進(jìn)行內(nèi)件與外殼的組裝,組裝分四大組件即氣氣化爐及激冷管:ID4630/ID3020×30900化反應(yīng)器組件、導(dǎo)管組件、氣體返向室組件及廢熱導(dǎo)管:ID3020主要規(guī)格/mm氣體返向室:ID1870×285/ID3400鍋爐組件。廢熱鍋爐;ID3400×40500在制造廠完成內(nèi)件與相應(yīng)外殼的組裝后,四個(gè)組件的最大主體尺寸及組裝質(zhì)量見表1。表3氣化妒內(nèi)件主要技術(shù)特性設(shè)計(jì)、制造表1四大組件最大主體尺寸及組裝質(zhì)量德國(guó) AD- Specifications“ Merkblatter”檢驗(yàn)及驗(yàn)收規(guī)范組件名稱最大主體尺寸/m內(nèi)件質(zhì)/組裝后質(zhì)景/設(shè)計(jì)壓力MPa5.2氣化反應(yīng)器組件鮞,1/,82×318.4設(shè)計(jì)溫度/℃300,蒸汽過熱段最高操作溫度860導(dǎo)管組件∮3.3/5.5×16主體材質(zhì)DIN1.7335/DIN2.5848氣體返向室組件3.82/6.0×12氣化爐及激冷管:ID2300/D1019×24700廢熱鍋爐組件p3.54×4013.5管:ID1432×12300由表1可以看出,四個(gè)組件均為超寬(高)超主要規(guī)格/m氣體返向室1D731122廢熱鍋爐:ID1783×(19450+19100)重的運(yùn)輸大件,存在一定的運(yùn)輸難度,但通過盡量減少陸路運(yùn)輸,憑借水路運(yùn)輸可運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)。4結(jié)語由于氣化反應(yīng)器、導(dǎo)管、氣體返向室及廢熱鍋煤氣化是“煤代油”、“煤制油”等制取合成氣爐在操作時(shí)是一連通的整體,因此必須在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)工藝的關(guān)鍵步驟,從我國(guó)能源結(jié)構(gòu)和能源安全的行組焊。現(xiàn)場(chǎng)組焊有3條環(huán)焊縫(俗稱為“黃金焊角度縫”),見圖1,它們分別是:成氨中國(guó)煤化工氣化技術(shù)以滿足合黃金焊縫a:氣化反應(yīng)器組件與導(dǎo)管組件之技CNMH干煤粉氣化工藝而干煤粉氣化爐作間的焊縫;為煤氣化工藝的核心設(shè)備,與其他形式的氣化爐黃金焊縫b:導(dǎo)管組件與氣體返向室組件之相比,其技術(shù)具有顯著的特點(diǎn)。