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(shù)有限公司的專利技術(shù)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(chǎn)裝置中的首次應(yīng)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(jīng)加壓與氧氣、蒸汽混合后在氣化室內(nèi)燃燒并制得粗合成氣，燃燒產(chǎn)生的熱量經(jīng)爐膛內(nèi)的盤管與脫鹽水進行換熱并副產(chǎn)中壓蒸汽。氣化爐下部為激冷室，燃燒后生成的熔融狀態(tài)灰渣與粗合成氣經(jīng)激冷水激冷后進入激冷室，粗合成氣經(jīng)激冷環(huán)、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(jīng)激冷環(huán)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(dǎo)出系統(tǒng)；冷卻形成的黑水連續(xù)送至黑水處理系統(tǒng)回收熱量，并對水循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)水的含固量進行控制。在實際運行過程中，該氣化爐出現(xiàn)的問題及采取的相應(yīng)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(dǎo)致爐壁局部溫度過高；②急于開車而未按烘爐曲線升溫，導(dǎo)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(zhì)因高溫蠕變而產(chǎn)生裂紋；④在氣流長時間沖刷下，耐火澆注料變薄，導(dǎo)致對盤管保護不足；⑤脫鹽水水質(zhì)存在問題，爐管內(nèi)壁出現(xiàn)結(jié)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(nèi)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(wù)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(jù)壁內(nèi)結(jié)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(fù)始，無法確定工作量和檢修工期。②由于作業(yè)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(xié)調(diào)交叉作業(yè)，影響檢修進度。④檢修不徹底，未發(fā)現(xiàn)的隱患開車后隨時可能出現(xiàn)泄漏。

1.2 激冷環(huán)燒毀

激冷水進入下降管頂部的激冷環(huán)，一部分激冷水通過激冷環(huán)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(huán)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(fā)生變形、燒穿。

1.2.1 激冷環(huán)燒毀的原因

在高溫環(huán)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(huán)大法蘭的環(huán)隙、激冷環(huán)上下半環(huán)管中的旋流板中發(fā)生結(jié)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(huán)噴水孔和布水環(huán)間形成部分堵塞而斷水，導(dǎo)致激冷環(huán)下環(huán)管部分燒損或布水環(huán)燒損。其根本原因是激冷水水質(zhì)控制不理想或過濾裝置失效所致，應(yīng)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(shè)備。

1.2.2 激冷環(huán)檢修中存在的問題

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

在實際使用過程中，激冷環(huán)布水環(huán)有2處因結(jié)渣而嚴重堵塞，造成激冷環(huán)下半環(huán)管和布水環(huán)燒毀、下降管鼓包變形嚴重。按慣例，需更換激冷環(huán)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(huán)、激冷環(huán)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(fù)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(qū)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(nèi)部焊接以保證焊接質(zhì)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(shù)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(yù)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(huán)檢修方案的改進

借助外來技術(shù)，采用外科手術(shù)方法開挖激冷環(huán)堵塞部位對應(yīng)的進水腔，以清理結(jié)渣；上下半環(huán)管堵塞部位切開清洗疏通，然后焊接恢復(fù)；開挖其他部位的進水腔進行檢查，確保無堵塞，使激冷環(huán)恢復(fù)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(jié)語

由于檢修任務(wù)明確，使檢修效率得到大幅提高。改進檢修方案并改變作業(yè)程序后，減少了各施工隊伍之間的協(xié)調(diào)和銜接環(huán)節(jié)，減輕了澆注料剔除的工作量，減少了試壓查漏的次數(shù)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(yè)變?yōu)榕苛魉鳂I(yè)，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(huán)檢修時開挖激冷環(huán)進水腔、半環(huán)管與布水環(huán)，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(huán)，使舊激冷環(huán)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。