杜 超

(同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司，山西 大同 037000)

引 言

基于節(jié)能環(huán)保的生產(chǎn)背景，工業(yè)領(lǐng)域積極探索如何提高能源利用率，減少能源損耗的方法，獲得了不錯的成效。其中，殼牌煤氣化裝置的研發(fā)和應(yīng)用，具有廣闊的前景。殼牌煤氣化不僅能源轉(zhuǎn)化率高，而且煤耗低，不會產(chǎn)生廢棄物料外排的情況，是企業(yè)產(chǎn)業(yè)升級的主要方向。但是，殼牌煤氣化裝置應(yīng)用時，常見腐蝕問題，影響著其效能的發(fā)揮，因此要采取有效的措施，做好防范和應(yīng)對。

1 殼牌煤氣化工藝分析

從技術(shù)組成來說，殼牌煤氣化工藝包括氣化主裝置單元和公用工程單元，各7個。其中，主裝置具體包括磨煤系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)和煤粉加壓系統(tǒng)等。工藝流程如圖1所示。在實際應(yīng)用中，干煤粉通過磨碎處理、干燥處理和加壓處理后，由工藝燒嘴運行，將其送入氣化爐內(nèi)，并且和氣汽混合物發(fā)生氧化反應(yīng)。實現(xiàn)氣化的條件：1) 溫度條件為1 400 ℃～1 600 ℃；2) 壓力條件為3.0 MPa～4.1 MPa。經(jīng)過反應(yīng)后，產(chǎn)生的合成氣，處于氣化爐出口位置時，受到激冷氣壓縮機激冷的作用，冷卻到900 ℃，再進入到合成氣冷卻器內(nèi)，利用廢熱鍋爐，進行熱量的回收處理。完成上述工藝后，進入到除灰和干法除塵以及濕法洗滌的環(huán)節(jié)，通過凈化處理后，產(chǎn)生合成氨以及甲醇等系列產(chǎn)品。

圖1 殼牌煤氣化工藝流程

2 殼牌煤氣化裝置的常見腐蝕原因分析

2.1 激冷氣壓縮機腐蝕的原因

為研究腐蝕產(chǎn)生的原因，提取腐蝕產(chǎn)物進行分析，發(fā)現(xiàn)腐蝕化合物很多，包括FeS和各類硫化物等。對其進行深入分析，獲得腐蝕的原因：1) 使用的原料煤中，含有氯元素和硫元素等，經(jīng)過高溫合成后，很容易產(chǎn)生各類腐蝕物質(zhì)，如，H2S和HCl等，經(jīng)過循環(huán)輸送后，會造成壓縮機的腐蝕問題。2) 在裝置入口位置，運用濕法工藝和干洗除塵，經(jīng)過洗滌處理后，極易產(chǎn)生冷熱氣體混合。若其溫度沒有超過200 ℃，極易使得氯化銨產(chǎn)生露點腐蝕。3) 當(dāng)殼牌煤氣化裝置停開車時，或者停車期間，機組中的壓縮機，其溫度會出現(xiàn)突然降低的情況，使得部分水蒸氣出現(xiàn)冷凝的情況，使得局部產(chǎn)生液相環(huán)境，為腐蝕問題的發(fā)生營造了“良好的環(huán)境”，造成各類腐蝕問題。4) 壓縮機設(shè)備的原材料，以碳鋼或不銹鋼材質(zhì)為主，對氯離子很敏感，極易引發(fā)氯化物的點腐蝕問題，或者晶間腐蝕問題，在有水環(huán)境中，極易產(chǎn)生碳酸物質(zhì)。此環(huán)境下運行，使得壓縮機系統(tǒng)極易被腐蝕，進而影響氣化裝置運行效果，使得循環(huán)系統(tǒng)出現(xiàn)腐蝕泄漏的情況。除此之外，裝置運行產(chǎn)生的各類腐蝕物，經(jīng)過長時間堆積后，極易堵塞管道，引發(fā)結(jié)垢問題，使得裝置產(chǎn)生故障，氣化爐出現(xiàn)聯(lián)鎖跳車，進而造成安全運行事故[1]。

2.2 合成器洗滌時的腐蝕原因

從工藝運行實際來說，濕法洗滌較為常用，也是影響設(shè)備能否正常作業(yè)的主要原因，是產(chǎn)品質(zhì)量衡量的主要依據(jù)。通過系列調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，很多企業(yè)使用的煤氣化裝置，常見洗滌腐蝕問題，不利于后續(xù)裝置正常運行，極易產(chǎn)生安全問題和穩(wěn)定問題，甚至很多裝置因為此問題已經(jīng)停止生產(chǎn)?？偟膩碚f，煤氣化裝置使用中，洗滌腐蝕問題的預(yù)防和有效處理，具有急迫性。經(jīng)過深入分析了解，洗滌塔很多是因為堿腐蝕，或氯化物結(jié)晶造成的腐蝕問題，處理難度大，采取傳統(tǒng)的物理方法，無法徹底解決，多采取低壓蒸汽的方法，對形成的污垢進行清除處理。從形成的原理來說，堿垢的產(chǎn)生，很多是由于NaOH堿溶液比較多，使得碳鋼材料在電化反應(yīng)下被腐蝕，在洗滌器內(nèi)形成了結(jié)垢，降低了洗滌性能。在實際應(yīng)用的過程中，若堿量把控不到位，處于高溫環(huán)境下運行，極易使得碳鋼出現(xiàn)堿脆的問題。除此之外，當(dāng)裝置處于作業(yè)狀態(tài)時，洗滌塔底部位置、管道的豎直段等位置，極有可能產(chǎn)生泄漏情況。若產(chǎn)生泄漏問題，用肉眼無法精準觀察，長期積累，在小孔周圍極易產(chǎn)生晶體狀物質(zhì)，也就是氯離子晶間腐蝕[2]。

3 殼牌煤氣化裝置常見腐蝕的處理措施

3.1 防止不銹鋼氯離子腐蝕的措施

通過腐蝕問題的分析，為減少煤氣化裝置使用中的腐蝕問題，防止不銹鋼氯離子腐蝕，要結(jié)合腐蝕問題產(chǎn)生的機理，采取相應(yīng)的措施。從實際應(yīng)用效果來說，以下措施具有應(yīng)用價值：1) 推廣應(yīng)用應(yīng)力腐蝕材料。基于應(yīng)力腐蝕機理，對不銹鋼材料腐蝕，有著極大影響的因素，具體是氯離子的溫度以及含量。依據(jù)API技術(shù)報告結(jié)果顯示，若不銹鋼溫度高于60 ℃，那么氯離子含量將會增加，很有可能出現(xiàn)腐蝕問題，所以，對于長期處在高溫狀態(tài)下作業(yè)的鋼管，若想要避免其出現(xiàn)腐蝕，要優(yōu)選腐蝕材料。在配置煤氣化裝置時，盡量選擇奧氏體不銹鋼材料，或者雙相不銹鋼材料等。2) 積極應(yīng)用抗蝕孔材料以及縫隙腐蝕材料。就抗縫隙腐蝕性能來說，不銹鋼中Mo和Cr等含量，影響著其此性能。經(jīng)過耐點蝕當(dāng)量的計算，分析其抗縫隙腐蝕的能力。一般來說，耐點蝕當(dāng)量的數(shù)值越大，說明材料抗縫隙腐蝕的性能就越好。諸多元素中，N元素的影響很大。除此之外，雙相不銹鋼材料，其有著較強的抗氯離子腐蝕問題，并且具有較好的耐腐蝕和耐沖蝕等性能。綜合考慮經(jīng)濟性和安全性以及使用壽命等，氯離子含量比較高的管道，建議使用雙相不銹鋼材料[3]。

3.1 防止激冷氣壓縮機入口腐蝕的措施

對于此腐蝕問題，采取以下措施：1) 保護FeS致密層。一般來說，碳鋼內(nèi)部形成的FeS致密層，其發(fā)揮的作用，相當(dāng)于一層保護膜，在實際應(yīng)用中，能夠起到減緩工藝腐蝕速度的作用?；诖?，為降低腐蝕問題發(fā)生的幾率，在進行裝置停車和致密層檢查等的檢查時，必須要減少管道與大氣的接觸機會，實現(xiàn)氧氣的有效隔絕，最大程度上規(guī)避因為保護層被破壞出現(xiàn)蝕損斑。2) 在裝置停車期間，做好管線保護措施。當(dāng)停止運行時，要對飛灰過濾器裝置和洗滌器的管道進行清掃，去除N2，避免合成氣中含有的腐蝕性物質(zhì)給裝置造成影響，如，CO2和H2S等，以免產(chǎn)生積灰的情況，最大程度上排除冷凝水和腐蝕氣體，確保氣化爐吹掃系統(tǒng)可以正常作業(yè)。當(dāng)停車后，還需要注意的是，必須保證管道具有充足的惰性氣體保護，以及不錯的密封效果，保證運行環(huán)境干燥。3) 對洗滌塔以及洗滌器在補水pH值，要做好相應(yīng)的檢查，使其處于正常的使用狀態(tài)下，避免管線長期運行，出現(xiàn)雜質(zhì)累積的情況，或者出現(xiàn)腐蝕問題。對于pH值的把控，盡量處于7～8。除此之外，對除沫器設(shè)備，要進行運行性能的檢查，看是否正常，做好全面的把控[4]。4) 對脫水槽、排風(fēng)進口、排風(fēng)出口位置的腐蝕，在進行防護時，要結(jié)合其特點采取針對性措施。對管線進行拌熱，達到水的露點溫度之上，避免管路上產(chǎn)生冷凝液。5) 對于除灰安全閥入口管線位置，其腐蝕問題的防范，使用熱CO2和熱N2，進行冷CO2的替換，開展吹掃作業(yè)。因為合成氣中難以避免會帶有一定量的氯化物以及H2S，尤其經(jīng)過洗滌后產(chǎn)生的合成氣，極易受到水蒸氣的飽和影響，若形成冷凝，極易引發(fā)腐蝕問題，所以必須要強化合成氣管線的保護，以免受到氯化物的影響，產(chǎn)生露點腐蝕問題。

3.2 合成氣洗滌腐蝕的應(yīng)對策略

3.2.1 做好堿量的控制

對于合成氣洗滌過程中產(chǎn)生的腐蝕問題，可采取的方式較多，其中效果最佳的為堿量控制。具體措施如下：1) 控制堿量。煤氣化裝置運行問題的防范，要從多個方面入手。采取抗堿腐蝕的計量器設(shè)備，開展精準測量，避免堿液添加量過多，引發(fā)堿垢問題。采取此措施，能夠有效應(yīng)對洗滌腐蝕問題。2) 煤氣化裝置開停環(huán)節(jié)，除了適合增加N2的加熱次數(shù)外，同時還需要做好洗滌塔的吹掃處理，結(jié)合裝置實際情況，合理增加吹掃的次數(shù)以及力度。在煤氣化裝置運行管理工作中，選擇適合的時間，做好管道中含有的腐蝕物清除，保證設(shè)備處于正常的使用狀態(tài)[5]。

3.2.2 合理控制工藝

煤氣化裝置腐蝕問題的防范和控制，要從工藝角度出發(fā)，采取有效的措施。在確保工藝正常運行的前提下，使用具有較強防腐蝕性能的緩蝕劑，延緩腐蝕問題產(chǎn)生的速度，提高抗腐蝕性能。除此之外，要做好各項工藝指標(biāo)的把控以及控制，優(yōu)選高質(zhì)量的材料以及設(shè)備工具，提高抗腐蝕性能水平。

3.3 加大防腐蝕技術(shù)的研究力度

從煤氣化裝置使用實際來說，腐蝕問題是長期困擾企業(yè)的難點，需要加大防腐蝕技術(shù)的研究力度，提出有效的防腐蝕方法和手段，進而有效解決。這需要充分調(diào)動一線作業(yè)人員的創(chuàng)新積極性，使其能夠注重觀察，了解腐蝕問題產(chǎn)生的原因，采取相應(yīng)的技術(shù)措施加以應(yīng)對，提高防腐蝕整體效果。在生產(chǎn)管理工作中，發(fā)揮激勵機制的作用，調(diào)動相關(guān)人員的研究動力，使其從工藝角度出發(fā)，對各個環(huán)節(jié)產(chǎn)生的腐蝕問題，進行深入探索，總結(jié)應(yīng)對措施[6]。

4 結(jié)語

綜上所述，煤氣化裝置常見的腐蝕問題，主要出現(xiàn)在激冷氣壓縮機以及合成器洗滌時，若想有效應(yīng)對此問題，要貫徹精準處理的原則，最大程度上保障裝置運行的效益。本文結(jié)合問題實際，提出了防止不銹鋼氯離子腐蝕的措施、防止激冷氣壓縮機入口腐蝕的措施及合成氣洗滌腐蝕的應(yīng)對策略。