烧嘴罩泄漏导致壳牌气化炉停车的过程分析与预防措施经验分析

烧嘴罩泄漏导致壳牌气化炉停车的过程分析与预防措施经验分析

崔天龙

呼伦贝尔金新化工有限公司     内蒙古呼伦贝尔    021000

摘要：在壳牌气化炉实际运行过程中，烧嘴罩的泄漏是导致气化炉停车的重要因素之一，会对气化炉的实际运行效益产生影响。因此，需要对烧嘴罩的泄漏问题进行分析。利用科学合理的方式判断烧嘴罩的泄漏原因，采取科学措施进行预防，避免烧嘴罩泄漏导致壳牌气化炉停车。

关键词：烧嘴罩泄漏；壳牌气化炉停车；故障分析；预防措施

1引言

壳牌煤气化工艺作为世界上比较先进的煤气化工艺类型，是一种煤气化属的气流床气化工艺。在该工艺运行中，煤粉和氧气在加压情况下流进气化炉，在短时间内可以进行升温、裂解、燃烧和转化，完成一系列物理化学过程后，气化炉会生成一氧化碳和氢气。烧嘴系统工艺流程见图1。

图1 气化炉烧嘴系统

在本次研究过程中，主要以呼伦贝尔金新化工有限公司原料和产品结构调整技术改造项目煤气化装置壳牌煤气化技术为主进行研究。该气化技术为干粉煤气化下行激冷流程，通过氮气和二氧化碳输送煤粉，气化压力为4.0MPa。对气化装置的实际运行情况进行分析，发现烧嘴罩存在泄漏问题。烧嘴罩泄漏问题会导致壳牌气化炉停车。因此，需要对具体的原因进行分析，并用合理的预防措施避免气化炉停车。

2烧嘴罩泄露导致壳牌气化炉停车分析

2.1烧嘴罩泄露导致壳牌气化炉停车问题分析方法

在分析烧嘴罩泄漏问题时，需要从以下角度出发：

（1）根据煤渣系统对烧嘴罩的泄漏情况进行判断。如果煤种和气化炉的运行工况比较稳定，但是煤渣系统产生的渣块比较大，破渣机油压波动也比较大，气化炉的炉温出现明显的偏低情况，但是无法查找具体原因，渣水密度降低，气化炉的转化效率提高，对相关经验进行总结，可以初步判断汽化炉水冷壁出现泄漏问题。但是这无法确定是否为烧嘴罩泄露，也无法对具体的泄漏量进行确定。因此，在判断过程中需要从宏观角度出发进行分析，对气化炉的水冷壁漏水情况进行研究。这种判断方法具有一定的局限性，无法提供明确的解决思路[1]。

（2）通过合成气组分判断是否泄露。如果在气化炉运行过程中，炉温过高，且二氧化碳与甲烷的含量不断上升时，可以判断气化炉烧嘴罩出现泄露情况。但是这种方法仅仅作为定性分析，无法对具体的泄漏量进行确定。

2.2烧嘴罩泄露原因分析

（1）烧嘴罩使用时间较长。根据壳牌气化炉的实际运行情况进行分析，每一个烧嘴罩的使用寿命为8000小时，如果烧嘴罩的使用期限比较长，超出或者临近使用寿命，其可能会出现泄漏情况。

（2）煤质变化对气化炉工况产生影响。在壳牌气化炉运行时，每一次更换煤种都会存在一定风险，在操作过程中需要尽可能适应煤质的变化情况。单一煤种最少使用7天才能够保持工况的稳定性，并且煤中灰分波动必须保持在6%以内，灰熔点的波动要保持在100℃之内。如果气化炉本身处于长期高负荷运行状态，煤种供应和配比不稳定，可能会导致灰分升高，渣层增厚，煤粉热值波动会使气化炉出现明显的反应温度波动情况。渣流动性波动也会明显上升。根据壳牌气化炉的相关说明，灰分上升，熔灰点也会上升。如果不及时对氧碳比、石灰石的加入量进行调整，会导致反应时的温度下降，渣的黏性上升，渣层增厚。这也是导致烧嘴罩泄漏的主要原因[2]。

（3）烧嘴罩冷却水管被堵塞。在烧嘴罩运行过程中，冷却水管线的入口限流板孔径为4.5～5毫米。如果有杂物进入汽包循环水，可能会进入烧嘴罩的冷却水管线，冷却水管线被堵塞后，烧嘴罩冷却水流量会出现降低，烧嘴罩会超温而损坏。

3预防烧嘴罩泄露导致气化炉停车的措施

3.1确保烧嘴罩累计使用时长不超过设计时长

（1）根据气化炉检维修计划，确保在下一个长周期运行期间烧嘴罩不超过设计使用时长8000小时。若超过，无论是否有损坏，都需要更换新烧嘴罩。

（2）每次停气化炉检修都需要对烧嘴罩进行外观检查及壁厚检测，如果烧嘴罩出现翻渣情况，需要对烧嘴罩进行壁厚及裂纹检测，有问题的烧嘴罩进行更换。
3.2控制渣层厚度稳定
    定期对入炉煤组分进行取样分析，根据入炉煤灰分变化，第一时间调整石灰石添加量，保证渣的流动性，稳定渣层厚度。分析频率可设定为每周两次，灰分波动较大时可增加分析频率，每天一次或者每天两次分析。
    如果入炉煤灰分偏高，气化炉渣层偏厚，为保证渣层厚度稳定，应提高石灰石添加量，提高渣的流动性，防止烧嘴罩渣层过厚出现翻渣而损坏的情况。同时上调氧煤比，此时气化炉热负荷偏低，最低不要低于2.4MW为宜，甲烷也会降低，最低不要低于150ppm为宜。
    如果入炉煤灰分偏低，气化炉渣层偏薄，为保护烧嘴罩不被高温烧坏，应下调石灰石添加量，最低0.2t/h ,甚至中断添加，同时下调氧煤比，此时甲烷会上涨，不超过800ppm为宜，热负荷也会上涨，不一般高于3.6MW为宜。
3.3防止烧嘴罩冷却水管堵塞

（1）保证汽包锅炉水水质稳定，通过磷酸盐加药系统控制系统水质PH控制在9.2-10、电导率小于100us/cm（一般稳定在20-40us/cm），并通过连续排污和间断排污管线排出水汽系统中杂质，保证锅炉水水质正常，

（2）每次停车检修后需对四个烧嘴罩管线进行水流量测试，保证每根管道流量正常。

（3）烧嘴罩更换过程中要专业人员严格按照规范作业，在拆书烧嘴罩时，必须使用专用工具，并通过红外对中仪完成轨道与烧嘴罩同心度调整，完成调整后立即抽出烧嘴，避免影响对中结果。在烧嘴罩安装时，也需要先对中保证烧嘴罩安装质量。对烧嘴调整垫环进行处理时，需要先标记调整垫环的方向与正反面，防止安装中出现偏差。在法兰环以及内部管口调整时，也需要做好标记。

3.4其他监控措施

为稳定汽化炉工况，防止烧嘴罩损坏，应定时对一些重要参数进行数据分析，监控参数变化，出现偏离及时分析原因，调整汽化炉工况。还需要及时取渣样，通过渣形外观判断汽化炉反应温度进行直观判断，对实际情况进行检查并调整参数，防止气化炉温度出现较大波动。

结束语

总而言之，在壳牌气化炉运行过程中需要对烧嘴罩的整体运行情况进行严格控制，加强烧嘴系统日常检修工作，防止烧嘴罩损坏而出现泄漏，进而引发壳牌气化炉停车。在实际控制中，需要从气化炉的具体运行工况出发对烧嘴系统的运行情况科学把握，对影响气化炉运行稳定性的各项因素进行控制。

参考文献：

[1]庞岩峰，张海兰.壳牌气化炉开工烧嘴点火故障分析及预防措施[J].矿业装备, 2021, 000(006):242-243.

[2]王涛.壳牌气化炉嘴罩烧损原因及对策[J].化学工程与装备, 2022(10):2.

[3]陈凯.壳牌气化炉烧嘴罩烧损原因分析及对策研究[J].云南化工,2021,48(7):142-145.