渣油气化炉烧嘴及管线的安全操作与维护

2010年2月大龟肥Feb. 2010第33卷第1期Large Scale Nitrogenous Fertilizer IndustryVol.33 No.1渣油气化炉烧嘴及管线的安全操作与维护.李波(中国石油吉林石化公司化肥厂,吉林, 132021)摘要通过对渣油气化炉烧嘴及管线容易出现的故障进行分析,提出烧嘴安全操作维护应注意的事项，对气化炉管线逆止阀维护及氧气管线材质升级提出建议。关键词烧嘴回火逆止阀氧气管线材质1概述合成氨装置自2003年投产以来,因为各种原渣油气化炉有双流道烧嘴和三流道烧嘴,目.因气化炉烧嘴及其管线发生过爆管及过热等事故前国内渣油制氨厂“大部分采用双流道烧嘴。中国3起,统计见表1。石油吉林石化公司化肥厂合成氨装置渣油气化炉氧气汽一置采用德士古技术,烧嘴为三流道烧嘴。三流道烧嘴主要特点是:①负荷适应范围大,为50% ~140%，由于内喷头、外喷头端部齐平,能适应负荷的变动而无须调节喷嘴的空间,操作方便;②三流氧饱郑床二--冷却水道烧嘴出口流从中心管依次为氧气- -蒸汽、渣油一蒸汽 氧气-蒸汽,物流在烧嘴出口湍流形成旋涡相互剪切交叉,再靠氧一蒸汽与油一蒸汽的速度差,使3种物流充分混合并使渣油均匀雾化。烧嘴结构如图1。.图1烧嘴结构示意表13次事故的情况统计时间.事故结果事故原因2003-06-091气化炉中心氧管线爆管1*气化炉中心氧流量调节阀失电关闭，但中心氧蒸汽吹扫切断阀未打开.炉内煤气回火,中心氧管受热变形,强度降低,爆管2003-12-312*气化炉蒸汽管线爆管|"气化炉高压蒸汽外界原因中断，气化炉蒸汽流量低低联锁不好用.气化炉未停车,炉内煤气回火,造成气化炉蒸汽管线过热爆管200606-032*气化炉烧嘴烧损,氧管线变形仪表PIC系统断电,DCS通讯中断,气化炉烧嘴冷却水出入口阀关闭，造成烧嘴烧损,氧管线过热变形为保证气化炉正常生产,针对发生的3起事另一侧的现象,其原因除炉砖损坏导致外,就是烧故并吸取兄弟单位生产经验教训，总结分析了渣嘴 各流道不同心造成火焰向-侧偏流所致。三流油气化炉烧嘴及其管线容易出现的故障,提出了道烧嘴的外喷头与中喷头环缝间隙为6.58mm土安全操作维护上应注意的事项。0.33mm,中喷头与内喷头环缝间隙为10.48mm士2气化炉烧嘴花”20102-01。中国煤化工林省吉林市人,工程定期对气化炉烧嘴进行维修,烧嘴生产出现师.1994|YHC N M H G任中国石油吉林石异常时要及时进行调节。化公司化肥厂合成氨车间设备主任。联系电话: 043263972282;气化炉运行中会出现炉壁--侧温度明显高于E-mail: jh_ Lbol @ petrochina. com. cn。第1期李波. 渣油气化炉烧嘴及管线的安全操作与维护;70.05mm,各环缝间隙公差要求非常严格,如超差成管线或烧嘴过热爆管，这与氧气、渣油、蒸汽则会造成氧气向一侧偏流,使得该侧炉壁温度偏三物料人炉管线逆止阀不严密有很大关系。气化高,对气化炉安全运行不利,同时也会造成烧嘴损炉突然跳车，如果物料入炉逆止阀不严密，会造坏。调整各流道环缝间隙的方法,首先要检查各成炉内1200~ 1350C的煤气回火反窜到人炉管线流道管线直线度是否合格,如果弯曲则需要校直，内，导致管线过热，严重时管线或烧嘴爆炸着否则不能保证各流道同心。其次是调整各流道连火。为避免此类事故发生，每次停炉检修时都要接法兰间隙,通过调节紧固螺栓预紧力来保证各对三物料的逆止阀进行拆检、试压，保证其严密流道喷头同心。性。另外，靠近气化炉的最后一道氧气逆止阀材气化炉投料后炉壁上部出现超温现象,是因质最好选用耐高温的Inconel 600合金，这样可以投料后操作压力变化,烧嘴火焰不稳定,造成黑区防止因逆止阀高温变形造成阀门不严密。和刚性火焰长度变化,气化炉烧嘴火焰黑区短,火人气化炉氧气管线材质及壁厚等级要升级。焰靠近上部燃烧,使气化炉上部砖缝膨胀,气体窜如果气化炉氧气管线壁厚偏薄，管线则易变形、气,造成炉壁过热。解决办法是稳定压力,控制好破裂。人气化炉中心氧气管线直径为38. 1 mm,烧嘴氧油比,同时可以适当增加氧气的蒸汽配比，壁厚设计为3.68mm;人气化炉主氧气管线直径降低炉内反应温度。如果气化炉持续高温得不到为76.2mm，壁厚设计为5.49 mm。气化炉跳车，改善,就会造成烧嘴喷头烧损,出现端部圆周上1气化炉内气体反窜到氧气管线中，在高温气体作~ 2mm深度的锯齿形缺损,严重时深度可达5~用下，氧管线出现变形甚至破裂着火。2006年10mm,造成氧、渣油混合不均匀形成近路燃烧,加装置大修时，对气化炉中心氧管线及主氧管线进重气化炉炉壁超温,此时应停车对烧嘴进行检修。行了更换，管线壁厚分别提到7.14mm 和气化炉正常生产时,如果出现烧嘴冷却水温11.13mm。另外，气化炉氧气管线材质选择不度、压力突然变大,流量突然减小，以致气化炉跳当，管线也很容易出现裂纹。合成氨装置气化炉车的故障,一是烧嘴外喷头冷却夹套或冷却盘管氧管线运行3a，出现了2次氧管线爆裂和泄漏出现漏点,气化炉内煤气窜人烧嘴冷却水中,或者事故，这与氧管线选材不对也有关，原设计材质是烧嘴冷却水阀门突然关闭,烧嘴烧损。如果烧为321奧氏体不锈钢。对更换下来的氧管线进行嘴泄漏非常小,不会导致气化炉跳车,但从烧嘴冷观察表明，其外壁表面光滑无腐蚀裂纹等缺陷,却水一-氧化碳分析仪中可以观察到,应密切关注壁厚也没有变化。管线内壁着色检查发现，从蒸其发展。泄漏量大,如冷却水温、压力、流量三者汽人口到气化炉氧气入口间管线内壁，尤其是焊有两个达到联锁值则会引起气化炉跳车。把烧嘴道处存在着疏密程度不等的裂纹，个别地方还有从气化炉中抽出来,对气化炉端头及冷却盘管进腐蚀坑，而管线无蒸汽经过的部位内表面则光滑行清洗后用着色的方法可以看到外喷头断面或焊无腐蚀坑，也无裂纹。氧气管线在进人气化炉前道处有裂纹出现。小的裂纹可以打磨后进行修要配人一定量的蒸汽，发生裂纹及腐蚀坑的部位复,大的裂纹则需要更换损坏部件。而烧嘴冷却都是在加人蒸汽之后的氧管线，这说明裂纹的产水阀门突然关闭,后果就严重了,这会导致烧嘴烧生与蒸汽有直接关系。通过对氧管线进行显微组损,管线变形。织观察发现，裂纹是沿晶扩展，属于应力腐蚀裂为保证气化炉及烧嘴安全运行,烧嘴要定期纹。经分析认为，蒸汽中总是或多或少的存在检查维修。利用气化炉停车的时机,把烧嘴抽出C1-，而且高温的饱和蒸汽进人低温的氧气中将来,测各部间隙，检查喷头完好情况,通过着色的会发生少量的凝结，使Cl-停留于管壁并逐渐浓方法检查外喷头端面以及盘管有无裂纹,对缺陷缩，在应力作用下便发生应力腐蚀。可见321不要及时进行维修。锈钢不耐应力腐蚀，需要更换为抗CI-应力腐蚀的高中国煤化工困难的限制，暂3气化炉管线时把YHCNMHG氏体不锈钢应力严格检查氧气、渣油、蒸汽三物料入气化炉腐蚀的超低碳不仍钢3I0L,运行2a以来安全稳管线上逆止阀的严密性。气化炉内气体回火，造定。58 .2010年第33 卷4安全仪表5结束语气化炉的安全仪表联锁要100%投用,并保几次事故后,加强了对气化炉烧嘴及管线的证完好。合成氨装置烧嘴和管线的几次损坏都与操作管理,通过维护及改造,烧嘴使用寿命大大延安全仪表联锁不完好有关。当某些工艺参数出现长,运行6~8个月检修一次,安全生产上没有再异常时,应引起联锁跳车保护时,由于联锁未投用次出现事故。或者不完好,气化炉不能紧急停车,造成设备的损生产实践证明,气化炉突然跳车对烧嘴及管坏。吸取经验教训,对安全仪表联锁进行全面检线会造成很大损伤，因此避免气化炉跳车是保护查,优化了某些程序,保证了100%投用并完好。其安全运行的可靠保证。SAFE OPERATION AND MAINTENANCE OF BURNER/PIPELINE OFRESIDUE GASIFIERLi Bo( Chemical Ferilizer Plant, Jilin Petrochemical Co., CNPC, jilin, 132021)Abstract With the analysis of possibly-occurred failure of burner/ pipeline of residue gasifierissues to be noted in safe operation and maintenance of bumer were suggested, the maintenance ofcheck- valve on gasifler pipeline and upgrading of material for oxygen line also suggested.Key words: bumer, tempering, check-valve, oxygen line, material煤头化肥企业原料路线改造降本增效2009年以来,山西、内蒙古、河南、安徽.宁夏等省区无烟煤生产基地煤价纷纷呈上涨趋势,无烟煤价格-直处于高位，,平均到厂价在1000元/t以上。受煤炭企业整顿、春运期间煤炭运力紧张等因素影响,近期国内煤炭供应将出现短期紧张，以煤炭为原料的化肥企业生产将面临严峻的挑战和考验。据了解,煤炭市场烟煤粉煤、褐煤的价格仅为无烟煤价格50%左右,国内许多大型煤头化肥企业纷纷实施原料煤路线改造降本增效,增强市场竞争力。采用新型煤气化技术,以姻煤、粉煤、褐煤等多煤种进行生产的化肥企业经济效益良好,而仅以无烟煤为原料,采用固定层间歇气化工艺(UGI)生产的肥企却因煤价攀升导致成本上扬,生产经营面临困境。山东鲁西化工集团公司煤气化装置原来采用固定床工艺,新建成的年产200kt合成氨、300kt尿素装置采用航天气化炉后,可以使用多煤种原料,成本降低了50% ,缓解了化肥生产成本压力。山东华鲁恒升化工公司采用四烧嘴对置水煤浆加压气化I艺技术,用价格较低的烟煤做原料,吨氨比使用无烟煤节约成本600元左右, 2009年实现利润4.5亿元。山西天脊煤化工公司合成氨装置煤气化技术从德国鲁奇公司引进后,经过多年消化创新,在国际上首创了“鲁奇炉气化贫瘦煤"和“鲁奇炉造气生产合成氨”技术。该公司可以采用低成本的贫瘦煤为原料生产合成氨,吨氨生产成本与优质无烟煤相比,可节约500元左右。江苏灵谷化工公司年产450kt合成氨.0kt尿素技改扩能项目采用多喷嘴水煤浆气化技术,可使用烟煤为原料,使尿素成本下降了30% ,年可节约标煤91.3kt、节电3x 108kWh。云南解化集团有限公司成功开发具有自主知识产权的碎煤加压熔渣煤气化技术,使用当地资源丰富的褐煤为原料,吨合成氨降低成本450元。此外，陕西渭河煤化工公司黑龙江浩良河化工公司、安徽淮化集团公司、广西柳州化工公司、云南天安化工公司、湖北双环科技公司等,也因为实施了原料煤技术改造,2009年拥有明显成本优势,生产装置一直处于高负荷运行 ,实现了较好盈利。目前，国内只有5%的化肥企业采用新型煤气化技术,使用固定层间歇气化工艺( UGI)的企业仍占绝大多数,还有4000多台气化炉需要进行技术改造。尽管固定层间歇气化工艺近年来也有了新的发展,但综合能耗还是比先进煤气化技术高出20% ~ 30% ,仍然使用无烟煤作为原料,现在国家已明令禁止新上该工艺。从长远出发,该工艺将受到原料、技术.环保能耗等问题的制约,最终肯定要被新型煤气化技术所替代。中国煤化工可,化肥企业应主动调整原料煤路线,尽快采用洁净煤气化和能源梯级利用技术,迅速实CNMHG_内挑战。检安公司汪学峰儿山口儿四1