气化炉炉衬结构改造小结

第4期中氮肥No.42005年7月M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressJul. 2005设备管理与改造气化炉炉衬结构改造小结裴俊昌[甘肃刘化(集团)有限责任公司，甘肃永靖731603][摘要]分析了气化炉炉壁超温的原因。从炉衬材料和结构两个方面人手，对炉衬结构进行改造，基本解决了炉壁超温的难题。[关键词]气化炉;超温;炉衬改造[中图分类号] TQ113.25*4 [文献标识码] B [文章编号] 1004-9932(2005)04-0036-04Brief summary on revamping for liner structure ofgasification furnacePEI Jun-chang[Gansu Liuhua (group) C., Ltd , Yongjing 731603, China)Abstract: The cause of over temperature of gasification furmace wall is analyzed. The difficult problem ofover- temperature for furnace wall was basically solved by furnace liner revamping, in terms of both the ma-terial and structure.Key words: gasification furnace; over- temperature; furnace liner revamping2001年我公司进行原料路线技术改造，即在[收稿日期] 2005-01-18[作者简介]裴俊昌(1963- ),男,甘肃天水人,工程原有的重油气化炉上采用天然气直烧工艺生产合师,甘肃刘化(集团)有限责任公司机动部部长。成氨。在生产过程中, 4台气化炉，无论是新砌工艺管道、阀门、管件等选用的材质档次较高，笔者以为应以双加压工艺为首选，如:法国的耐腐蚀性能强。0.45/1.1G.P双加压工艺，德国的0.52/1.18(4)停车后设备保养好，动设备通过盘车一UHDE双加压工艺等。直保持在良好状态。我公司本次引进的315 t/d G.P双加压法硝(5)该装置可提供完整的技术资料。酸装置费用为4 120 万元，加上配套设备投资(6)整个装置报价低，到厂价为4 120万元2600万元、间硝装置投资2600万元，共计人民币，低于国内同等规模装置新购一台国外9 320万元;预计建成投产后的年销售收人为“四合- _”机组的价格。14 742万元(不含税)，扣除成本9 245.4万元、(7)装置拆、建工期短，18个月即可完成。税2 500万元，年税前利润5 500万元，税后利(8)我公司已有引进450t/d二手硝酸设备润3 700万元，税后投资利润率为39.7%，投资的成功经验。回收期为2.5a (税后)。目前，间硝法浓硝酸装置正在建设中，3154结束语t/d G.P双加压法硝酸装置正在拆除，预计2006引进二手设备时，应注意工艺技术的选择，年5月建成投产。第4期裴俊昌:气化炉炉衬结构改造小结●37 .筑的耐火衬里炉还是已使用过重油的气化炉，均材料和结构两个方面入手，探索改进筑炉施工、存在炉壁超温的现象，被迫采用炉体外浇水冷却提高筑炉质量、解决炉壁超温的办法。的方式维持生产，给公司的安全生产和设备管理2原因分析工作造成了极大的压力。本文就我公司气化炉炉壁超温问题从炉衬结构和选材改进上进行探讨。2.1炉头大法兰盖超温1986年9月，气化炉炉口结构由原来的挂1概况砖结构改为喷嘴保护套形式，以保证隔热衬里形1.1 设备主要技术参数成一个整体。气化炉喷嘴保护套的结构及材料决规格02 400x 36X8980 mm定了炉头大法兰的结构。喷嘴保护套材料选用材料15MnVR1Cr18Ni9Ti,筒内浇注耐火混凝土，起保护喷嘴操作压力3.1 MPa的作用。但在使用过程中，发现该结构存在以下操作温度1 350士50 C问题介质CO+ H2(1)保护套端部迎火面烧蚀严重，剥落断壁温≤200 C裂;1.2炉衬结构(2)外筒体过烧变形，检修、吊装困难，且我公司气化炉炉衬结构是根据1989年中氮吊装时又极易损坏炉砖;情报协作组确定的国内中型化肥厂加压气化炉炉(3)脱落的耐火材料堵塞喉管，造成气化炉衬改造图并参考了300 kt/a大化肥装置气化炉憋压、停车;的拱顶和炉衬厚度确定的，即(由内向外)第1(4)检修频繁，每检查一次炉砖必须更换保层为白刚玉砖，第2、3层为轻质高铝砖，第4护套。层为耐火纤维，总厚度为425 mm。炉膛尺寸为分析原因，系喷嘴保护套的材料与耐火砖理01 546X6 877 mm。化指标不同所致。由于浇注的耐火混凝土未进行1.3运行状况预烧结，水分未完全析出，在高温条件下发生膨我公司共有4台气化炉，平时2开2备。胀疏松，强度降低，而1Cr18Ni9Ti 在1 350 C .2001年8月改为天然气直烧后，即发现烧过重油时即开始熔化，随着简体的逐渐熔化，耐火混凝的2台气化炉(2#、 3#)炉壁超温，均达250 C土随之脱落。当保护套因烧蚀减短至400 mm以上。为维持正常生产运行，采用外部浇水冷却后，对喷嘴的保护作用明显降低，影响喷嘴使用方式降低炉壁温度。2002年6月，4#新筑的气化寿命，并引起上封头及炉口大法兰超温。炉投人运行，两个月后也出现炉壁超温情况，最2.2炉壁超温高达338C。2002年7月，1# 新筑的气化炉投入从部位看，超温多发生在热偶孔附近和上部运行，一周后同样发生炉壁超温现象。至此，4拱顶、下部封头处。发生超温的原因是多方面台气化炉无一例外地都存在炉壁超温的重大安全的，首先，热偶预留孔偏大，极易造成炉壁超隐患，虽经多次处理，但仍未根治此问题。为此，温;其次，与上部拱顶超温及炉砖的热膨胀系数公司把解决气化炉炉壁超温问题列为攻关项目，和伸缩缝留设量有关。炉衬采用多层不同耐火隔排入议事日程。针对气化炉在天然气直烧工艺条热材料，由于各材料的热膨胀系数与导热系数不件下存在的问题，确定了以下调研内容。同，伸缩缝的留设量过大或过小都会造成炉砖挤(1)了解以天然气为原料的化肥生产厂家的压、破损和裂缝产生。特别是停车降温后，炉衬筑炉及使用情况;存在不同程度的下沉，而升温后下沉部位又无法(2)耐火材料的选用;恢复到原状，并与其他部位的裂缝形成通道而串(3)了解升降温及生产负荷对炉壁的影响;气，造成局部炉壁超温，此情况在上部拱顶处较(4)了解筑炉施工技术的要求及注意事项;为明显。(5)炉衬结构改造探讨。2.3下 部封头炉壁超温经多次分析、讨论，决定从气化炉隔热衬里该部位超温与隔热衬里结构有关。直简部分38●中氮肥第4期隔热衬里共有四层:一层氧化铝纤维毡厚40氧化铝纤维毡mm,两层轻质高铝砖和- -层白刚玉砖，总厚度纳米隔热材料白刚玉砖为425 mm (见图1);而下封头处隔热衬里只有三层:一层氧化铝空心浇注料，一层轻质高铝纤维在管砖，一层白刚玉砖，隔热衬里厚度最小为370mm(见图2)。可见，下封头处的隔热衬里结氧化铝，构、材料与简体部分有所不同，隔热衬里的尺寸氧化铝空心球砖空心球砖轻质砖.减薄及导热系数增大都是造成炉壁超温的原因。其他原因还包括工艺操作、生产负荷以及施工方图3改后热偶孔隔热衬里 结构法、施工质量等。炉壁超温实际是上述-系列综层留设30 mm,上炉口留设46 mm。合因素共同作用的结果。3.4直筒及炉底砖料(1)直简第二层轻质高铝砖、炉底轻质高铝砖均改用氧化铝空心球砖;(2)炉底刚玉浇注料改为氧化铝空心浇注料。轻质高铅砖3.5炉底结构(见图4)轻质高铝砖氧化智空心球砖舞华想，轻质高铝砖.氧化铝纤维盐氧化铝纤推纸氧化记空心理府图1直筒隔热衬里结 构GVIBL玉砖刚玉绕往料氧化铝空心建砖氧化奶纤维随氧化铝红帷纸气化铝空心球砖CYI刚玉砖图4改后炉底结 构刚玉浇注料(1)增加一层GY24砖，出气口刚玉砖为8层;(2) GY21砖改为45°斜砖，改变GY20尺C力寸，底部隔热层厚度由370 mm增加到500 mm;图2下封头隔热衬里结构(3)下封头接直简后加一层7 mm厚纳米隔热材料;3炉衬结构改造(4)炉底轻质高铝砖改为氧化铝空心球砖;(5)炉底伸缩缝中加一层3 mm厚的氧化铝3.1热偶孔热偶孔刚玉砖由两层砖180x 70 mm方孔改纤维纸;为- -层砖75 X 35 mm椭圆孔;热偶部位的两层(6) GY1砖砌4层，与下部氧化铝空心球轻质高铝砖改为氧化铝空心球砖，并增加陶纤隔砖齐平。热套管和一-层7 mm厚纳米隔热材料. (见图3)。3.6烧嘴保护 套气化炉炉口结构改为喷嘴保护套形式后，改3.2炉砖后填充物善了原挂砖结构的不足之处，炉壁超温难题得到取消GY18砖后的氧化铝空心球填充物，改了解决，工艺日趋平稳，一直延用至今。但随着为GY18砖背面贴两层7 mm厚纳米隔热材料，生产负荷增大，产量日益提高，气化炉喷嘴保护封头炉口周围贴一层7 mm厚纳米隔热材料。套的烧蚀越来越严重地影响着装置的安全、稳定3.3刚 玉砖膨胀缝留设量和长周期运行。据统计，喷嘴保护套平均使用寿白下而1第4期裴俊昌:气化炉炉衬结构改造小结●39●采用不降温更换喷嘴保护套的方法只能起到烧嘴室高度+4 mm保护喷嘴的作用，不能解决上封头及炉口大法兰砌体表面平整度+ 3 mm/m超温问题。要解决问题，必须降温更换。而每降(3)刚玉砖应在炉外平台和模具上进行组温一次至复工用时约25 d。为尽量减少升降温次装。拱顶要根据图纸要求对每环砖进行选配，确数和避免损坏炉衬，提出以下改造方案。改造示定每环砖的位置。需要加工的砖，选配时就要加意图见图5。工合适。直筒砖每五层为-个预组装段，组成一耐火混凝土环的砖的厚度差不超过0.5 mm。(4)合拢砖加工尺寸不得小于原砖的1/2,耐火纤维毡白刚玉砖若小于1/2时，必须加工成2块砖，合拢砖应在砌体上均匀分布。轻质高铝砖(5)各种砖的耐火面不得加工，不得在砌体氧化铝上砍凿。耐火材料在施工过程中应采取措施防空心球砖雨、防潮。(6)内外两层耐火砖之间避免通缝，内外层膨胀缝不得相互贯通，须相互错开。(7)砌体内外层膨胀缝的尺寸及分布位置和图5喷嘴保护套结构(1)将保护套分为两段，前段材料改用刚玉结构均应符合设计要求。应均匀平直，缝内保持清洁，不得掉人耐火泥等杂物，并按要求铺设、砖，后段保留380 mm,材质不变。(2)改变GY17砖的几何形状及尺寸，与填充耐火材料。(8)为防止各层砖的相互粘结和水分渗透，GY16砖砌筑成- -体，形成前段喷嘴保护套。必须按设计要求贴防潮纸。砌砖应使用尼龙锤找(3)将GY18砖由两层改为一层。(4)钢制保护套端面与刚玉砖端面结合部采正，严禁用铁锤等器物敲打。(9)拱顶砖缝放射线应与半径方向相互吻用加20 mm氧化铝纤维毡密封。通过以上改造，不仅解决了钢制保护套烧合，拱顶内表面应平整，无明显错台。蚀、喷嘴过烧引起损坏以及上封头、炉口大法兰(10)直简及拱顶耐火砖均要用环砌法施工，超温等问题，而且不影响炉砖下沉修复施工。不直简部按轻质高铝砖、氧化铝空心球砖、刚玉砖足之处是:给炉口砌筑施工增加了一定的难度;逐次退台呈阶梯形筑砌。一旦炉口完成砌筑，再无法入炉进行检查;若需5结束语人炉检查修复，必须拆除炉口砖。2003年1月18日，3#气化炉根据确定的改4实施改造造方案完成筑炉工作转入自然养生阶段，2月152002年12月27日，根据审定后的施工方日投产运行并人系统。投入生产后，在最大生产案及改进方案，在3#气化炉开始筑炉。筑炉过负荷的条件下，炉壁温度基本未超过200 C的设程严格按下列质量技术要求施工。计指标。此次炉衬改造施工质量好，改造效果明(1)刚玉砖灰缝≤1.5 mm,合拢砖灰缝≤2灵，初步解决了气化炉炉壁超温的难题，缓解了mm。砌砖采用打浆法，砖缝要求横平竖直，灰安全生产和设备管理方面的压力,改善了工作环浆饱满度达到100%。境，也验证了我们对问题的分析和处理方法，取(2)砌体尺寸误差不应超过以下数值:得了令人满意的效果。2003年4月和2004年6衬里直径+3.0 mm月，我公司又对1#和2#气化炉结构相继进行了每环砖的同心度土 1.5 mm改造，同样取得了令人满意的效果。2004 年12每环砖的水平度+ 1.5 mm月，我公司第一次在4#气化炉上进行了喷嘴保炉底与直筒刚玉砖之间膨胀缝3~6 mm .护套结构改造。至此历时两年,我公司4台气化炉底与直简、高铝砖之间膨胀缝2~3 mm炉全部完成了各项改造。