殼牌煤氣化爐燒嘴罩失效原因分析及應(yīng)對策略

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1、殼牌煤氣化爐燒嘴罩失效原因分析及應(yīng)對策略徐才福，殷為玉，李家偉，蔡永寧(中國五環(huán)工程有限公司，湖北武漢430223)摘要:從腐蝕機(jī)理、水質(zhì)和煤質(zhì)影響、煤粉流動穩(wěn)定性等方面分析了殼牌煤氣化爐燒嘴罩發(fā)生漏水失效問題的原因;針對工程設(shè)計(jì)、施工管理和操作控制提出了改進(jìn)措施和應(yīng)對策略。關(guān)鍵詞:殼牌煤氣化;燒嘴罩;腐蝕;磨蝕;過燒;應(yīng)對措施中圖分類號:文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1004－8901(2011)05－0023－06TQ545FailureReasonAnalysisandReparteeReparteeStrategyforBurnerMuffleofShellCoalGasif

2、ierXUCai-fu，YINWei-yu，LIJia-wei，CAIYong-ning(ChinaWuhuanEngineeringCompanyLtd．，WuhanHubei430223China)Abstract:AuthorhasanalyzedthefailurereasonforwaterleakageoccurredinShellcoalgasifiermufflefromaspectsofcorrosionmechanism，effectofwaterqualityandcoalquality，stabilityforflowofpulverizedcoalan

3、dsoon;andhaspresentedtheimprovementmeasuresandreparteestrategyinallusiontoengineeringdesign，constructionmanagementandoperationalcontrol．Keywords:Shellcoalgasification;burnermuffle;corrosion;erosion;over-burning;reparteemeasares到目前為止，采用殼牌粉煤加壓氣化技術(shù)的煤氣化裝置已有15套投入運(yùn)行，還有3套正在試運(yùn)行。為了達(dá)到裝置的長周期安全運(yùn)行，殼牌公司、中

4、石化公司、合肥通用機(jī)械研究所、業(yè)主及工程公司進(jìn)行了大量研究和開發(fā)工作，提出不少改進(jìn)措施，殼牌公司還相繼推出了第II代、第III代燒嘴罩。由于這些改進(jìn)的重點(diǎn)是材料、燒嘴罩結(jié)構(gòu)以及燒嘴與燒嘴罩之間的密封結(jié)構(gòu)，盡管改進(jìn)后燒嘴罩能適應(yīng)較大的操作彈性，但燒嘴罩的穿孔漏水現(xiàn)象仍然時(shí)有發(fā)生。其原因是:由于熔融的渣沿突出的燒嘴罩端部分流的結(jié)果可能導(dǎo)致燒嘴罩下方膜式壁局部不能形成良好的渣層保護(hù)，膜式壁水冷管直接與火焰接觸，且由于熱流通量過大，引起局部過燒或形成高溫S和P的共晶體，產(chǎn)生高溫腐蝕和裂紋。因此燒嘴罩失效漏水問題依然是制約煤氣化裝置長周期運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一。鑒于此，筆者擬從失效機(jī)理入手，

5、對工程設(shè)計(jì)、制造檢驗(yàn)、操作管理等進(jìn)行綜合分析，以期徹底解決燒嘴罩的失效問題。冷盤管錐形結(jié)構(gòu)。該部件的組成:1件螺旋盤繞式錐形傳熱面，用4mm的圓鋼密封焊接，材料為13CrMo44或15CrMoG;1件管狀分配器/集汽箱，材料13CrMo44或15CrMoG;分配器/集汽箱與傳熱面之間的連接管線，材料13CrMo44或15CrMoG;LaMont管嘴，材料13CrMo44/2Cr13。水冷盤管內(nèi)通入鍋爐給水進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，把熱量移走，從而降低燒嘴罩盤管的金屬溫度。燒嘴罩迎火面不襯耐火襯里，以免燒嘴罩迎火面結(jié)焦而影響燒嘴的火焰形狀。燒嘴罩的作用是保護(hù)燒嘴頭部，減少對燒嘴頭部的輻射熱

6、。燒嘴罩結(jié)構(gòu)見圖1。圖1燒嘴罩結(jié)構(gòu)燒嘴罩結(jié)構(gòu)燒嘴罩安裝在氣化爐反應(yīng)室膜式壁處，與煤燒嘴和反應(yīng)室膜式壁形成一個(gè)整體，其總體結(jié)構(gòu)為水1作者簡介:徐才福(1966年－)，男，湖北武穴人，1992年畢業(yè)于河北工業(yè)大學(xué)化工機(jī)械專業(yè)，教授級高級工程師，中國五環(huán)工程有限公司副總工程師，長期從事煤化工工程設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)和技術(shù)管理工作?；试O(shè)計(jì)·24·2011年第49卷見圖2。P和S滲入引起外壁表層形成的低熔點(diǎn)共晶見圖3。外壁穿孔部位邊緣腐蝕形態(tài)見圖4。燒嘴罩失效原因燒嘴罩的使用壽命與多種因素有關(guān)，如煤粉流動不均勻，可導(dǎo)致氧/煤比過大;反應(yīng)室反應(yīng)加劇和溫度波動，可引起金屬疲勞失效和過熱;渣附著在

7、燒嘴罩內(nèi)表面，改變火焰的形狀，可導(dǎo)致火焰直接與燒嘴罩接觸，使燒嘴罩水冷壁的金屬壁過燒;水冷壁結(jié)垢，可導(dǎo)致燒嘴罩的水冷壁管金屬壁溫度過高，材料的金相組織發(fā)生變化，晶粒度粗大，材料的沖擊功明顯降低;煤中磷、硫和氯元素含量過高，磷在局部區(qū)域富集以及硫化物的應(yīng)力腐蝕，可導(dǎo)致穿透性裂紋產(chǎn)生等。2.1燒嘴罩腐蝕機(jī)理由于燒嘴罩大端最外2層盤管未發(fā)現(xiàn)凹坑，說明該管的水流量明顯大于其他管。當(dāng)鐵處于溫度為200℃以上的高溫水中時(shí)，F(xiàn)e－H2O系電位的pH值圖存在鐵的穩(wěn)定區(qū)、腐蝕區(qū)和鈍態(tài)區(qū)。鐵在高溫水的條件下可能