殼牌煤氣化爐燒嘴罩失效原因分析及應對策略

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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;針對工程設計、施工管理和操作控制提出了改進措施和應對策略。關鍵詞:殼牌煤氣化;燒嘴罩;腐蝕;磨蝕;過燒;應對措施中圖分類號:文獻標識碼: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的煤氣化裝置已有15套投入運行，還有3套正在試運行。為了達到裝置的長周期安全運行，殼牌公司、中

4、石化公司、合肥通用機械研究所、業(yè)主及工程公司進行了大量研究和開發(fā)工作，提出不少改進措施，殼牌公司還相繼推出了第II代、第III代燒嘴罩。由于這些改進的重點是材料、燒嘴罩結構以及燒嘴與燒嘴罩之間的密封結構，盡管改進后燒嘴罩能適應較大的操作彈性，但燒嘴罩的穿孔漏水現(xiàn)象仍然時有發(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果可能導致燒嘴罩下方膜式壁局部不能形成良好的渣層保護，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行的關鍵因素之一。鑒于此，筆者擬從失效機理入手，

5、對工程設計、制造檢驗、操作管理等進行綜合分析，以期徹底解決燒嘴罩的失效問題。冷盤管錐形結構。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)通入鍋爐給水進行強制循環(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焦而影響燒嘴的火焰形狀。燒嘴罩的作用是保護燒嘴頭部，減少對燒嘴頭部的輻射熱

6、。燒嘴罩結構見圖1。圖1燒嘴罩結構燒嘴罩結構燒嘴罩安裝在氣化爐反應室膜式壁處，與煤燒嘴和反應室膜式壁形成一個整體，其總體結構為水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)大學化工機械專業(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計、技術開發(fā)和技術管理工作?；试O計·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，如煤粉流動不均勻，可導致氧/煤比過大;反應室反應加劇和溫度波動，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;水冷壁結垢，可導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力腐蝕，可導致穿透性裂紋產(chǎn)生等。2.1燒嘴罩腐蝕機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。當鐵處于溫度為200℃以上的高溫水中時，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