壳牌气化炉水汽系统清洁质量的控制
王敬峰， 张家秋，杨卫祖
（河南能源化工集团鹤煤化工分公司气化厂， 河南 鹤壁458000）
［摘 要］壳牌气化炉投运前需对气化炉水冷壁、废热锅炉管路进行冲洗、煮炉和水流量测量，高质量地完成气化炉水汽系统管路清理，并通过可靠的流量测量验收，才能将设备故障、停车和其他干扰的危险降至最低，为气化炉的安、稳、长、满、优运行打下基础。
［关键词］ 水冷壁；壳牌气化炉；水汽系统；清理；冲洗；煮炉；流量测量
［中图分类号］TQ 545 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2015）
0 引 言
水冷壁在锅炉中应用十分广泛，主要有以下诸多优势：密封好，漏风少，减少排烟热损失，提高锅炉热效率；易于制成水冷壁的大组合件，安装快速方便；经济效益好。
水冷壁的诸多优势也使得其更多地应用于其他工业领域，在煤化工行业中，膜式水冷壁煤气化装置正在逐渐淘汰耐火砖煤气化装置。水冷壁气化炉的优势明显，安全性强、稳定性好、煤种适应性强、系统运转率高、环境友好、气化压力高。膜式水冷壁成为现代煤化工的先进理念和方向，壳牌气化炉、航天炉、GSP炉、清华炉等多种气化炉都采用了水冷壁，无耐火砖耐里。
壳牌气化炉炉膛采用水冷壁结构，气化温度一般在1 400～1 600 ℃，碳转化率高达99%；合成气品质好，甲烷含量少，不含重烃，有效气含量在85%以上。合成气出口为废热锅炉，废热锅炉对合成气显热的回收，使该工艺的原料煤热效率高达98%。炉膛水冷壁、废热锅炉是壳牌气化炉内件（水汽系统）的关键部分。
1 气化炉投运前的清理、冲洗及煮炉
气化炉内件在制造、现场安装期间，将不可避免地有一些杂物遗留在管道里面，如焊渣、锈皮、焊条等，如果不及时彻底清理，一旦这些杂物堵塞拉蒙管管口，造成水冷壁管内介质流量降低，水冷壁管就难以抵御气化反应的高温，导致水冷壁管的损坏，或引起其他恶性事故。因此，在气化炉投运前，在工程建设末期，装置试车初期，气化炉内件水冷壁、废热锅炉盘管的清理，创造性地对水汽系统的管路进行正反冲洗是必需的；在彻底地执行并完成冲洗程序之后，整个水汽系统还必须进一步实施重要的清洁步骤,以便将故障、停车和其他干扰的危险降至最低,并确保设备正常运行的使用寿命（最长）。一些异物，如水垢、油脂和腐蚀产物是不能够通过冲洗甚至用高速水流清洗出循环水系统的，这些颗粒、锈蚀物或者粘附在传热面上的异物可以通过执行煮炉程序进行清除。
煮炉是使用称为聚胺（Helamin）的化学药品对设备和外部管道进行清洁的一种方法。一方面，其作用是煮松污垢、腐蚀产物等颗粒,使其与聚胺结合在一起并在每一次煮炉步骤之后将颗粒经排放阀排出系统；另一方面，其作用是在传热面和外部管道的内侧形成一层薄的磁铁保护层,以防止系统在运行期间产生腐蚀。
清理、冲洗、煮炉的效果，需要使用超声波测量装置对水流量进行检测来判断。水流量测量是对水汽系统状态的判断，同时是对水汽系统设备安全与否的检查。当系统运行时，传热面需要恒定的和稳定的供水以保持其冷却，否则将受到损坏并造成长时间的停车。由此，必须在冲洗和煮炉后用超声波流量仪对气化炉987条水道的水流量进行2次测量，没有任何一条水道堵塞并且流量足够，才能避免运行期间设备损坏。
2 测量点的选取及测量仪的设置
壳牌煤气化装置水汽系统管路十分复杂，并全部都在气化炉壳体内，测量点有987处之多，这包含了水汽系统所有水通道。测量操作十分艰苦，只有做好充分的准备才能减少在气化炉内的工作时间，更重要的是保证测量数据的可靠性——要求对所有水通道的识别必须准确，严格地选取测量点，准确地设置测量仪。
水汽系统的水通道十分复杂，气化炉内件即水汽系统由6段组成，所有传热面按作用或水通道总共又分为21个部分，分别是热裙座、挡渣屏、底锥、冷却套管、烧嘴罩、RMW、检修孔A2、顶部圆锥、急冷底部圆锥、急冷管、输气管、顶部平盘管、GRC壁、检修孔A11、GRC支管、飞灰吹灰器、检修孔A12、蒸发器2、SGC壁上部分、蒸发器1、SGC壁下部分。必须事先根据图纸并结合现场情况对每部分由哪个检修孔进入进行统计确认，确定水通道每个部分测量点的位置，并对所有测量点进行编号。
测量点的正确选取可减小偏差，管道中不稳定的流动状态会影响超声波流量仪的测量，这就需要在每个水通道上选择一个合适的位置进行测量。对于直管段较长的部分，选择直的传热面管子，例如水冷壁（RMW、SGC等）；通常选择传热面的出口管线，例如水道和集管之间；不要在异形管上测量，例如热裙板、输气管等，不要在盘管上测量，例如顶锥、底锥，而是在水通道上选择一个直管段进行测量。
通常，测量仪入口长度必须是整个水通道直管段长度的2/3，而出口长度必须为1/3。最理想的测量点是：10倍di（内径）的入口长度，5倍di的出口长度。因为分配器/集管和设备的传热面之间直的连接管长度通常很短，在可用的直管长度有限的情况下，需要按照经验数据（如图1）来计算所需的入口和出口长度。
更多内容请见《中氮肥》2015年第3期