三喷嘴干煤粉气化炉环隙超温原因及改进
汤霞槐
（兖矿贵州开阳化工有限公司，贵州 开阳 550300）
[摘 要] 介绍兖矿贵州开阳化工有限公司三喷嘴干煤粉气化炉运行中存在的环隙超温问题，通过技术攻关，提出改进方案及具体的改造措施。实施后，气化炉运行状况良好，取得了显著的经济效益和社会效益。
[关键词] 干煤粉气化炉；环隙超温；原因分析；优化改进；效益分析
[中图分类号] TQ 545 [文献标志码] B [文章编号] 1004-9932（2017）03-0022-02
1 概 述
兖矿贵州开阳化工有限公司针对贵州当地“三高煤”（高灰、高灰熔点、高硫分）的特点，开发出了国内首套以西南地区“三高煤”为主要原料的干煤粉气化技术，兼具干粉煤气化与水煤浆气化技术的优点，为“三高煤”的清洁高效利用探索了新的技术路线。公司500 kt/a合成氨装置中设置2台气化炉，采用两开不备的运行方式，单炉投煤量为1 100 t/d，气化炉操作压力4.0 MPa，粗合成气有效气（C0+H2） 产量70 000 m3/h；气化炉出口粗合成气压力3.8 MPa，温度205～207 ℃，含尘量0.5～0.8 mg/m3，水气比1；比氧耗为340 m3/km3，比煤耗为650 kg/km3，冷煤气效率为80%，碳转化率为98%。
气化炉自投运以来，气化炉环隙超温造成热通量波动大，导致前期运行中ESD停车事故时有发生，严重制约着气化装置的长周期、稳定运行。通过优化气化炉结构形式进行消缺及技术升级，目前已实现“169目标”（ 整套系统安全、稳定、连续运行169 d）的第一、第二步，即已实现单炉连续运行90 d、双炉连续运行60 d。
2 优化改进
2.1 改进背景与原因分析
2.1.1 气化炉环隙超温
公司三喷嘴干煤粉气化炉结构主要分为两部分，即上部的燃烧室与下部的激冷室。燃烧室又分为顶部烧嘴座、中部燃烧室筒体及下部渣口三部分，每一部分均由15CrMoG的无缝钢管盘管形成，烧嘴座及渣口盘管为φ42 mm，燃烧室筒体盘管为φ72 mm。其中，燃烧室筒体分为两部分：外部为气化炉壳体，内部为水冷壁盘管，外径3 000 mm，内径2 500 mm，在外壳内部敷有100 mm的重质耐火浇注料。烧嘴座内径为1 600 mm，烧嘴座通过法兰与气化炉体连接，连接后采用Ω环焊接密封。
自投运以来，气化炉多次出现夹层顶部超温现象，判断主要是由烧嘴座环隙窜气引起。筒体水冷壁上口与烧嘴座间的环向密封间隙原为26 mm，采用耐火纤维毡填充及高压氮气进行密封。2015年8月入炉检查，发现环隙局部因超温已严重变形、筒体水冷壁局部烧穿，结构变形导致该处密封效果难以保证；窜气造成烧嘴座与水冷壁之间的气化反应流场不稳定，极易形成“小流场”，进一步导致环隙超温。
更多内容详见《中氮肥》2017年第3期