李永亭，王希奋，张杰
（伊犁新天煤化工有限责任公司，新疆 伊宁835000）
［摘 要］伊犁新天煤化工有限责任公司20×108 m3/a 煤制天然气项目气化装置采用赛鼎工程有限公司自主研发的碎煤加压气化工艺，配套气化炉22台，22台气化炉对应A、B两个系列化工系统。气化装置自2017年3月原始开车以来出现过气化炉夹套腐蚀泄漏、系统部分设备及管线堵塞、洗涤冷却循环水泵机封故障频繁、气化炉出口粗煤气温度失真、煤锁气放空、气化炉检修后气密性试验费用高等一系列问题。为此，新天煤化气化技术团队不断攻坚克难，并借鉴同类装置的经验，对气化炉内部部分构件进行了技术改造，气化系统新增了部分设备，并对气化炉系统的运行进行了一些工艺调整，气化炉逐步实现满负荷、稳定运行，气化装置存在的问题得到有效解决或极大改善，2019年化工系统由满负荷运行需19台气化炉供气降至18台气化炉供气，气化炉运行状况及主要消耗数据处于业内领先水平。同时，提出气化洗涤冷却器内新增刮刀、气化炉出口安装在线氧分析仪、提高气化炉氧负荷、降低汽氧比等优化建议。
［关键词］碎煤加压气化炉；夹套腐蚀；设备/管线堵塞；粗煤气温度失真；煤锁气放空；气密性试验；解决措施；优化建议
［中图分类号］TQ546 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2022）04-0013-05
0 引 言
伊犁新天煤化工有限责任公司（简称新天煤化）20×108 m3/a 煤制天然气项目主要包括气化、净化、甲烷化系统及空分、热电、污水处理等附属配套设施，是目前国内最大的煤制天然气项目。其中，气化装置采用赛鼎工程有限公司自主研发的碎煤加压气化工艺，配套气化炉22台，分为3个框架——A框架7台气化炉、B框架8台气化炉、C框架7台气化炉；22台气化炉对应的化工系统分为A、B两个系列，化工A系列对应A框架7台气化炉和B框架前4台气化炉，化工B系列对应B框架后4台气化炉和C框架7台气化炉。新天煤化化工系统于2017年3月开车顺利产出合格天然气，2020年天然气产量为19.03×108 m3、2021年天然气产量为19.10×108 m3。自2017年3月原始开车以来，气化装置出现了气化炉夹套腐蚀泄漏、系统部分设备及管线堵塞、洗涤冷却循环水泵机封故障频繁、气化炉出口粗煤气温度失真、煤锁气放空、气化炉检修后气密性试验费用高等一系列问题，经过新天煤化气化技术团队的不懈努力，并借鉴同类装置的经验，通过不断地优化改进，气化炉逐渐实现满负荷、稳定运行，目前气化装置的运行状况完全可满足年产20×108 m3天然气的需求。以下对有关情况作一简介。
1 气化炉运行问题及解决
1.1 气化炉夹套腐蚀泄漏问题及解决
新天煤化气化装置于2017年3月原始开车，运行至2017年7月，C4炉（“C4炉”中的字母“C”指气化框架系列、“4”为框架内气化炉的编号，下同）灰锁温度持续降低——灰锁温度仅为238 ℃（正常温度范围300～400 ℃），夹套耗水量由之前的6～9 m3/h增至11～15 m3/h，怀疑夹套漏水，停车入炉检查，发现C4炉内筒体下段夹套已穿孔；随后运行中B7炉相继出现夹套漏水现象，经检查发现22台气化炉夹套内壁均有不同程度的减薄。
1.1.1 腐蚀原因分析
查阅相关资料，对鲁奇气化炉夹套腐蚀给出了两种腐蚀机理：一个是卤族元素（F、Cl、Br）腐蚀；另一个是碱金属腐蚀。
有资料提到，“气化高卤素含量的煤，气化炉内筒材料的选用主要考虑煤的含氯量，当氯含量＜0.2% 时，可采用碳钢；含氯量在0.2%～0.4%时，可采用Cr含量＞26%的钢材”。 从新天煤化气化装置最新的原料煤煤质分析报告来看，所用伊犁4#矿煤中卤族元素含量非常低，基本上可以排除卤族元素腐蚀的可能。
有资料提出，当所用原料煤富含碱金属硫酸盐且在SO3分压相对较高的情况下，在金属表面易形成熔盐层，使正常的保护性氧化物发生酸助熔。2017年3月新天煤化气化装置原始开车后，在当年的4月和5月对运行超过1个月和2个月的B4、A4炉进行停炉全面检查，未发现明显的腐蚀现象，然而当年7月5日，运行36 d的C4炉停车检查发现其夹套底部耐磨筋条上400 mm处已经腐蚀出孔洞；从当时的煤质分析数据来看，新天煤化气化装置所用原料煤煤灰中的SO3含量较高，尤其是2017年6月10日投产的伊犁4#矿2102工作面，其煤灰中的SO3含量高达16.29%，显然这会直接加快气化炉夹套的腐蚀。简言之，新天煤化气化炉夹套底部减薄的主要原因是煤中碱金属硫酸盐熔盐层使夹套氧化膜发生了酸助熔，进而导致气化炉夹套腐蚀泄漏。
1.1.2 解决措施及效果
（1）A2、A4炉试车期间炉内壁基本完整，未进行堆焊处理，而是在其炉箅705上焊接了折流板，以减轻气化剂/灰渣对夹套的冲蚀和腐蚀。
（2）A1、A3、A5、A6、A7、B1、B2、B3、B4、B6、B8共计11台气化炉进行堆焊处理——气化炉内筒体0～3.0 m采用Inconel625进行三层防腐熔敷，熔敷厚度5 mm以上；气化炉内筒体3.0～6.4 m进行两层防腐熔敷，熔敷厚度3 mm以上。
（3）B5、B7以及C1～C7共计9台气化炉内夹套更换钢板——其中7台气化炉的内夹套更换为以Q245R为基材，再用Inconel625焊条堆焊4 mm，夹套堆焊工作由供货商出厂前完成；另2台气化炉的内夹套更换为以S1008R8为基材，不再堆焊。
新天煤化22台气化炉经过上述处理后，之后整体运行状况稳定，未再出现气化炉夹套大面积腐蚀的情况，不过近3 a个别气化炉夹套还是有局部腐蚀，停炉检修期间进行堆焊处理后，未对化工系统生产负荷造成影响。
1.2 系统部分设备及管线堵塞问题及解决
更多内容详见《中氮肥》2022年第4期