裴双，赵哲军，李志强
（阳泉煤业化工集团有限责任公司，山西 太原030006）
［摘 要］山西阳煤丰喜泉稷能源有限公司焦炉气综合利用生产尿素联产LNG项目，配套气化装置配置2台单喷嘴水煤浆水冷壁气化炉（晋华炉2. 0技术，两开无备），自2015年12月气化装置投料以来，单喷嘴水煤浆水冷壁气化炉出现了上/下盘管定期泄漏、封头螺栓拆卸难度大及顶盖法兰突发泄漏等一系列问题，通过对气化炉的上/下盘管、封头螺栓、顶盖法兰等部件实施设计改造，彻底解决了长期以来困扰气化炉长周期稳定运行的最大难题，大大提升了气化炉的连运周期。
［关键词］单喷嘴水煤浆水冷壁气化炉；上/下盘管泄漏；封头螺栓拆卸难度大；顶盖法兰泄漏；设计改造；改造效果
［中图分类号］TQ546 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2023）01-0010-040
0 引 言
阳泉煤业化工集团有限责任公司下属山西阳煤丰喜泉稷能源有限公司（简称泉稷公司）焦炉气综合利用生产尿素联产LNG项目，产能为合成氨300 kt/a、尿素520 kt/a、LNG 63 kt/a；其中,气化装置配置有2台气化炉，采用水煤浆加压气化技术（晋华炉2.0技术，两开无备），单台气化炉设计投煤量750 t/d，气化炉设计操作压力4.8 MPa、设计操作温度1 300 ℃，单炉设计最高有效气（CO+H2）产量为50 000 m3/h，由于设计以部分焦炉气作为原料气，实际运行中单炉有效气（CO+H2）产量约40 000 m3/h。自2015年12月气化装置投料以来，气化装置的核心设备——单喷嘴水煤浆水冷壁气化炉出现了上/下盘管定期泄漏、封头螺栓拆卸难度大及顶盖法兰突发泄漏等一系列问题，后通过独特的设计改造，彻底解决了长期以来困扰气化炉长周期稳定运行的最大难题，大大提升了气化炉的连运周期，且在一定程度上增加了合成氨的产量。以下对有关情况作一介绍。
1 气化炉运行中存在的问题
1.1 气化炉上盘管频繁泄漏
气化炉上盘管主要功能是控制气化炉烧嘴周围的温度，盘管材质为12Cr1MoVG，管内介质为高温高压饱和水，日常操作中控制盘管内压力在4.0～4.2 MPa、温度在240～245 ℃；盘管外壁直接接触高温高压燃烧室，燃烧室的介质为高温高压粗煤气，粗煤气的主要组分约为H2 37%、CO 43%、CO2 19%以及微量的H2S和CH4等，燃烧室的操作压力控制在3.5～3.8 MPa、操作温度控制在1 250～1 300 ℃；盘管外壁与烧嘴中间全部填充浇注料。
实际运行中发现，气化炉上盘管几乎每半年就会定期发生1次泄漏，饱和水外泄闪蒸产生的高压蒸汽会冲刷、腐蚀周围的浇注料，盘管内压力无法保持，须停车进行检修更换，而上盘管更换和恢复的安装步骤复杂，包括拆除顶盖螺丝、更换上盘管、定位上盘管、浇筑料补充修复、修理密封面、上盘管组件安装、水冷壁系统打压、紧固顶盖螺丝、气密性试验、烘炉等步骤，每次一个完整的上盘管检修恢复耗时约5 d，且需技术、维修人员及设备制造厂家各专业之间的相互衔接与配合，人力、物力、财力及时间成本消耗大，经济损失巨大。
1.2 气化炉下盘管频繁泄漏
气化炉下盘管与上盘管同属于水冷壁系统的两个组件，其设计材质、工艺操作参数与上盘管相同，不同于上盘管之处主要体现在设计功能和环境工况方面，下盘管作为高温粗煤气从燃烧室进入激冷室的最后一道关卡，其主要功能是控制高温粗煤气的稳定导流、防止高温粗煤气窜入环腔，为满足上述要求，下盘管上端与燃烧室底部相连、下端伸入下降管内，而下降管内表面有一层激冷水膜，这样下盘管的最底端外围被湿蒸汽所包裹，该部位同时受到高温湿蒸汽的腐蚀、H2S的露点腐蚀以及高速气流的冲刷磨损，使用寿命大幅下降，几乎每年会定期发生1次泄漏，泄漏后盘管内的饱和水外泄，盘管内压力无法保持，须停车检修更换，检修恢复过程与上盘管相同，整个安装步骤复杂，包括拆除破渣机与气化炉连接螺栓、更换下盘管、定位下盘管、水冷壁系统打压、浇筑料补充修复、恢复破渣机与气化炉连接螺栓、气密性试验、烘炉等步骤，每次一个完整的检修恢复耗时约4 d，人力、物力、财力及时间成本消耗大，经济损失巨大。
1.3 气化炉封头螺栓拆卸难度大且耗时长
更多内容详见《中氮肥》2023年第1期