崔富忠
（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22台气化炉。一直以来，新天煤化高度重视气化炉的长周期、稳定运行，尤其是对于煤/灰锁阀门故障频发、气化炉炉篦破渣能力弱、洗涤冷却器进口平衡管结焦、粗煤气成分分析频次高等影响气化炉运行可靠性的问题，通过多次组织同行业技术对标、外派技术人员交流学习等，深入分析与研究，对气化炉实施了一系列有针对性的优化改进后，气化炉运行过程中的诸多问题得以解决，有效提升了气化炉运行的可靠性。
［关键词］碎煤加压气化炉；煤/灰锁阀门故障；炉篦破渣能力；平衡管结焦；粗煤气成分分析；优化改进；改进效果
［中图分类号］TQ546 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2023）03-0014-04
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22台气化炉（22台气化炉分布于A、B、C三个框架，日常生产中气化炉18台运行、2台备用、2台检修），总产气量946 525 m3/h（干基，标态，下同），单炉产气量43 024 m3/h，气化装置平均耗煤量582 t/h、平均耗氧量126 280 m3/h、平均过热蒸汽耗量733.70 t/h。新天煤化2021年的生产数据显示，气化装置整体能效水平达60%，天然气产量19.1×108 m3，创煤制天然气项目投产5 a来的历史新高。单台气化炉的运行周期直接决定着气化装置生产的安全性与稳定性，一直以来，新天煤化高度重视气化炉的长周期、稳定运行，通过多次组织同行业技术对标、外派技术人员交流学习等方式提高气化车间的技术管理能力，尤其是针对影响气化炉安全稳定运行的问题，通过深入分析与实践，提出并实施了一系列的优化改进措施，有效地提升了气化炉运行的可靠性。以下对有关情况作一介绍。
1 煤/灰锁阀门故障频发问题及优化改进
1.1 问题描述及原因分析
单台气化炉配有煤锁上/下阀、灰锁上/下阀，共4个锥形阀门，实际生产中煤/灰锁阀门故障占气化炉故障停车次数的40%，煤/灰锁阀门故障频率高，主要故障现象包括：煤/灰锁阀门频繁出现碳化钨密封环断裂，煤锁下阀阀座螺栓松动、密封垫冲刷破损而发生泄漏，灰锁上阀密封圈破损、密封圈与阀座间隙过大、泄漏。只要有1台煤/灰锁阀门发生故障，就需停本台气化炉进行阀门更换，检修工作量大，且检修过程涉及吊装、动火、受限空间作业等，检修作业安全风险大。
分析认为，煤/灰锁阀门故障频发的原因在于气化炉运行负荷高，加煤和排灰频率较高，阀门因频繁动作而接触面磨损较大，由此带来煤/灰锁阀门的一系列故障。
1.2 改进措施
新天煤化气化炉煤/灰锁上/下阀均采用锥形阀门，由阀芯、阀杆、阀座等部件组成。阀座与设备本体固定，阀芯与阀杆连接由内摆杆控制可上、下运动，工作时通过设备外部的液压缸带动内/外摆杆实现阀门的启闭；阀芯与阀座的密封形式为自紧式线接触密封，接触表面为硬质合金，设备内压越大越有利于密封。
实际生产中，煤/灰锁锥阀一般使用6～12个月就会因密封件损坏而需维修，常规的维修方法为，更换密封环，煤/灰锁上/下阀的阀座、阀芯密封环采用碳化钨硬质合金（HRC≥70）。常规维修方法加工后的碳化钨硬质合金表面进行磁粉检验，不允许有裂纹、划痕、针孔、麻点、凹坑、凸点等影响密封性能的缺陷；阀座密封环、阀芯密封环安装后研磨抛光、配研，配研后的硬质合金表面进行磁粉探伤或渗透检验，符合《承压设备无损检测》（NB/T 47013—2015）中的I级为合格；阀头与阀座配研后用煤油或水进行渗漏试验，2 h无渗漏为合格。实际生产中，因各维修厂家选择的碳化钨环原料配比、加工工艺不同，使得阀门的使用周期差异较大，新天煤化气化炉多台煤/灰锁阀门频繁出现碳化钨密封环断裂现象，使用周期仅为3个月，严重影响气化炉的长周期、安全运行。
对于煤/灰锁阀门故障高的问题，新天煤化技术团队非常重视，多次组织召开专项检修会，经研讨决定通过改进煤/灰锁阀门密封环材质与密封形式以及修复方式来降低其检修频次，具体技改措施如下。
（1）气化炉煤/灰锁上/下阀密封环由碳化钨硬质合金改为硬质合金堆焊。
（2）煤锁下阀阀座、灰锁上阀阀芯密封形式由原一道线密封改为两道线密封。
（3）阀座密封面采用等离子粉末堆焊，过渡层为Ni-1粉末，过渡层厚度为2 mm，面层激光熔覆钴基1号合金，堆焊层不少于2层，加工后厚度为3 mm，堆焊后硬度为HRC42~47；阀芯密封面采用等离子粉末堆焊，过渡层为Ni-1粉末或采用A102焊条，过渡层厚度2 mm，面层激光熔覆钴基2号合金，堆焊层不少于2层，加工后厚度为3 mm，堆焊后硬度为HRC47～52；堆焊后进行消除应力热处理；阀芯与阀座配研，配研后密封表面不得有裂纹、划痕、针孔、麻点、凹坑、凸点等影响密封性能的缺陷，硬质合金表面须进行磁粉探伤或渗透检验，符合NB/T 47013—2015中的I级为合格。
1.3 改进效果
新天煤化气化炉煤/灰锁阀门密封环材质与密封形式以及修复方式改进后，2021年煤/灰锁锥阀使用寿命明显延长、检修频次明显降低——灰锁上阀更换28台、平均使用周期367 d，灰锁下阀更换23台、平均使用周期389 d，煤锁上阀更换22台、平均使用周期374 d，煤锁下阀更换25台、平均使用周期322 d。总体而言，煤/灰锁锥阀平均使用周期在322 d以上，一般在10～12个月左右，较原修复方式下平均使用周期提高了33%，大幅减少了煤/灰锁上/下阀的检修工作量，节约了检修成本。
2 气化炉炉篦破渣能力弱及优化改进
2.1 问题描述及原因分析
更多内容详见《中氮肥》2023年第3期