高溫?zé)犭娕荚诮褂蜌饣癄t上的應(yīng)用
發(fā)布時間：2020-06-18
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摘要:合成氣裝置氣化爐
高溫?zé)犭娕?/strong>在實際使用過程中壽命較短。文中從工藝、設(shè)備、操作參數(shù)等方面分析了熱電偶易損壞的原因,提出了延長熱電偶使用壽命的具體方案,為氣化爐的安全平穩(wěn)長周期運行提供了保障。
某石化公司合成氣裝置采用合成氣。裂解焦油、工藝水和氧氣3種物料通過工藝燒嘴進入到氣化爐,在氣化爐內(nèi)1300~1400℃的高溫條件下,發(fā)生部分氧化還原反應(yīng),工作壓力3.48MPa,生成以一氧化碳為主的合成氣。裝置于2012年建成投用,是國內(nèi)唯以套利用焦.油氣化生產(chǎn)合成氣的裝置。氣化爐內(nèi)溫度是氣化爐運行參數(shù)之一,它反映了物料在氣化爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的狀況,影響氣化爐的碳轉(zhuǎn)化率,決定合成氣氣體成分的組成,甚至影響氣化爐的安全運行及使用壽命。因此,及時正確測量爐內(nèi)溫度顯得重要,特別是在裝置開工階段,爐內(nèi)溫度是氣化爐投料操作的前提。
氣化爐在4個不同方向安裝4組高溫?zé)犭娕?，每組3支,共有12點溫度指示。高溫?zé)犭娕紴锽型,即雙鉑銠熱電偶，用鉑、銠2種合金絲做成熱電偶元件。
1應(yīng)用現(xiàn)狀
合成氣裝置自2012年開工，初期運行比較穩(wěn)定,近期高溫?zé)犭娕碱l繁損壞影響裝置平穩(wěn)生產(chǎn)。經(jīng)分析認(rèn)為其損壞的原因主要有5個。
1.1爐內(nèi)壁耐火材料膨脹產(chǎn)生剪切力
氣化爐內(nèi)襯爐磚從內(nèi)向外共有3層，高溫?zé)犭娕嫉谋Ｗo套管安裝孔在爐磚砌筑的同時預(yù)留完.成,孔的內(nèi)壁不規(guī)則,爐磚相互交錯,中間具留有保護套管的最小通過距離。氣化爐在投入運行后,爐磚逐步受熱膨脹,由于各種爐磚的受熱膨脹系數(shù)不同,就會使安裝孔周圍的爐磚向內(nèi)部產(chǎn)生不同的收縮距離,相互之間形成徑向剪切力,隨著安裝孔的空間減小,爐磚產(chǎn)生徑向剪切力會直接作用在保護套管上,剛玉材質(zhì)的保護套管會被剪切力損壞。
1.2氣化爐頻繁開停工的影響
合成氣裝置開工初期,工藝、設(shè)備問題較多，裝置運行不平穩(wěn),開停工頻繁。對于高溫?zé)犭娕?，剛玉套管前端采用填筑料進行封閉,剛玉內(nèi)外套管之間的填充物材料存在一-定的膨脹系數(shù),填充物與外套管之間有間隙,經(jīng)過一段時間的運行后，高壓氣體進人套管內(nèi)部,停工后,壓力在短時間內(nèi)突然釋放。氣化爐多次開停工,反復(fù)經(jīng)過泄壓、抽真空烘爐等過程,壓力、溫度變化都較大,造成保護套管使用壽命下降,易損壞。
1.3氣化爐內(nèi)部氣流沖刷
高溫?zé)犭娕急Ｗo套管深入氣化爐內(nèi)的頂端距離里層爐磚向火面有一定距離，不能深入爐膛。正常生產(chǎn)中,氣化爐內(nèi)溫度高達(dá)1300C，焦油中碳組分較高,燃燒過程中,會對爐磚產(chǎn)生滲透侵蝕,隨著高溫火焰和高速氣流的劇烈沖刷造成爐磚剝落減薄,保護套管頂端慢慢從爐磚層內(nèi)露出，在高速氣流和火焰的沖刷下繼而損壞。
1.4高溫?zé)犭娕假|(zhì)量
高溫?zé)犭娕嫉谋Ｗo套管為剛玉復(fù)合管,其成份主要由Al2O;和Fe20,等--些雜質(zhì)組成,如果其中ALO,的含量過低或雜質(zhì)含量過高,都可以對保護套管的耐火度等特性造成影響,導(dǎo)致其使用壽命降低。
1.5安裝原因
根據(jù)熱電偶的安裝操作規(guī)程,其需要在生產(chǎn)設(shè)備的冷態(tài)下進行安裝,直至投人運行,需要平穩(wěn).的升溫過程。但在裝置臨時停工期間,熱電偶需要更換,氣化爐內(nèi)的溫度沒有降至常溫,如果儀表維護人員安裝過程不標(biāo)準(zhǔn),速度過快,熱電偶受到的溫度變化劇烈,也會影響其使用壽命。
2采取的應(yīng)對措施
2.1安裝孔的預(yù)留.
綜合以上因素,高溫?zé)犭娕嫉陌惭b間隙是否規(guī)范,是否滿足設(shè)計要求,成為了需要首先考慮的關(guān)鍵點,這就需要在氣化爐爐磚砌筑的時候嚴(yán)格按照規(guī)范進行,為此制定了詳細(xì)的砌筑方案。
氣化爐內(nèi)爐磚共3層,從爐壁往里分別為.TX233(粘土磚)、TX234A(剛玉磚)TX235A(剛玉磚)。在砌磚過程中,使用φ38mm的試棒作為基準(zhǔn)參照物,試棒中心線要與熱偶孔徑中心線重合,保證砌完磚后中心孔徑同軸。TX233粘土磚為圓形磚,砌磚過程要保證TX233磚孔徑中心線與試棒中心線重合;TX234A剛玉磚在砌磚過程中,要保證TX234A凹槽最低點距離試棒下邊緣的距離為27.8mm,上面的磚凹槽最高點距離試棒上邊緣的距離為4mm;TX235A剛玉磚在砌磚過程中,應(yīng)該盡力保證磚下凹槽最低點距離試棒下邊緣的距.離為33.2mm,.上面磚凹槽最高點距離試棒.上邊緣的距離為5mm。
首先安裝φ38mm試棒,由外向內(nèi)插人,在接管處用耐高溫陶纖氈在試棒外側(cè)均勻固定;然后安裝TX233,安裝前TX233采用陶纖氈將T型孔與試件之間的間隙均勻填滿;第3步砌筑TX234A下部磚,參照圖紙尺寸安裝,如果尺寸不能保證可以通過打磨磚的底部來調(diào)整尺寸,按照同樣方法砌筑TX235A。在砌磚過程中,熱偶安裝孔處TX233、TX234A.TX235A磚孔徑不得改變,尺寸有偏差時，可以調(diào)整磚的底部,不得改變磚孔徑尺寸。爐磚.砌筑完成之后,可以將安裝孔里側(cè)爐磚邊緣--圈切割成45°斜面,可以減少爐渣在安裝孔處存留，造成堵塞。
2.2熱電偶安裝及檢查
冷態(tài)安裝時,現(xiàn)場測量安裝孔深度,將熱電偶調(diào)整到指定長度,在保護套管外纏繞耐高溫陶纖填充物,使其能夠深人安裝孔內(nèi),套管前端不能深人爐膛,距離內(nèi)壁10mm,各個接頭確保緊固到位，最后使用萬用表測量檢查熱電偶是否完好。
熱態(tài)安裝時,將故障熱電偶拆下后,首先使用φ40mm圓柱型工具對安裝孔進行疏通,再使用儀表風(fēng)吹掃,然后將預(yù)制的熱電偶緩慢安裝到安裝孔內(nèi)。此時氣化爐內(nèi)溫度在800C以上，為了避免剛玉保護套管受熱溫度變化劇烈,建議安裝速度為30mn/min,使保護套管有溫度變化適應(yīng)過程。
3結(jié)束語
做為國內(nèi)第1套利用焦油氣化生產(chǎn)合成氣的裝置,氣化爐燒嘴的運行是整個裝置的重點。燒嘴從原設(shè)計國外進口到國產(chǎn)化,整個過程比較漫長,期間工藝參數(shù)、設(shè)備狀況、氣化爐內(nèi)部的反應(yīng)情況、火焰的形狀等各方面因素都不斷發(fā)生變化，這就需要在日常生產(chǎn)過程中認(rèn)真收集數(shù)據(jù),找出規(guī)律,找出影響高溫?zé)犭娕际褂脡勖耐饨缫蛩?制定應(yīng)對措施,使其為氣化爐的安全平穩(wěn)運行提供可靠保障。
