壳牌气化炉失效特性分析

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1、壳牌气化炉失效特性分析煤气化是煤炭高效与洁净利川的重要途径，它是将一次能源转化为洁净的二次能源，其产品气可作为燃气（煤气）、合成气、氢气、一氧化碳等多种气体来源［V31o煤气化技术广泛应用于合成氨.合成甲醇、海绵铁生产等领域，其潜在的最人市场是整体煤气化联合循环（IGCC）发电领域「4'61o因此大型煤气化技术已成为国内口主研发和对外引进的热点。壳牌Shell煤气化工艺是当今世界上较为先进的煤气化工艺，具有效率高、结构尺寸紧凑、生产能力大、消耗低及环保等特点，已引进、应川于合成氨和甲醇装置口•攸。

2、目前国内已引进20余套売牌shell煤气化的关键设备气化炉，投煤量在1000-2000t/do目前，为了保障生产线的安全运行，其关键设备气化炉的检验已经逐渐提到议事日程，由于气化炉的失效机理和特点不明确，就不能制定相应合适的检验方案、确定最佳的检验周期等，其主要原因是：①气化炉结构复杂；②失效机理复杂；③工艺过程控制不明确等。因此，了解和掌握气化炉的结构及工艺特点，掌握运行过程屮岀现的各种具有失效迹象的判定，依此为基础对气化炉的失效机理进行研究，这为整套装置的检验方案的制定提供理论基础，是实现整个

3、装置安全运行的重点。文小以湖北某煤气化公司壳牌气化炉装置为研究对彖，对实际运行条件下的气化炉的失效机理进行初步探讨与分析。1气化炉的结构与运行工艺1.1气化炉的结构及其特点Shell气化炉由承压壳体、内件及附属设备构成，是集动、静设备于一•体;集燃烧、反应、换热、冷却等工艺一身的复合设备，其主要结构图如图1所示。气化炉按工艺功能分为6个部分：气化炉反应段、急冷段、传输段.反向段、合成器冷却段和辅助设备(敲击器、烧嘴、监视器和恒力吊等)。图1气化炉的结构Fig・IStructureofgasific

4、ationfurnace气化炉外売材质为SA387GrllCL2,最人壁厚80rum,城大内径4640mm。承压壳体设计压力为5.2MPa,设计温度450*CO内壁喷涂40mm厚的耐火材料130RGM,咐火材料山炸在内壁上的“龟甲网”支承I占I定，防止事故状态下的髙温，保护外壳金属的热损伤。气化炉内件的总休结构为水冷壁型式，主耍由受热而(膜式水冷壁)、坏形空间及承压壳体组成。膜式水冷壁安装在壳体内，气化过程实际发生在膜式水冷壁围成的腔内，气化压力由承压炉体承受。另外，膜式水冷壁内衬有一层耐火衬里，

5、用“以渣抗渣”方式保护膜式水冷壁不受侵蚀。在膜式水冷壁与承压炉体之间的是环形空间，主要用于放置容纳水/蒸汽的输入/输出管线及集箱管、分配管，另外，环形空间也便丁•管线的连接安装及其以后的检修与检验。合成气冷却器总体结构为水管式，均为膜式水冷壁的结构。包括：膜式水冷壁、多层环束管、环形空间和承压壳体。合成气的冷却换热在多层环管束内进行，合成气走管间，水/熬汽走管内。多层环管束共设置了3组，即中压蒸汽过热器(E1306)、中压蒸汽发生器(E1303B,C,D),4组管束均可整体从合成气冷却器的壳体内拆

6、装。输气管和气体反向室主要由Cr-Mo耐热钢Q管焊接而成的膜式壁结构，内衬耐火材料。气化炉的特点(1)由于采用喷流床气化，能实现高温(大约1500°C)的“结渣”气化，碳转化率较高。(2)气化炉运行时，气化反应段膜式壁固化的灰渣层，能够对气化炉内壁起保护作川，防止炉樂受到熔渣的侵蚀，达到“以渣抗渣”的效果。(3)为了防止受热面管束内壁积灰降低冷却效果，在气化炉共设计Y58套振打渣灰装置，所有脉冲力传递的零部件都必须紧密接触。否则，将导致严重磨损。(4)气化炉在正常运行状态下将产生膨胀。其顶部膨胀量

7、最大，约为150mm。因此，与气化炉连接的所冇设备、管线、仪表等必须能够保持自由膨胀，否则，将对设备、管线、仪表等造成损坏或附加应力破坏。(5)气化炉内件在运行时也将产生上下膨胀。因此，在内件与客体Z间的滑道必须保持白由。不能有卡死、焊死等现象，否则，将导致内件的严重损坏变形。(6)气化炉的整体支撑是由气化炉裙座和恒力吊共同完成。其作用是支承气化炉气体冷却器的重量，在热态气化炉膨胀时能使其自山膨胀。1.2气化炉的运行工艺条件煤粉在4MPa,1500°C左右的气化炉中和02、蒸汽进行燃烧.反应，从而

8、分别牛•成合成气和灰渣.飞灰。合成气从气化段顶部流出，利用來自湿洗段的“冷态”合成气进行急冷，将温度降低到900°C左右。随后在合成气输送段、气体返回段、合成气冷却段中进一步将温度降低到350°C左右，从合成冷却器底部流出。各种不能燃烧的组分中的大部分以熔渣的形式从气化段的底部排出，在渣浴中急冷并分散成玻璃状的小颗粒，平均粒度大约为1nun,同渣水一并从渣池V1401底部排出气化炉，进入14单元的渣水处理系统屮。少量熔渣以飞灰形式通过急冷段.输送段.合成气冷却段后，随合成气一并排出