壳牌气化炉盘管螺旋环缝焊接设备及工艺研究
王飞
[摘 要]壳牌煤气化工艺因其先进的工艺技术及良好的环保理念在国内得到广泛的发展。但是近几年大部分厂家在生产过程中，出现气化炉激冷口被频繁烧坏的情况发生。通过现场检查及设备内部结构情况分析，本文从工艺、设备、操作等几个角度提出了引起这一问题的原因，并提出相应的解决方案。
[关键词]壳牌气化炉 激冷盒 激冷口烧坏
中图分类号：TQ546 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）24-0031-01
1、前言
壳牌煤气化工艺因其先进的工艺及良好的环保理念在国内得到广泛的发展。但近几年国内大部分壳牌厂家都出现过激冷口频繁烧穿的问题。激冷口频繁烧坏，是最近几年壳牌煤气化装置在基本实现“安、稳、长、满、优”运行后才暴露的问题，是壳牌煤气化厂家在克服了早期气化炉合成气冷却器十字架堵灰、渣口堵渣、拉蒙达管堵管后所遇见的新问题。根据本人的了解，这一问题现象在国内所有投产5年以上的壳牌煤气化厂家中几乎都有遇见。到目前为止，还没有听说能够彻底解决这一问题事故的有效方案。表1是国内某2010年投产的壳牌厂家在最近几年激冷盒烧坏情况统计。
2、壳牌气化炉激冷盒组成及工艺情况
壳牌煤气化炉激冷盒由走循环激冷气的通道及走超高压氮气/二氧化碳反吹气的通道两个部分组成。这两个部分独立存在，走不同的介质气体，压力等级也不相同，作用也不相同，但是它们相辅相成又相互影响。
走循环激冷气通道部分由激冷气分布盒、百叶窗及与气化炉环隙联通的平衡孔组成。经过压缩机打压后的循环激冷气在气化炉外分成4股进入气化炉环隙，在环隙里面4股激冷气再分成8股从8个对角方位进气孔进入激冷气分布盒，然后经过激冷分布盒里面的分布孔，将气体均匀分布后吹出，经过平衡孔上方通道进入百叶窗，最后从百叶窗吹出，对气化炉出口高温合成气进行强制激冷。平衡孔的设置是为了防止气化炉内部与环隙之间压差过高，损坏气化炉内件。当气化炉内部压力波动时，通过平衡孔，达到气化炉内部与环隙压差平衡或接近平衡。
超高压氮气/二氧化碳从公用气体系统来后，在气化炉外分成4股，每一股气由一个快开式反吹角阀控制，每一个反吹角阀后再分成2股气流，分别进入环隙空间内形成对位的超高压氮气/二氧化碳反吹环管；超高压反吹环管在环隙空间内围着气化炉/激冷段成360℃，但却被均匀分成8个区域；每一个区域对应32根超高压反吹管，总计192根超高压反吹管。在实际运行过程中，由程序自动控制4个反吹角阀，依次间隔15分钟打开阀门对激冷口下沿进行吹扫，防止激冷口下沿堆灰。对于4个反吹角阀设置有旁路，由限流孔板限制超高压氮气/二氧化碳流量，防止超高压反吹管在无气流的情况下发生堵塞。
在激冷百叶窗上部及百叶窗与超高压反吹管中间面都有水冷管进行持续冷却，超高压反吹管出口有金属隔板将气化炉与环隙空间隔离。
3、烧穿原因分析
3.1 激冷气循环管网污染
壳牌煤气化工艺因其固有的物料特性，激冷循环气用的是除灰后的干气与湿洗后的湿气两种气体的混合气体，因此，循环气管网的污染也分以下两种情况：
第一种，飞灰污染。主要原因是在除灰阶段，由于飞灰过滤器出现问题，导致大量的飞灰被带入下游工序和激冷气管网。一旦飞灰过滤器出现漏灰问题，大量的飞灰进入激冷气管网，与湿洗单元来的湿气较重的合成气混合后，飞灰逐渐变得潮湿，本来呈颗粒状的独立的飞灰，一部分逐渐与周围的飞灰颗粒聚集在一起，形成部分絮团状。絮团状的这部分飞灰被带进入到激冷盒后，在经过激冷盒分布孔的时候，非常容易粘附在分布孔的周围；而经过一段时期的积累，分布孔周围附着的飞灰就会越来越多，最终将分布孔完全堵塞。
第二种是管道锈蚀。由于激冷气操作温度控制不当的原因，导致激冷循环气管网管道发生腐蚀，形成铁锈。这些铁锈在激冷压缩机正常打量情况下与一定气量下的流速形成一种平衡，并附着在内部管壁上，一旦突然受外力或压缩机打气量发生改变，比如装置开停车阶段压缩机启停等某些原因，这些附着在管壁上的铁锈部分就会脱落，然后随着激冷气进入激冷盒内部，随着时间的积累，过多的铁锈也会导致激冷分布孔发生堵塞。
4、预防措施
根据以上原因分析，可以针对性的做好相关预防措施，具体针对措施如下：
一、如果激冷气管网已经发现污染的厂家，可以在装置检修阶段，合理安排检修计划，对激冷气循环管网进行二次吹扫或清理，尽量保证每一次开车循环气管网的清洁问题。
二、在正常生产过程中，尽量做好高温高压陶瓷过濾器的保护。对排灰单元的操作要精心，设备保养要及时，尽量避免过滤器滤芯出现断裂或其他原因。再一个就是发现过滤器出现问题，及时停车处理，避免设备带病运行。
三、激冷压缩机入口气体温度的高低对防止管道发生锈蚀起到关键作用。控制激冷压缩机的进口温度在饱和温度以上，可以有效防止管道的锈蚀发生。
四、尽量控制气化炉系统压力稳定，避免因压力波动导致激冷口烧损。
五、加大气化炉环隙的惰性气体量，保证环隙压力始终略高于气化炉内部压力，可以有效防止合成气窜至气化炉环隙空间，避免高温合成气与激冷口百叶窗及超高压氮气反吹孔的直接接触。
5、总结
综上所述，壳牌气化炉激冷口频繁烧穿原因，就个人分析大概有以上几点。这些问题不是独立发生的，有可能是其中某一个原因占主导因素，也有可能是几个原因的综合作用，具体到每一个厂家要根据相应的情况具体分析。在找出这些原因之后，为避免再次发生激冷口烧穿的情况，必须加强对工厂设备的保护作用，在重要设备如高温高压飞灰过滤器S-1501出现问题的情况下，应果断停车处理，不能让设备带病运行。还有在装置检修阶段，除了对设备的检修要彻底，另外还有加强工艺管道的清理，否则只检修设备一样不能解决问题。
