合成气装置废热锅炉炉管泄漏原因分析

5 8 炼 油 与 化 工 R E I q NI NG A ND C H E MI C A L I ND U S T R Y 第 2 2 卷 合成气装置废热锅炉炉管泄漏原因分析 刘殿中， 耿 会 ( 大庆石化公司化 【二厂 ， 黑龙 江 大 庆 1 6 3 7 1 4 ) 摘要： 2 0 1 1 年2 月2 E t ， 某石化企业合成气装置废热锅炉炉管发生泄漏事故， 导致停产 1 0 d ， 造 成较大的经济损失。文中分析了该废热锅炉炉管发生泄漏的原因， 并提 了应对相应的改进 措施， 对 内同类装置具有一定的借鉴价值。 关键词： 废热锅炉； 炉管； 泄漏 中图分类号： T Q 0 5 4 文献标识码： B 文章编号： 1 6 7 1 4 9 6 2 ( 2 0 1 1 ) 0 5 0 0 5 8 0 2 合成气装置 以重油 、 氧气 、 蒸汽 为原料 ， 在气 化炉内 1 3 5 0的高温条件下发生部分氧化反应 ， 生成 以一氧化碳和氢气为主的粗合成气 。粗合成 气从气化炉出来经废热锅炉 的3 组炉管 回收热量 后进入碳洗塔 ， 用水洗涤 并除掉合成气 中的游离 碳黑 ， 同时废热锅炉壳程副产4 8 MP a 饱和蒸汽。 1炉管的泄漏 2 0 1 1 年 2 月 2日， 合成气装置碳洗塔 1 2 5 1 底部 出 口温度 及 顶部 出 口合 成 气 温 度 同 时升 高 了 8。同时发现废热锅炉蒸汽产量 由8 2 5 t h降低 至 7 6 t h ， 对废热锅炉及 1 2 5 l 塔进一步综合分析 ， 判断废热锅炉盘管发生 了泄漏 ， 炉管外部压力较 高的热水进入合成气炉管 内部 。2 月 8日废锅炉管 泄漏进一步扩大。为了确保装置安全 ， 决定于 2 月 9日停工处理 ， 处理后于2 月 2 0日合成气装置投料 开 一 r。 合成气装置 自1 9 8 6 年投产以来 ， 废热锅炉( 连 同炉管 ) 只在 2 0 0 8 年更新 1 次 ， 第 1 台废热锅炉使 用了 2 2 a ， 第 2 台截至泄漏时只用 了2 5 a 。1 炉管 泄漏情况见图 1 。 冈1 1 X 炉管泄漏情况 2 原 因分析 废 热锅 炉炉管发生泄漏后 ， 组织有关人员对 气化炉炉膛温度、 废热锅炉炉水强制循环量、 锅炉 水质 、 炉砖检测报告等参数进行分析 ， 查找可能导 致炉管泄漏原 因 ， 初步排除 了T艺操作 、 水质 、 炉 砖材质 、 废热锅炉炉管材质等因素的影响。 。 2 1现场情况 设备打开后 ， 发现合成气炉 渣截罐 、 联通管 、 废 锅灰罐堵 塞严重 ， 堵塞物量大 ， 质 地疏松 ， 呈灰 褐色泥土状 ， 与以往检修时 出现的青黑色 、 质地较 硬 、 并有金属析 出物的灰渣明显不 同。见图2 。 图 2 联通管的破坏情况 首先对灰渣进行 了取样分析 ， 发现灰渣主要 含有 A 1 ： 5 5 5 6 ( 以 A 1 ： O ， 计 ， 以下 均 以氧 化物 计) ， S i ： 2 2 ， N i ： 1 l ， 并含少量稀土元素 ， 由此怀 疑这些杂质可能是 由原料重油带入。 2 2 AI 、 S i 的来源分析 进一步对合成气界区重油进行取样分析 ， 结 果重油中原料含 A l ： 2 1 9 0 g g ， S i ： 2 3 4 2 g g 。 为 了分析铝 、 硅 的来 源 ， 对炼 油厂 常减压一 套 、 常减压二套 、 2 3 6 罐 、 化丁一厂原料一车间重油 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1 年 第 5 期 刘殿 中， 等 合成气装置废热锅炉炉管泄漏原 因分析 5 9 进行取样分析 ， 结果是 ： 常减压一套 ， A l ： 未检出 ， S i ： 0 2 5 5 r 4 g ； 常减压二套 ， A 1 ： 0 2 6 8 g g ， S i ： 2 5 9 9 g g ； 2 3 6 罐 ， A l ： 1 0 1 7 r4 g ， S i ： 1 2 1 7 g g ； 化工一 厂原料一车间 ， A l ： 2 4 5 4 g g ， S i ： 2 8 5 3 g 。 根据分析数据 ， 认 为原料重油中 A l 、 s i 含量的 大量增加说明炼油厂二套装置减压渣油在输送到 合成气装 置界 区的过程 中受到污染 ， 由于重油中 A l 、 S i 等杂质较多且颗粒粒度极小 ， 在合成气炉中 1 3 5 0 高温下处于熔融状态 ， 密度较低并附着在 炉膛 、 联通管 、 废锅灰罐及管线的 内壁上 ， 不断积 累 ， 形 成堵 塞物 ， 最后 导致合成 气炉 入炉蒸汽 与 1 2 5 1 塔 出 口合成气之 间的压差升高 的现象 ； 同时 在入炉炉 管处形 成结垢 ， 导致该处合成 气的热量 并没有在锅炉炉水强制循环下及时撤出， 达到降 低温度的 目的， 造成合成气热量释放点后移 ， 并在 只有 自然对流 的直管段后第 1 圈盘管形成局部过 热 ， 导致穿孔泄漏。 。 2 3炉管材质分析 在 对原料重油进行分析 的同时 ， 将废 热锅炉 炉管 泄漏 段切开后 ， 委托 东北 石油大学进行 了材 质 、 机械性能等进行了分析 。分析包括 5 项 内容 。 ( 1 ) 对直管段 ( 非过热部位 ) 进行 了抗拉强度 、 屈服强度 、 延伸率 、 布氏硬度 等项指标进行 了测 试 ， 结果表明炉管材料的力学性能正常。 ( 2 ) 对炉管材质化学成分分析表 明， 炉管材质 符合要求 。 ( 3 ) 对泄漏 区形貌观察可知泄漏 区管体 明显 向管 内凹陷 ， 成不规则漏斗状 ， 且变形周围壁厚没 有减薄 ， 表 明是先失稳再泄漏 ， 失稳处是材料性能 劣化 ， 机械强度下降 ， 在管外压力下所致 。 ( 4 ) 金相分析表 明泄漏 区从管外壁 向内金属 晶粒逐渐增 大 ， 最 内层 已经 被氧化 ， 说 明此处 过 热 ， 机械性能下降 。直管段金相分析未见异常 。 由金相组织粗化及氧化现象可以初步判断炉管的 泄漏与管壁处过热造成的晶粒粗化和氧化腐蚀有 关。 ( 5 ) 能谱分析结果表明炉管内表面腐蚀 区的 成分 非常复杂 ， 主要含有 C、 0、 F e 、 N i 、 S i 、 A 1 、 Mo 、 A s 、 s b 等成分 ， 其 中0、 F e 含量最高 。炉管外表面 腐蚀区成分简单 ， 主要含有 0、 F e 、 N i 等。 综合对炉管的材料性能分析， 合成气装置泄 漏 的原因可 以概括为 ， 由于炉管直管段结垢严重 ， 造成 合成气 在直管 段没有冷 却到设计 的预期 温 度 ， 热量释放点后移 ， 造成后部没有耐高温衬里的 合成气管段局部温度过高 ， 导致炉管材质发生氧 化及金相组织劣化 ， 机械性能下 降， 在壳程炉水 的 压力作用下发生穿孑 L 泄漏 。 3结束语 ( 1 ) 每月分析原料重油中A l 、 s i 、 F e 、 N i 等杂质 含量 ， 建立原料重油质量台帐， 保证重油质量 。 ( 2 ) 建议使用不含( 或少含 ) A l 、 s i 等杂质的重 油作为合成气炉的原料。 ( 3 ) 该次检修时发现合成气炉炉壁 因A l 、 S i 等 结垢物挂壁 ， 增厚达到 6 c m， 在运行过程 中这些渣 截物必将落入联通管 、 炉管 中， 造成堵塞。因此建 议在今后的检修工作 中， 检查废热锅炉整体情况 。 ( 4 ) 密切监视合成气炉 、 废热锅炉等重点部位 的运行状况 ， 做到及时发现问题 ， 及时解决。 参考 文献 ： 1 王运炎 机械工程材料 M 北京 ： 机械工业出版社 ， l 9 9 2： 6 6 6 7 2 高进 ， 孙金 厂 金属材 料应力腐 蚀失效分 析 J 山东轻T业学 院学报 2 0 0 1 1 5 ( 1 ) ： 1 2 1 4 收稿 日期 ： 2 0 1 1 0 8 0 l 作者 简介 ： 刘殿 中， 男 ， T程师 ， 1 9 9 2年毕业于兰州石 油学校 ， 现从 事丁辛醇生产工艺管理工作 。 石化信息 中国石化加紧开发合成油成套技术 据 中国化工报 2 o l 1 年 8 月2 5日报道， 费托合成产物加氢提质生产润滑油和蜡项 目于2 0 1 1 年8月8 E t 通过中国石化 集团公司组织的技术评议， 会议明确了费托合成蜡加氢提质及生物航煤中试方案。根据项 目计划， 中试技术工业应用装置 将于 2 0 1 2年 1 季度在河南油田精蜡厂建成投产。利用费托合成油提质生产基础油技术 目前在国内尚属空白， 加氢提质技 术是合成油成