壳牌气化炉漏水原因分析.doc

壳牌气化炉漏水原因分析拟稿：伍崇宽贵州天福化工有限责任公司的30万吨合成氨，20万吨甲醇、15万吨二甲醚装置气化部分采用壳牌煤气化技术，设计日消耗原煤 2400 吨，与盈德公司合作配套制氧量5200M3/h、氮气18000NM3/h的空分装置。项目始建于2005年，2010年11月7日全系统一次投料成功。2011年3月21日煤烧嘴罩1#、4#发生泄漏，造成气化炉进水，系统被迫停车长达11天，2011年7月27日煤烧嘴1#发生泄漏，同年9月16日煤烧嘴2#、3#、4#发生泄漏，同时激冷段磨损严重与环隙空间多点发生穿孔，2013年元月26日煤烧嘴1#、4#再次发生泄漏，3月23日煤烧嘴2#又发生了泄漏，同时冷却器2#、3#蒸发器段水冷壁管发生了泄漏，此次检修时间长达12天，为避免类似事故再次发生，特对壳牌气化炉可能的漏水原因及造成的影响进行分析，1壳牌煤气化工艺简介壳牌煤气化采用悬浮夹带流化床技术，其气化工序工艺流程示意见图1，空分装置送来的约15的氧气经过氧气预热器加热至180，为提高粗合成气中有效气体含量以及改善渣的形态，在氧气中添加少量微过热的中压蒸汽，然后从煤粉加压单元用氮气输送过来的煤粉一起送人气化室内对置的煤烧嘴内，发生剧烈的气化反应，生产粗合成气。粗合成气经过激冷段、输气段、气体返回室、合成气冷却器冷却至330左右后，在干洗单元经过24组（1152根）陶瓷滤棒过滤后，使粗合成气中的固体含量降至20mg/m3进入湿洗单元，洗去粗合成气中的飞灰及卤素，并进一步冷却合成气温度至180左右，送入氨醇装置。在煤烧嘴投用时头部与火焰内焰位置的温度很低，可能产生露点腐蚀及高温硫化腐蚀。所有使用单独的调和水用调和水泵(P1304)加压至6.0Mpa,在经过加热器（E1308）加热恒高于210. 进入煤烧嘴头部，以保护煤烧嘴。2 气化炉漏水原因分析及影响2.1气化室进水根据天福化工开车情况气化室漏水来源于2处，煤烧嘴头部破损造成调和水泄漏，煤烧嘴罩泄漏等。如果调和水回水流量出现低报警，则可能是煤烧嘴头部破损造成调和水泄漏，其原因可能是在开停车过程中气化炉内的NH4CI-H2O产生的腐蚀以及高温硫化导致的H2S腐蚀，使煤烧嘴头部强度下降而破损。但煤烧嘴头部破损造成调和水泄漏有一个过程，刚开始可能只有一小点泄漏，然后慢慢变大，此时漏进气化室的少量水有可能都参加了反应，所有湿洗单元出口的合成气组分分析会显示H2含量上升，CO含量降低，H2/CO上升，CO2含量比设计值高，最后合成气组分稳定在新的平衡状态，随着泄漏量的增大，调和水回水流量LL就会高报警，引起气化炉跳车。如果系统压力突然上升后又下降；激冷气量突然降低后又恢复正常；粗合成气量突然增大后有下降；系统温度下降，第一个测温点温度剧烈波动；除渣系统不稳定，出现大块渣或架桥，以及湿洗单元的出口温度上升和水汽比失调，则是气化室内进入大量水、汽混合物，应判断是烧嘴罩爆管，其原因可能是气化环境突然发生变化或管道内不干净而堵管形成局部过热而爆管。2、2激冷段泄漏原因及影响造成激冷段泄漏原因可能有：夹带固体颗粒物合成气的长期、高速冲刷；粘性飞灰造成结垢，使管道受热不均以及热应力作用，限流孔板堵塞使分配环强制循环水分配不均匀等，导致局部过热而发生泄漏。当水、汽混合物和合成气一起到达冷却器顶部十字交叉处后，飞灰吸湿后变粘，部分飞灰就会吸附在此处管道上，又由于吹灰器的设计达不到吹灰效果，最终导致粗合成气通道堵塞，两端压差增大，引起气化炉连锁跳车。2.3 合成气冷却器水冷壁管泄漏原因及影响合成气冷却器水冷壁管泄漏原因可能是：夹带飞灰合成气的长时间冲刷；管壁积垢造成受热不均产生热应力；敲击器故障及限流孔板堵塞使分配环强制循环水分配不均匀等，2013年3月23日天福化工煤气化装置气化炉合成气冷却器水冷壁管泄漏主要是限流孔板堵塞造成局部管道过热而产生爆管，根据泄漏管道（图1）进行分析如下：当铁处于温度200以上的高温水中时，Fe-H2O系电位的PH值图存在铁的稳定区、腐蚀区和纯态区。铁在高温水的条件下可能会发生腐蚀电位，PH值范围比低温水的条件下大，水温的升高对于改善铁的抗腐蚀性能不利。当限流孔板堵塞后，由于水流量较小，使得传热管材料金属壁温过高，管壁在高温高压下金属与水接触会产生汽水腐蚀，形成以氧化铁为主的腐蚀产物，管内液体在流动过程中被加热，产生大量的蒸汽泡，蒸汽泡在溃灭过程中造成氧化金属的破坏，甚至母体金属被破坏。应力和活性阴离子对氧化膜的破坏造成孔蚀，气蚀作用使脱落的固体在水中形成固、液、气三相流的冲蚀作用。当温度为450时，金属中的铁元素和水蒸气接触发生反应如下：3Fe+4H2O Fe3O4+4H2 当温度超过570时就会生成疏松的Fe2O3，反应式如下： Fe+H2O FeO+H2 3FeO+H2O Fe3O4+H2 2FeO+H2O Fe2O3+H2在水蒸气和有氧的条件下，Fe3O4还有可能生成Fe2O3，其反应如下： 2Fe3O4+H2O Fe2O3+2H+2e 6Fe3O4+H2O+O2 9Fe2O3+2H+2e如果换热管过热或水中的溶解氧过多，氧化膜遭到破坏，将会形成Fe2O3为主的氧化膜，由于Fe2O3与母体金属的结合力小，容易脱落，从而出现爆管现象。当管道泄漏后大量水进入合成气，会造成出口测温点以及出口壁温测温点下降，因其在合成气管线的最低点有可能有水、汽冷凝液。此处的温度接近水、汽混合物的饱和温度，如果打开旁路导淋会有水流出。又因为合成气中夹带飞灰，而飞灰中含有氧化钙和氧化铝，氧化钙和氧化铝具有吸水性，吸水后流动性变差，合成气流动阻力增加，最终导致合成气中夹带飞灰堵塞通道，使冷却器压差增大而引起气化炉连锁跳车。3、结语造成气化炉漏水的原因有很多方面，对装置造成的影响会随着漏水量的增大而不断恶化，生产中要加强各个环节的监测和控制，特别是对P1301进口过滤器压差监控，需要时作人工清理，保证锅炉强制循环水的清洁度，