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详细内容

关于壳牌气化炉水汽系统清洁质量的控制研究

时间:2023-04-03     作者:韩 鹏【原创】

(晋能控股煤业集团广发化学工业有限公司,山西 大同 037008)

 

摘  要:壳牌气化炉是壳牌煤气化工艺技术的关键设备,煤在气化的过程中会释放大量热量,热量通过冷水壁循环系统的锅炉水进行处理,所以,在气化炉开始工作前,需要将气化炉水汽统进行清洁处理,目的是保证循环的锅炉水的流量充足,可以保证设备正常运转。本文将对壳牌气化炉水汽系统清洁质量进行研究。

关键词:气化炉,输气管道,气化炉冷却器,水汽系统,清洁质量

 

壳牌气化炉水汽统是煤气化装置中的关键系统,在气化室内,当高压煤粉与氧气发生不完全的化学反应时,可以释放出高达1500℃的合成气流,汽包中的锅炉水会进入循环系统,将产生的合成气流的热量通过锅炉水的循环系统中受热产生的饱和蒸汽的形式带走,这样可以将高温的气流在合成气冷却器中使得温度控制在340℃以下,这样能保证下游装置长期稳定运行。膜式壁是由927根特殊的材料管组合而成,为了能平衡每根水管内的流量,能保证膜式壁的热能转换效果更为理想,超过887根内部进行了焊接,目的是形成限流孔板。图一为壳牌气化炉水汽系统结构图。


图.png

图一壳牌气化炉水汽系统结构图。


1 气化炉的清洁流程

壳牌气化炉内件在生产过程中,在制造、安装环节可能会有一部分杂物滞留在管道内,导致清理不彻底,主要杂物包含焊渣、铁锈皮、焊条等小物件,这类物质不进行及时处理,会使得管道口堵塞,进而造成水冷壁内的流量下降,水冷壁管就很难适应气化反应的高温,最终会导致水冷壁管使用寿命降低,进而导致安全事故的发生。所以在气化炉的使用前,都需要在气化炉内件的水冷壁、锅炉管道进行清理,利用水汽系统管道的正反冲洗进行清洁处理,在进行冲洗后,还要对水汽系统进行深入的清洁,目的是将故障降低到最低,确保设备的使用寿命更长。
   煮炉主要是用化学药剂进行清洁,主要对管道的外部进行清理的一种清理方式。通过煮炉的方式,一是可以将污垢、腐蚀物煮松,还可以将腐蚀物和化学药剂进行反应,将杂物排除系统;二是,煮炉的主要作用是将传热面和外管道表面形成一层保护层,也能防止系统在开启过程中造成腐蚀。水汽系统设备运行的安全也通过超声水流量测量检查。系统正常运行时,要保证传热面保持冷却状态。在进行冲洗和煮炉后需要利用超声系统进行测量,目的是防止设备损耗,延长设备的使用寿命。

气化炉水冷壁管管道在进行制作、运输、现场组装等环节中会产生一些焊头、焊渣等杂物。某修车间根据气化炉、合成冷却器、内件流程图等编制的清理图表,见表一。

设备名称

图号

数量

反应器

19001

19002

19005

124

103

33

激冷段

输气管

19101

19301

88

44

冷却器

19401

19403

19405

19601

19603

19605

71

112

112

74

66

60

表 1 专项清理方案

 

1.1 壳牌气化炉清理前的准备工作

首先需要先对气化炉、输气管道、气化炉冷却器内件装置,在清理前期需要配置临时的管线进行试压,保证无杂物后可以进行下一步操作。

在对气化炉进行清理前,需要将水汽系统的管口加焊头固定,同时需要安装压力表、手动蝶阀等装置对其进行密封处理,在对管口进行检查和清扫前,需要打开阀门对接口进行清扫。

1.2 壳牌气化炉主要清理范围

水汽系统的管道结构图见图2。主要包含中压循环汽包装置、气化炉主体、循环水泵。


图.png

图2 水汽系统管道结构图


1.3 壳牌气化炉的清理方式

对气化炉、输气管道、气化炉冷却器内件进行清理时,主要是利用反复吹吸和吹的方式,利用此类方法对气化炉内部进行清理,当清理完事后,在利用内窥镜进行二次检查,同时清扫人员做好清理记录,直到没有异物结束清理。

2  气化炉水汽系统外管道逆循环清理

2.1 气化炉外管清洗的主要条件

(1)需要成立清洗组织,清洗人员全员到位,随时准备清洗

(2)气化炉本体清理结束后,汽水外管清理合格后。

(3)将气化炉的本地和水汽系统进行外管焊接,焊接完成后,在将水压调试到要求数值,同时要符合设计和施工的要求。

(4)外管的逆循环清理主要是运用水源和气源,并且需要满足运行要求。

(5)在吹洗系统的相关装置,例如仪表、孔板、阀门等装置要按照要求进行拆洗,或者用临时的短管进行代替,保证与本系统无关的装置用盲板或者其他装置进行隔开处理。

(6)保证水汽系统的相关仪器仪表已经调整完毕。

(7)中压锅炉水循环系统入口孔径安装完成,同时将差压记打开。

(8)中压锅炉水循环泵符合运行要求。

2.2 水汽系统外管清晰步骤

(1)将汽包锅炉水的上水阀包上除盐水,同时要控制好汽包的位置。

(2)利用汽包的除盐水对水汽系统进行一一清洗。

(3)水汽外管清理完成后,将中压循环水泵临时的入口管线位置导淋成为中压循环灌泵,指导导淋出来正常的盐水后,才可以将导淋暂停,当过滤器没有脱盐水排出时,需要继续将汽包锅炉水进行上水处理,直至灌泵完成,可以将汽包液位最终控制在水位高于汽包入口管的位置。

(4)开启中压循环水泵的同时需要慢慢打开中压循环水泵的出口阀,出口阀的最终开度需要控制在中压循环泵的电流,电流需要控制在30A之内。

(5)如果出现中压循环水泵过滤器压差在0.1 MPa左右时,需要暂停中压循环水泵的过滤器。

3 气化炉外管的正循环清理

3.1 气化炉外管正循环清理条件

气化炉外管正循环清理条件总体需要按照水汽系统的外管逆循环清洗条件一致,可以按照逆循环清理要求进行检查。

3.2 气化炉外管正循环清理步骤

(1)将汽包锅炉水的上水阀向上包住除盐水,同时控制好汽包的位置。

(2)启动一台泵的炉水循环系统,目的是保证循环水的流量,也可以开启两台台泵同时进行,可以间断排水清洗水汽系统的管道,目的是为了能保证清理质量,汽包可以根据实际情况进行调整。

(3)在水汽系统循环过程中,可以根据压差进行反复的拆除和清洗,目的是保证过滤器的滤网和反复开导淋排水,在此期间需要保持汽包的液位稳定,指导最终排水系统达到清洁的目的。

4  气化炉水汽系统的化学清理方式

气化炉的化学清理方式主要的效果是,将造成过滤网、循环水泵、管线堵塞等情况的污垢进行清理,此类主要采取化学方式进行溶解,在冷却后,可以使得管道内壁清理干净,同时可以在内壁覆盖一层热阻低、较薄的保护层。

4.1 气化炉水汽系统化学清理运用的设备

(1)在进行煮炉前要按照规范要求将仪表的使用清单进行确认,保证仪表可以正常运行。

(2)保证热电车间的蒸汽管网满足送汽包的条件。

(3)气化炉的水汽系统保证加药的设备能正常运行,目的是放置化学清理药剂。

(4)中压锅炉水循环系统满足正常运行的条件。

(5)汽包和水汽系统需要有煮炉条件。

(6)水汽系统通水测试完成。

4.2 水汽系统化学清洗的主要方式

气化炉的水汽系统的化学清洗主要是分两次进行,每次清洗都需要进行冲洗、填充、加热、煮炉、降温、检查等环节,每次进行加热时需要保证循环水和压力器中的温度查不能低于75℃,首次进行化学清洗时,在加热区,温度可达到200℃,此时需要往水汽系统中加入化学试剂,需要的化学药剂量需要在一定的时间内全部加入,当循环水的温度达到230℃时,需要停止加热,在汽包的压力在一定值时,在恒温的条件下,十六个小时后进行降温操作;第二次进行化学清洗时,需要保证循环水的温度达到200℃,在此时需要加入化学药剂,同时也需要在4小时内加入全部的药剂量,当循环水的温度达到250℃时,需要停止加热,在达到一定压力值和温度在一定数值时,进行降温处理。

4.3 水汽系统化学清理的标准判定

(1)在两次化学清洗期间,可以通过分析系统内的化学药剂的含量是否在规定的范围内进行判定,当化学药剂量未达到合规值时需要继续按照要求进行操作,直到达到标准。

(2)化学清洗完成后,需要对汽包、过滤器和水汽箱等装置,对其进行污垢和杂物的检查。

(3)化学清理完成后,还可以利用超声波进行测量,通过冷水的流量进行测量,目的是检查气化炉的清理效果。

5  结束语

壳牌气化炉在煤化工行业应用较多,所以为了保证装置的安全运行,必须要对气化炉的水汽系统进行清理、冲洗等环节,这对企业稳定运行十分关键。

 

参考文献

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[8] 李亚东.(2010).Shell气化炉水汽系统的清洁.化肥工业.

[9] 沈 浚.合成氨[M].北京: 化学工业出版社 2001.

[10] 壳牌提供的 SEG 文件.1


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