壳牌煤气化炉烧嘴罩失效原因分析及应对策略

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1、壳牌煤气化炉烧嘴罩失效原因分析及应对策略徐才福，殷为玉，李家伟，蔡永宁(中国五环工程有限公司，湖北武汉430223)摘要:从腐蚀机理、水质和煤质影响、煤粉流动稳定性等方面分析了壳牌煤气化炉烧嘴罩发生漏水失效问题的原因;针对工程设计、施工管理和操作控制提出了改进措施和应对策略。关键词:壳牌煤气化;烧嘴罩;腐蚀;磨蚀;过烧;应对措施中图分类号:文献标识码:A文章编号:1004－8901(2011)05－0023－06TQ545FailureReasonAnalysisandReparteeReparteeStrategyforBurnerMuffleofShellCoalGasif

2、ierXUCai-fu，YINWei-yu，LIJia-wei，CAIYong-ning(ChinaWuhuanEngineeringCompanyLtd．，WuhanHubei430223China)Abstract:AuthorhasanalyzedthefailurereasonforwaterleakageoccurredinShellcoalgasifiermufflefromaspectsofcorrosionmechanism，effectofwaterqualityandcoalquality，stabilityforflowofpulverizedcoalan

3、dsoon;andhaspresentedtheimprovementmeasuresandreparteestrategyinallusiontoengineeringdesign，constructionmanagementandoperationalcontrol．Keywords:Shellcoalgasification;burnermuffle;corrosion;erosion;over-burning;reparteemeasares到目前为止，采用壳牌粉煤加压气化技术的煤气化装置已有15套投入运行，还有3套正在试运行。为了达到装置的长周期安全运行，壳牌公司、中

4、石化公司、合肥通用机械研究所、业主及工程公司进行了大量研究和开发工作，提出不少改进措施，壳牌公司还相继推出了第II代、第III代烧嘴罩。由于这些改进的重点是材料、烧嘴罩结构以及烧嘴与烧嘴罩之间的密封结构，尽管改进后烧嘴罩能适应较大的操作弹性，但烧嘴罩的穿孔漏水现象仍然时有发生。其原因是:由于熔融的渣沿突出的烧嘴罩端部分流的结果可能导致烧嘴罩下方膜式壁局部不能形成良好的渣层保护，膜式壁水冷管直接与火焰接触，且由于热流通量过大，引起局部过烧或形成高温S和P的共晶体，产生高温腐蚀和裂纹。因此烧嘴罩失效漏水问题依然是制约煤气化装置长周期运行的关键因素之一。鉴于此，笔者拟从失效机理入手，

5、对工程设计、制造检验、操作管理等进行综合分析，以期彻底解决烧嘴罩的失效问题。冷盘管锥形结构。该部件的组成:1件螺旋盘绕式锥形传热面，用4mm的圆钢密封焊接，材料为13CrMo44或15CrMoG;1件管状分配器/集汽箱，材料13CrMo44或15CrMoG;分配器/集汽箱与传热面之间的连接管线，材料13CrMo44或15CrMoG;LaMont管嘴，材料13CrMo44/2Cr13。水冷盘管内通入锅炉给水进行强制循环，把热量移走，从而降低烧嘴罩盘管的金属温度。烧嘴罩迎火面不衬耐火衬里，以免烧嘴罩迎火面结焦而影响烧嘴的火焰形状。烧嘴罩的作用是保护烧嘴头部，减少对烧嘴头部的辐射热

6、。烧嘴罩结构见图1。图1烧嘴罩结构烧嘴罩结构烧嘴罩安装在气化炉反应室膜式壁处，与煤烧嘴和反应室膜式壁形成一个整体，其总体结构为水1作者简介:徐才福(1966年－)，男，湖北武穴人，1992年毕业于河北工业大学化工机械专业，教授级高级工程师，中国五环工程有限公司副总工程师，长期从事煤化工工程设计、技术开发和技术管理工作。化肥设计·24·2011年第49卷见图2。P和S渗入引起外壁表层形成的低熔点共晶见图3。外壁穿孔部位边缘腐蚀形态见图4。烧嘴罩失效原因烧嘴罩的使用寿命与多种因素有关，如煤粉流动不均匀，可导致氧/煤比过大;反应室反应加剧和温度波动，可引起金属疲劳失效和过热;渣附着在

7、烧嘴罩内表面，改变火焰的形状，可导致火焰直接与烧嘴罩接触，使烧嘴罩水冷壁的金属壁过烧;水冷壁结垢，可导致烧嘴罩的水冷壁管金属壁温度过高，材料的金相组织发生变化，晶粒度粗大，材料的冲击功明显降低;煤中磷、硫和氯元素含量过高，磷在局部区域富集以及硫化物的应力腐蚀，可导致穿透性裂纹产生等。2.1烧嘴罩腐蚀机理由于烧嘴罩大端最外2层盘管未发现凹坑，说明该管的水流量明显大于其他管。当铁处于温度为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、腐蚀区和钝态区。铁在高温水的条件下可能