GE水煤漿氣化爐襯里設(shè)計及選用分析-圖文

宣魚甾Ｉ，前言ＧＥ水煤漿加壓氣化是潔凈煤氣化技術(shù)之一．具有高效、低污染、易自動控制等優(yōu)點，嫉心設(shè)備一氣化爐是整個裝置中關(guān)鍵設(shè)備，其內(nèi)襯耐火材料的質(zhì)量直接影響到爐子的操作穩(wěn)定性和使用壽命．但是其工況條件極為苛刻．要求高溫（１２５０—１５５０℃），高壓（６５ｉＶ伊＇ａ），強還原氣氛和液態(tài)酸性捧渣．伴隨著固體、液體、氣體的高速沖刷．且在開停車時有較大的溫度和壓力波動等，所有這些都對氣化爐用耐火村里設(shè)計、選材及施工、操作提出了嚴(yán)格的要求。２、氣化爐豐寸里設(shè)計結(jié)構(gòu)特點ＧＥ加壓水爆漿氣化技術(shù)是一種以水煤漿為原料、氧氣為氣化劑加壓氣化技術(shù)。水煤漿經(jīng)水煤漿加壓泵加壓后連同外供的高壓氧通過爐頂饒嘴進入氣化妒．在氣化爐氣化室中于６．５肝ａ（Ｇ）、～１４００℃條件下水煤漿與氧發(fā)生非催化部分氧化．產(chǎn)生的臺成氣從氣化爐反應(yīng)室出來直接向下通過Ｆ降管進入氣化爐的激冷室完成合成氣的激冷洗滌。出急冷室的合成氣溫度約２５０℃左右。租合成氣中的碳黑在急冷室中大部分都被清除，由渣水出口進入破渣機。氣化爐共分為燃燒室及激冷室兩大部分．氣化室進行燃燒、氣化反應(yīng)，內(nèi)部村有耐火襯里．氣化爐材里根據(jù)氣化爐殼體的外形特征及撮作特性大致可分為三部分：氣化爐拱頂村里、氣化爐筒體襯里及氣化爐錐底襯里（見圖１）．！苧！蘭竺蘭三堡蘭蘭墾蘭ＧＥ水煤漿氣化爐襯里設(shè)計及選用分析鄭泉杰竺！塑（惠生工程（中國）有限公司，上海，２０１２０３）【擅要】本文就以水煤泉為原料的ＧＥ蝶氣化工藝氣化妒村里的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點進行分析．對計里設(shè)計結(jié)構(gòu)、損毀模式．施工注意事項進行了剖析．氣化爐計里為磚，澆注料及纖雛可塑料混合式結(jié)構(gòu)．其設(shè)計、施工．棘作的好壞直接影響氣化爐運行狀況．【關(guān)鍵詞】氣化爐村里結(jié)構(gòu)；損毀；材料：施工進口簡體磚．上下部有子母口，其設(shè)計理念是為了防止氣化竄氣．但此設(shè)計容易導(dǎo)致子母口處應(yīng)力集中，在氣化爐運行中會從子母口處產(chǎn)生裂紋、斷裂井逐步擴大．從而影響了整個氣化爐的使用壽命。最近幾年在國內(nèi)設(shè)計中都采用階梯式結(jié)構(gòu)設(shè)計取代子母扣結(jié)構(gòu)設(shè)計．既能避免應(yīng)力集中產(chǎn)生裂紋又能有效地防止磚層竄氣。２）氣化爐簡體襯里：直筒耐火襯里～般分為四層支撐在錐底托磚扳上：最外層為可壓縮料或耐火纖維層具有容重小、導(dǎo)熱率低的特點，具有很好的保溫絕熱性能，能夠有效緩沖高溫下里層耐火材料的徑向膨脹；次外層為氧化鋁空心球隔熱磚位于支撐磚之后．對氣化爐起保溫作用，使熱損失降低．使外壁溫度保持在設(shè)定值；次內(nèi)層為１２鉻剛玉支撐磚位于向火面磚背后．對氣化爐耐火材科整體拱頂起至關(guān)重要的力學(xué)支撐作用，并且能夠經(jīng)受高溫下腐蝕性氣體的侵蝕；見火面層為９０鉻鋁鋯磚．其作用為直接承受部份氧化反應(yīng)形成的高溫和工藝氣流的高速沖刷及爐渣的侵蝕。在隔熱磚與背村磚、背村磚與向火面磚之間留有３啪的膨脹縫，并用聚乙烯板填充．以便于各屢耐火磚徑向自有膨脹，同時減少對殼體的壓應(yīng)力。３）氣化爐錐底村里：錐底襯里由托磚扳支撐．見火面層為９０鉻鋁鋯磚，次內(nèi)層為Ｌ２鉻剛玉支撐磚，在不規(guī)則部位采用鉻剛玉澆注料．具有較強的抗熔渣侵蝕及更好的體積穩(wěn)定性能．高溫下不變形．更有利于提高氣化爐的整體氣密性及安全系數(shù)，特別是錐底部位，渣口磚被沖刷侵蝕尤為厲害，采用鉻剛玉澆注科更有利于保護錐底部位的托磚板等銅殼部件。４）其它特殊結(jié)構(gòu)及技術(shù)特點：ａ）熟電偶孔及測壓孔處磚圓孔采用橢圓型結(jié)構(gòu)．以消除耐火磚熱態(tài)膨脹時對熱電偶及捌壓元件的剪切破壞．磚與套管縫隙出村有耐火纖雛保護套管，防止高溫氣體竄入損壞套管。ｂ）噴嘴、熱電偶孔及測壓孔處磚預(yù)留膨脹縫，以消除耐火磚熱態(tài)膨脹時對熱電偶的剪切。砌筑旖工中必要時進行加工調(diào)整磚．以確保預(yù)留的膨脹縫在合適的范圍．ｃ）在簡體部位托磚鋼板上下部加有纖維毯，既能消除熱應(yīng)力又能降低托磚扳的溫度。ｄ）托磚架鋼扳在環(huán)向留出一定量的膨脹問隙，以防止膨脹帶來的變形．托磚架鋼板和支撐架鋼板不能焊接．以防止膨脹帶來的變形，而托磚架鋼扳和支撐架鋼扳必須分別牢固的焊接于殼體．３、氣化妒襯里的損壞模式及原因由于耐火磚長期與高溫、高壓、低粘度、高流速并具有一定還原性低工藝介質(zhì)相接處．局部還直接承受火焰沖局４和舔燒．因此。耐火磚出現(xiàn)的損毀型式多種多樣．產(chǎn)生的原因也錯綜復(fù)雜．針對不同的外部條件和耐火磚損毀的不同規(guī)律，氣化爐耐火磚的損毀型式可分為以下幾種型式：塊狀剝落、燒蝕損壞、沖蝕損壞和機械燒損１。３．１塊狀剝落塊狀剝落是氣化爐耐火磚損壞的主要模式，對耐火磚壽命的影響最大．引起塊狀剝落主要有以Ｆ幾個方面：耐火磚之間的相對位移、磚縫及爐渣侵蝕（見圖２）、耐火磚徑向溫差、內(nèi)襯幾何形狀不光滑３２燒蝕損毀縛圈ｔ氣化妒村里示意Ｉ）氣化爐拱頂村里；在拱頂部位．采用球型ｉ層設(shè)計結(jié)構(gòu)．由于形狀不規(guī)則，面層用９０鉻鋁話磚作為見火面，背層射采用鉻剛玉澆注料．在澆注料與鋼殼閏．爐口和大法蘭聞分別貼有可壓縮料或耐火纖維層作為縱向膨脹間隙，以保證見火面磚熱膨脹后能安全工作。球形結(jié)構(gòu)施工方便．砌體質(zhì)量有保障，又可以撮少應(yīng)力集中延長使用壽命，并有效防止竄氣。拱頂下部三環(huán)磚加寬加厚．因為此處是拱頂襯里量靜處．又是殼體封頭焊接處．防止殼體出現(xiàn)熱點．氣化爐裝置前期拱頂磚為法國ｉ田３渣口磚■撮圈３．４機械損壞一摭瓣糯一?——２０４?——耐火磚的機械損壞與耐火磚自身特性關(guān)系不大，而主要是由于操作和維護不當(dāng)造成的．如頻繁開停車，溫度壓力波動及一些操作》》＇＞下轉(zhuǎn)第１８５頁萬方數(shù)據(jù)中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量三、治理對策１、抽油機片在供液充足的前提下，應(yīng)盡量遵循“長沖程、低沖次”的原則，減小桿管位移差對于生產(chǎn)桿柱的失穩(wěn)影響。同時生產(chǎn)管柱應(yīng)盡量避開造斜點，減少偏磨井段。根據(jù)這一原則，八面河油田共針對多輪次維護性作業(yè)井進行參數(shù)調(diào)整２９井次。表４ＩＰ提泵掛８加深卜調(diào)沖次３第５期ｂ）較高的熱態(tài)強度以抵抗高溫下的沖刷磨損。ｃ）較好的高溫體積穩(wěn)定性能以抵抗溫度和壓力的波動。４．２材質(zhì)選取４．２．１向火面磚（９０鉻鋁鋯磚）由于向火面直接與煤溶渣接觸，是氣化爐用耐火材料最苛刻的部位，所以向火面磚選用９０鉻鋁鋯磚（俗稱高鉻磚），具有體積密度人、氣孔率低、常溫耐壓大、氧化鐵和氧化硅等雜質(zhì)含量少的優(yōu)點、同時具有很好的熱態(tài)穩(wěn)定性能，抗高溫蠕變性能等。４．２．２支撐磚（１２鉻剛玉磚）支撐磚位于向火面磚背后，對氣化爐耐火材料整體拱頂起至關(guān)重要的力學(xué)支撐作用，并且能夠經(jīng)受高溫下腐蝕性氣體的侵蝕。１２鉻剛玉磚常溫強度很高，并且高純剛玉中添加１２％以上的氧化鉻更增加了該制品抗腐蝕性氣體侵蝕性能。４．２．３隔熱磚（氧化鋁空心球磚）隔熱磚位于支撐磚之后，對氣化爐起保溫作用，使熱損失降低。氧化鋁窄心球磚除了導(dǎo)熱率低（０．９Ｗ／ｍｋ／ｌ１００℃）外，常溫、高溫強度足輕質(zhì)耐材中最好的，并且雜質(zhì)含量極低，具有很好的抗腐蝕性氣體的侵蝕能力和緩沖熱應(yīng)力能力。４．２．４可壓縮層可壓縮料或耐火纖維層具有容重小、導(dǎo)熱率低的特點，具有很好的保溫絕熱性能，能夠有效緩沖高溫下里層耐火材料的徑向膨脹，而且施工十分方便。４．２．５耐火澆注料（鉻剛玉澆注料）鉻剛玉澆注料用于球頂及錐底，澆注料和磚相比具有以下優(yōu)點：無灰縫，即整體性好。施工方便，特別是復(fù)雜結(jié)構(gòu)的施工，方便快捷、省工、省時、省力。澆注料的抗氣體侵蝕性強，同時由于體積密度大于２．９５９／ｃｍ３，使?jié)沧⒘暇哂泻芎玫臍饷苄裕怠⒔Y(jié)束語氣化爐作為整個裝置中的核心設(shè)備，其運行狀態(tài)的好壞直接影響到整個裝置的運行情況。氣化爐襯艱需要承受高溫、高壓、強還原性氣流及熔渣的沖刷及侵蝕，是氣化爐內(nèi)件中最易損毀的部件之一，這就需要設(shè)計者、襯里供應(yīng)商、施工方相瓦配合，根據(jù)不同爐膛尺寸，不同燒嘴噴射角度及流速、不同煤質(zhì)對襯里結(jié)構(gòu)進行合理設(shè)計。對于襯里材料成份進行適當(dāng)調(diào)整，以滿足不同操作工況。在襯里施丁二時，更是應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，保證簡體襯里的垂直度，拱頂?shù)膱A度及襯里內(nèi)部平滑度，防止由于施工的原因而造成襯里使用壽命的減短，再配以現(xiàn)場精心操作，才能保證氣化爐正常、穩(wěn)定、長周期運行。參考文獻［１】王懷孵，武繼輝等．抽油機并抨管∞露黲機理與治理技術(shù)．西南石油學(xué)院學(xué)報，２００６，。２８（５）：９９－１０１．［２］楊海濱，狄勤豐等．抽酒桿柱與油管靛磨杌理及偏磨點位置預(yù)測．石油學(xué)報，２００５，２６（２＞：１１）０－１０３。２００９年多輪次維護性作業(yè)井生產(chǎn)參數(shù)調(diào)整主要工作量下調(diào)沖次８；‰。＂ｔ?！??！胍唬读妆蒙壉眯驼{(diào)整３１２９卜調(diào)Ｆ調(diào)沖程ｌ大泉換?。诚髵欤鞗_程ｌ合計類別２００８生２００９燕增值泵徑ｍ５７．４３５５．０６沖程ｍ３．８ｌ沖次／ｍｉｎ３．３７３．２３一Ｏ．１４泵深ｍ１１２４．７ｌ１０６７．７４—５６．９７沉沒度ｍ３０７．７１３．９００．０９２８２．７ｌ－２５．００一２．３７表６多輪次維護性作業(yè)井配套治理模式序號影響因素井別分類技術(shù)手段防治目的ｌ管、耔位移差大豪失穗井‘注塑桿＋加重桿／抗磨幅＋長尾管近站加藥、遠站防應(yīng)用扶正及桿、管加重原理，減輕臂桿失穩(wěn)偏磨２腐蝕嚴(yán)重井解決桿管腐蝕問題改變桿管丁作環(huán)境，實現(xiàn)潤滑摩擦井液介質(zhì)３腐桿管油潤滑技術(shù)高含水偏磨井井液介質(zhì)和井身軌跡４局部偏磨腐蝕井偏磨腐蝕嚴(yán)覃井旋轉(zhuǎn)井【ｊ／陰極保護器＋抗磨幅內(nèi)村油管解決部分井段桿管偏磨與腐蝕問題５井身軌跡復(fù)雜增強油管抗磨性能表７多輪次維護性作業(yè)２００８年井２００９年主要指標(biāo)變化情況年份２∞８３６２００９４６一６８４－３２１４２９６１８ｌ井?dāng)?shù)／口井次１１４多輪次作業(yè)井?dāng)?shù)／ｕ３６多輪次作業(yè)井次１１４平均檢泵周期ｄ１１５治理有效率％髓．９增值趨于合理。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，與２００８年相比，２００９年多輪次維護性作業(yè)井的泵徑、沖次、泵深、沉沒度降低，沖程略有上升的特點，生產(chǎn)參數(shù)得到進一步優(yōu)化。２、根據(jù)多輪次維護性作業(yè)井的失效主因和發(fā)生規(guī)律，以偏磨和腐蝕機理為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)適應(yīng)性，配套治理模式進行治理．四、治理效果從多輪次維護性作業(yè)２００８年井２００９年主要指標(biāo)變化情況來看，３６口多輪次維護性作業(yè)２００８年井２００８年共作業(yè)１１４井次，２００９年則大幅降至４６井次，降低了６８井次。３６口井中２００９年仍為多輪次作業(yè)井的僅４口井．平均檢泵周期延長近１．６倍。由１１５天延長至２９６天，延長了１８１天。治理有效率達到８８．蛾。五、認識與結(jié)論ｌ、含水大于９０％。礦化度大于２００００ｍｇ／Ｌ的大泵井、泵掛下入增斜或降斜段以及擁有一處或多處方位度大于１０。／３０ｍ的抽油機井易成為多輪次維護性作業(yè)井。２、多成因的特點決定了多輪次維護性作業(yè)并的治理過程需要配套多種技術(shù)手段，形成立體的治理模式。目前已形成５種配套模式，應(yīng)用效果較好。其對于多輪次維護性作業(yè)２００８年井治理有效率達到８８．％，平均檢泵周期由１１５天延長到２９６天，延長１８１天。餡磨的影響．油氣田地面工程，２００６，２５（５Ｘ參‘９．［４３叢籍，張穎，繁世民，邱以鋼等．纛驅(qū)抽油機井桿管偏磨力學(xué)楓理研究．石油礦境視械，２００３．３２（１）：４－６．［５］陳廣超，李文森等．大斜度抽油井囂長兔修期的有桿泵舉升二￡藝技術(shù)．石油鉆掇教術(shù)，２００４，３２（１）：５４～５６．［６］謝先華，秦桂云等．偏磨井加重桿夠發(fā)計算與分析．２００８，３７（１０）：７６～７８．［７］王海文，趙甭等．ｆｆＤＰＥ內(nèi)襯油管防混抽油機弗桿管偏磨研究．石油礦場機械，２０氍ｋ３Ｚ（２ｋＺ分、一Ｚ乏≯》≯≯上接第２０４頁與治理認識失誤也會加劇耐火磚的損壞。隨著操作溫度的升高，耐火磚的損失率將會增加．４、氣化爐襯里的選擇及其性能４．１ＧＥ水煤漿加壓氣化工況條件極為苛刻，要求高溫（１４００℃左右），高壓（６．５ＨＰａ），強還原氣氛和液態(tài)酸性排渣．伴隨著固體、液體、氣體的高速沖刷，且在開停車時有較人的溫度和壓力波動等。根據(jù)氣化爐襯里的特殊結(jié)構(gòu)及損壞模式，對氣化爐用耐火材料提出了嚴(yán)格的要求”：ａ）必須有高的抗熔渣侵蝕性和滲透性．參考文藏［Ｉ］羅慶洪。水煤漿加壓氣化爐用Ｃｒ２０鬈一Ａ１２０３一Ｚｒ０２磚的損毀模式．耐火材科，３００４，３８（４）［２］段勤國．劉會林，王麗萍等．水煤漿氣化爐用高鉻耐火材料．耐火材科．２００７／５３９ｌ～３９３作者簡介：鄭泉杰，男。工程師，１９９７年畢業(yè)于露訛大學(xué)化工設(shè)備與機械專業(yè)，現(xiàn)從事石油化王舔備及王Ｓ２妒媳旌計＝ｃ鉻?！?/p>