转化炉金属烧嘴冷却系统技改总结

孔令鹏

（山西天浩化工股份有限公司，山西孝义 032308）

山西天浩化工股份有限公司以焦炉煤气为原料生产甲醇，于2008年4月一次投料开车成功。焦炉煤气中甲烷的转化采用 “换热式焦炉煤气加压催化部分氧化法制取合成气的工艺”技术，转化炉烧嘴采用金属中心烧嘴。由于转化炉内温度较高，为保证金属烧嘴的安全性，设置了冷却水强制循环冷却保护。投产以来，金属烧嘴的冷却系统满足了生产的需要，但随着生产周期的加长，也暴露出存在的不足。公司根据实际情况，对转化炉金属烧嘴冷却系统进行了技术改进，投运至今，运行正常。提高了安全性，实现了长周期运行。

1 金属烧嘴冷却系统概况

1.1 基本情况

正常生产时，转化炉金属烧嘴始终处在600℃以上的温度空间。开车投氧时，空间温度将近700℃，而转化炉燃烧区的温度在1 100℃以上，故必须对金属烧嘴采取冷却保护措施才能不致损坏而正常使用，保护措施有以下。

（1）通入少量的保护蒸汽，这部分蒸汽加入金属烧嘴后从金属烧嘴内部进入氧气系统，既起到了安全、冷却作用，又作为反应气进入生产系统。

（2）向金属烧嘴水夹套强制供脱盐水冷却（为12t／h），配备有专门的烧嘴保护泵供水。

（3）事故消防水保护，当烧嘴保护泵因故跳车，事故消防水阀自动打开，供消防水冷却。

金属烧嘴冷却系统流程见图1。

图1 转化炉烧嘴冷却系统流程示意图

1.2 工艺流程说明

（1）脱盐水由脱盐水管来，经烧嘴保护泵加压后送入金属烧嘴，从金属烧嘴出来的热水再回到脱盐水管去脱盐水预热器。

为防止从金属烧嘴出来的热水返回到烧嘴保护泵入口，在脱盐水管烧嘴保护泵入口和热水管接口之间加一个止回阀（V1），防止热水倒流。

为确保金属烧嘴的安全，在金属烧嘴的冷却水出入口管上分别装有流量计（图1未标示），观察进入金属烧嘴和出金属烧嘴的水量是否一致，以便及时发现金属烧嘴是否泄漏。

（2）事故消防水从厂区消防水总管来，经HS1控制阀进入金属烧嘴，从金属烧嘴出来，经HS2控制阀现场排入地沟。设置HS2控制阀的目的是防止消防水进入脱盐水管道，污染脱盐水。

HS1阀和HS2阀是两位阀，并与烧嘴保护泵联锁，即当烧嘴保护泵跳车时，HS1阀和HS2阀全部自动打开，及时供应消防水。

（3）烧嘴保护泵为柱塞泵，在出口管上设有止回阀，防止当HS1阀打开供消防水时，消防水通过烧嘴保护泵倒流入脱盐水管道而不进入金属烧嘴。

2 存在的问题

2.1 全厂停电时

全厂突然停电时，工艺系统作紧急停车处理，但转化炉内温度不可能立即降下来，而烧嘴保护泵和消防水泵均同时停车，金属烧嘴无冷却水保护，很容易损坏。

2.2 消防水有污泥等

由于地理环境的因素，供水站供到公司的水约50%是水库中水，而公司又没有对进厂水进行预处理，泥沙、盐类、藻类及其他微生物等含量较多。若用这种水冷却金属烧嘴，泥沙等污物势必在金属烧嘴水夹套内沉积，导致金属烧嘴的水夹套流通面积减少；再者，由于金属烧嘴外部空间温度较高，容易导致消防水在金属烧嘴水夹套内形成水垢，影响金属烧嘴的换热效果。

3 金属烧嘴冷却系统技术改进

为消除上述存在的问题，保护金属烧嘴正常使用，公司根据实际情况，对金属烧嘴冷却系统进行了技术改进，2008年8月16日，利用停车机会，将改进的管线与系统配管接头。避免突然停电后等情况高温介质对金属烧嘴的危害。

3.1 技改说明

（1）新上一台事故水槽和一台氮气储罐，当全厂停电或烧嘴保护泵突然跳车不能供水时，利用氮气储罐的氮气压力将事故水槽内脱盐水压入金属烧嘴内，维持约半小时的时间，为转化炉停车降温或处理烧嘴保护泵赢得时间。事故水槽和氮气储罐的相关技术参数见表1。

表1 事故水槽和氮气储罐的相关技术参数

（2）解除事故消防水阀HS1和HS2与烧嘴保护泵的联锁。当事故水槽在紧急情况下不能供水时，则人工启用消防水冷却金属烧嘴。

（3）HS3、HS4、SH5三个阀均采用两位阀，并与烧嘴保护泵联锁，即当烧嘴保护泵停电跳车时，HS3阀自动关闭，HS4阀和HS5阀自动打开。

转化炉金属烧嘴冷却系统技改流程见图2。

3.2 操作程序

（1）正常生产中，V3阀关闭，事故水槽时刻充满水，脱盐水由脱盐水管来，经HS3阀进入事故水槽，再经V4阀进入烧嘴保护泵，加压后送入金属烧嘴，从金属烧嘴出来的热水再回到脱盐水管去脱盐水预热器。

当全厂停电或烧嘴保护泵跳车不能供脱盐水时，HS3阀自动关闭，HS4阀和HS5阀自动打开，利用氮气压力将事故水槽内脱盐水经HS4阀压入金属烧嘴，为转化炉降温或处理烧嘴保护泵赢得时间。

（2）事故水槽装有远传和现场液位计，通过HS6阀放出槽内气体，保证在正常生产时时刻充满水。

（3）V2阀是一台止回阀，氮气只能从外管进入，而不能从罐内倒入外管，保证罐内始终充着0.6MPa的氮气。

图2 转化炉烧嘴冷却系统技改流程示意图

4 总 结

在不改变转化炉金属烧嘴原来冷却系统流程的情况下，仅上了一台氮气储罐和一台事故水槽，解决了当全厂突然停电金属烧嘴无脱盐水冷却及烧嘴保护泵跳车使用消防水的情况，避免了金属烧嘴被损坏的可能，提高了转化炉金属烧嘴的安全性，保证了生产系统长周期安全运行。