金重炉优化技改项目汇总

满 飞，杨 波，张 超

(山东明泉新材料科技有限公司, 山东章丘 250204)

山东明泉新材料科技有限公司(简称明泉科技)自采用大连金州重型机器集团有限公司煤粉气化炉(简称金重炉)以来，已连续运行超过5 a。金重炉在运行期间多次出现运行指标波动及异常的情况，如：环隙、烧嘴座温度超标；气化炉积灰严重，负荷提不上去；产气量低，不能保证装置长周期运行；偏烧、回火导致炉内设备烧坏等问题。针对金重炉存在的问题，明泉科技提出一系列的优化技改措施，使金重炉各项运行指标得到有效提升，快速达到同行业先进水平。笔者对具体改造内容进行总结，以期对同类装置提供参考。

1 环隙改造

原设计中实测环隙处挡板上沿距龟甲网10～12 cm，横向距离为18～22 cm，挡板高度为5 cm，流通面积过大并且阻回火效率差，小流量保护气无法抵御热量回火，造成环隙温度经常超标烧坏设备，影响安全稳定生产[1]。

为了解决环隙温度高的问题，提出以下改造方案：

(1) 缩小环隙流通面积。将挡板高度增加6 cm，钢板材质采用0Cr25Ni20不锈钢板(厚度为6 mm)，改造后挡板上沿距龟甲网4 cm,该间隙用于通风(已考虑热膨胀)。

(2) 增大保护气量，提升操作空间。在原DN25保护气管道限流孔板处增加副线，另从CO2总管新配1路DN40保护气管线。

(3) 增强阻火效率。环隙挡板与横板之间用刚玉可塑料筑墙，采用保温棉填实剩余空间。为防止可塑料脱落至环隙内，挡板至龟甲网空间用耐高温钢筋密集封挡保温棉。烧嘴座与燃烧室筒体之间下缝隙用20根直径为14 mm、长度为10 cm、材质为Inconel625的钢管进行横向封挡(注意钢管尽量偏离烧嘴)，钢管焊渣钉，钢管与烧嘴座下沿缝隙用保温棉、浇注料塞实。

(4) 优化材质。燃烧室下环板烧蚀变形较严重，将15CrMo环板更换为310钢板材质(厚度为10 mm)。

环隙改造前后对比见图1。

改造后再无环隙温度超标现象，解决了环隙温度超标的问题。

2 烧嘴座改造

为了解决烧嘴座温度超标的问题，提出以下改造方案[2]：

(1) 在原设计DN25保护气管道限流孔板处增加副线。

(2) 烧嘴座保温棉厚度由10 mm改为挡板上部保温棉厚度为10 mm、下部保温棉厚度为20 mm，安装完成后从气化炉内用保温棉、可塑料填实。

(3) 原烧嘴座下部外漏3层冷却水盘管，通过增加渣钉、浇注料对烧嘴座进行保护。

(4) 原粉煤烧嘴、开工烧嘴与套管之间存在孔隙，在套管下部焊板条(0Cr25Ni20)、加渣钉，用保温棉、浇注料塞实(需要注意套管内径，以免影响安装)。

改造后解决了烧嘴座温度超标问题，改造后的烧嘴套筒及烧嘴座分别见图2、图3。

3 气化炉渣口改造

气化炉原设计渣口(实测渣口直径为530～540 mm)水冷壁盘管U形弯头无渣钉保护，弯头偏向流场内侧约3 cm，气流、炉渣正好冲刷该位置，在U形弯头上发现4处漏点。为了增加停留时间、提高碳反应及转化率、增加有效气产量，以解决水冷壁盘管冲刷泄漏造成停车问题，提出以下改造方案[3]：

(1) 对渣口进行缩径处理，将渣口直径缩小至480 mm，制作长渣钉保证浇注料能够充分粘在管壁上。

(2) 更换U形弯头，将弯头朝向改为偏向流场外侧，避开冲刷区，并在管道上面贴补1层护板及增加渣钉，防止直接冲刷，水夹套焊长渣钉到U形弯头下方，添补浇注料缓慢过渡进行保护。

(3) 布水试验后对水夹套进行定期维修。

渣口改造及检修后需要分别进行激冷水、锅炉水布水，并进行水冷壁水压试验。改造后平均有效气体积分数提升0.5%，解决了渣口盘管泄漏问题，使金重炉运行周期进一步延长。改造后的渣口及渣口盘管分别见图4、图5。

4 激冷室破泡器改造

目前，制约气化炉长周期高负荷运行的主要问题是气化炉激冷室液位不稳，分析原因主要是气化炉破泡器面积大造成气体流通面积小、气体流速快，从而引起带液。液位降低后气体得不到有效洗涤导致激冷室和合成气管线积灰严重，进而导致气化炉停车[4]。

根据其他厂家运行经验，破泡器不能全部去除。气化炉若无破泡器，上升管不能完全破除气泡导致气体带灰严重，造成激冷室上部和合成气管线积灰。根据运行经验，可适当减少破泡器数量，使破泡器既能达到破泡效果，又能有效降低气体流速。破泡器原流通面积为3.74 m2，层数为4，气体流速为0.63 m/s；技改后实际流通面积为4.47 m2，实际气体流速0.53 m/s。

改造后激冷室积灰速度减缓，有效延长了气化炉运行周期。改造前后破泡条见图6。

5 烧嘴改造

导流环的原始设计目的是为了让输送气体在垛口处扰动形成紊流,使煤粉中异物滞留在此处，不进入粉煤通道。但随着运行时间的加长及杂物的增多，烧嘴导流环处有大量杂物,造成粉煤通道堵塞，直接影响粉煤流量及煤线的稳定性，气化炉偏烧回火，使气化炉不能长周期运行。因此，去掉导流环垛口，让杂质随物料进入炉内(见图7)。

烧嘴内件与外筒安装时经常出现不同情况，极难调整。偏心会形成偏烧，造成设备烧坏致使炉况波动。因此，内件与外筒之间增加调整固定块，保证同心不偏烧。

为了解决粉煤通道磨损严重的问题，将导流槽的材质由304改为316 L。

改造后烧嘴运行寿命得到有效延长，可连续运行1 a。

6 结语

经过上述环隙、烧嘴座、破泡器等改造，初步实现了装置的“安环稳长满优”，为顶置三喷嘴粉煤气化炉在国内的应用推广积累了经验。现气化炉已实现连续A级运行262 d，全年平均有效气体积分数达到91.3%，改造效果良好。