文档介绍：壳牌气化炉进水原因分析
壳牌气化炉进水原因分析
河南煤化集团中原大化有限责任公司的500 kt/a甲醇装置气化部分采用壳牌煤气化技术,设计日消耗原煤2400 t,配套制氧量52000 m3/h的空分装置。项目始建于2003年,2008年5月全系统一次投料成功,2008年9月10日氧气预热器发生内漏,造成气化炉进水,系统被迫停车检修长达10 d,2009年8月2日,3#煤烧嘴的马弗炉又发生多点泄露,停车检修更长达20d。为避免类似事故的再次发生,特对壳牌气化炉可能的进水来源、进水原因及造成的影响进行分析
一、壳牌煤气化工艺简介
壳牌煤气化采用悬浮夹带流化床技术。空分装置送过来约5 ℃的氧气用氧气预热器加热至180 ℃,为提高粗合成气中有效气体含量以及改善渣的形态,再往氧气中添加少量微过热的中压蒸汽,然后从煤粉加压单元用氮气输送过来的煤粉一起送入气化室内对置的煤烧嘴内,发生剧烈的气化反应,生成粗合成气。粗合成气经过激冷段、气体输送段、合成气冷却器被冷却为330 ℃左右后,在干洗单元被24组陶瓷滤棒净化,大部分飞灰被过滤下,粗合成气中的固体含量降至20 mg/m3进入湿洗单元,洗去粗合成气中的飞灰与卤素,并进一步冷却合成气温度至180 ℃左右,送入甲醇装置。
二、气化炉进水原因分析及影响
气化室进水可能来源于3处:氧气预热器内漏,煤烧嘴尖端破损造成的调和水内漏,马弗炉或气化室膜式壁爆管。氧气预热器内漏和煤烧嘴尖端破损造成的调和水内漏都有一个过程,刚开始可能只漏一点,慢慢变大。如果是氧气预热器内漏,壳侧的水汽混合物的压力高达56Bar,氧气温度46Bar,水漏进氧气里,因为漏尽氧气预热器的水很少,所以水的分压远低于其饱和压力,根据拉乌尔定律,水会汽化成蒸气。而氧流量的流量计安装在氧气预热器后,所以测得得氧流量包括一部分水蒸气,实际氧流量比测得的值低,如果氧煤比低,气化温度低,这是排渣系统排出极潮湿的粉状渣,我们就会往上调氧煤比。气化炉的负荷是以氧流量为准,同等氧负荷下,氧煤比比设计值高;而气化温度高达1350~1450 ℃,气化反应速率是温度的函数,并且副反应CO + H2O CO2 + H2是吸热反应,高温会促使上述反应迅速的向右进行。漏进气化室的少量水有可能都参加了反应。所以湿洗单元的出口有合成气组分分析会显示H2含量上升,CO含量降低,H2/CO上升,CO
2含量比设计值高。最后合成气组分稳定在新的平衡状态,但随着泄漏量的增大,渣的形态会产生变化,渣变成有规则的块状渣,使除渣单元工况恶化,破渣机开始出现压力高、排渣单元架桥等现象,又因为合成气的饱和度一定,湿洗单元降低合成气的温度主要靠水蒸发的相变热,氧气预热器内漏,造成合成气中已经有一定的过热蒸汽,而合成气的饱和度已定,湿洗单元的出口温度增加,后系统甲醇的变换无法控制。如果是煤烧嘴尖端破损,刚开始微量的水直接漏进气化室汽化,所以现象和上面的一样。但是泄露量变大,调和水回水流量就会LL报警引起气化炉跳车,不会发展到改变渣的形态。
判断气化室进水来源的方法是:如果气化负荷比空分送过来的氧气流量大,说明氧气预热器发生了内漏,其原因可能是设备制造有缺陷,以及氧气预热器冲压旁路的限流孔板设计错误,或开车时不适当的引氧造成氧气预热器压差高,以及热应力的作用;其改进措