殼牌氣化爐構(gòu)造說明

1、主題:關(guān)于氣化爐爐體構(gòu)造的說明1. 氣化爐氣化爐爐膛殼體內(nèi)徑為04630,高321450mm釆用裙式支座支承。上部冷激段直徑 03020，高9550mm。氣化爐內(nèi)件包括氣化段、渣池、激冷段三個(gè)部分，它們由氣化段園筒水冷壁、氣化段錐 頂、氣化段錐底、渣池錐頂、渣池?zé)嵬脖?、噴水環(huán)、渣斗、激冷管、噴嘴冷卻錐、吹風(fēng)管、 正常冷激器和高速冷激器等14個(gè)部件組成。氣化爐的設(shè)計(jì)壓力為5.2/F.VMPa,設(shè)計(jì)溫度350匕 操作壓力4. 2/4. 0 MPa；壓力容器 殼體的設(shè)計(jì)溫度200 Co為了保證氣化關(guān)鍵設(shè)備使用壽命達(dá)到25年以上，設(shè)備設(shè)計(jì)和制造 等方面均采取了相應(yīng)措施。殼體腐蝕裕量5. Ommo氣化空

2、間（包括圓筒膜式壁，爐頂、爐底傳熱面及其附件）和渣池的頂部渣屏表面， 因該區(qū)域處于氣化反應(yīng)最高溫度區(qū)，熱流密度最大（達(dá)170230kW/m-K）,多數(shù)部位乂與高 溫熔融爐渣接觸，為了減少傳熱量，保持反應(yīng)空間氣化反應(yīng)正常進(jìn)行，減少內(nèi)側(cè)金屬壁溫的 增值（基于減少結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力和腐蝕對選定材料金屬實(shí)際壁溫的要求和防止熔融爐渣的直接沖 刷等），要求對其內(nèi)壁受火面進(jìn)行保護(hù)。通常釆用設(shè)置銷釘加襯耐火襯里的方法。但設(shè)置的 耐火襯里層厚度應(yīng)適當(dāng)，過薄實(shí)施有困難且有可能達(dá)不到預(yù)期效果，過厚乂將由于熱阻增加 引起氣化爐壁凝固的渣層增厚而使排渣產(chǎn)生困難，嚴(yán)重時(shí)也有可能危及氣化爐的正常操作。對于氣化反應(yīng)空間其它不能實(shí)施耐

3、火襯里保護(hù)的冷卻傳熱部件，則有可能由于高熱流 密度的影響將加快其受火面的損壞。例如煤粉燒咀的錐形護(hù)罩，開工噴咀、點(diǎn)火燒咀和火焰 觀察孔的水夾套等。為了形成氣化空間、渣池和冷激管，氣化爐內(nèi)件采用了多種形式的膜式壁傳熱面。根 據(jù)結(jié)構(gòu)形狀、載荷條件和制造的可能性，有的采用管一翅一管結(jié)構(gòu)（如圓筒膜式壁和冷激 管）：有的采用光管制的螺旋管（如頂錐/冷激底傳熱面，渣池頂部的渣屏，煤燒咀的錐形 護(hù)罩等）；有的則采用雙Q管制的螺旋錐形傳熱面（如爐底錐形傳熱面）。為了制作出所需 的形狀，均釆用了板（條）型或圓鋼等連接件與管子直接焊接，且在這區(qū)域的內(nèi)件（包括管 子、連接板、棒/條）絕大多數(shù)選用了焊接性能較好、熱傳

4、導(dǎo)性能較好的13CrMo44材料。為 了保證這些部件達(dá)到預(yù)期的使用壽命，在操作狀態(tài)下（特別是在高硫條件下）結(jié)構(gòu)的最高壁 溫都希望不超過300C。因此，控制膜式壁水/汽壓力不超過某一特定值，保證金屬壁的實(shí) 際溫度始終都能在材料腐蝕允許范圉內(nèi)就成了這種內(nèi)件結(jié)構(gòu)和用材長周期運(yùn)行的先決條件。材料方面基于H：S腐蝕考慮，對于使用不同煤種設(shè)計(jì)的氣化爐，因其爐氣中的H：S含量存在 較大差異，對可能采用高硫煤種的氣化爐膜式壁的水/汽壓力應(yīng)選用低一些（以滿足要求的 使用壽命為限）；對能保證釆用低硫煤種的氣化爐膜式壁的水/汽壓力可相應(yīng)選用高一些。內(nèi)件部分：（1）內(nèi)件與高溫氣體接觸部分（包括對流管束）均采用冷卻效果

5、較好的水冷壁結(jié)構(gòu)。（2）內(nèi)件選材充分考慮了工藝介質(zhì)和氣流的影響，主體材料（換熱管）選用13CrMo44 材料，對渣池冷卻段，考慮氣氛潮濕和溫度變化強(qiáng)烈，選用高Cr、Ni金屬或線基 合金材料。（3）對操作條件比較苛刻的關(guān)鍵部分，采取可靠的保護(hù)措施a. 氣化反應(yīng)段（溫度14001600C區(qū)域）,釆用1420mm耐熱襯里，以防爐渣直接 沖刷，降低熱負(fù)荷。b. 局部氣流沖刷嚴(yán)重部分采用線基合金堆焊或增加管子壁厚。c. 換熱面?zhèn)鳠峁芰粲休^大的腐蝕裕量。一一承壓殼體：壓力容器主體材料選用能抗氫腐蝕的SA387Cr. 11 Cl. 2材料。與濕氣氛接觸的壓力殼體（如氣化爐底）釆用SA387Cr. 11 Cl

6、. 2+N08225復(fù)合板 制作。其它與氣體接觸的壓力殼體均采用40mm耐熱襯里保護(hù)，以使壓力容器得 到一個(gè)安全備用反應(yīng)時(shí)間，避免無法控制的操作失誤（膜式壁破裂）造成壓力 容器局部快速升溫。對無法進(jìn)行襯里保護(hù)且可能存在冷凝腐蝕的接管內(nèi)壁堆焊IG625防腐層。氣化爐為干煤氣化的關(guān)鍵設(shè)備，內(nèi)件部分設(shè)計(jì)及制造復(fù)雜本工程擬釆用整 體引進(jìn)。表1氣化爐內(nèi)件主要傳熱面結(jié)構(gòu)特征及采用數(shù)據(jù)（以湖北雙環(huán)工程為例）序號區(qū)域結(jié)構(gòu)型式材料換熱而管子腐蝕裕量圓筒外徑mm壁厚mm翅片mm管 mm翅 mm直徑mm氣化爐1一圓筒熱裙超級Q2. 4858386.31.017332一渣池錐頂（渣屏）管子一管子1. 7335386.

7、33.51733/(H0573一底錐雙超級Q1. 7335386.33.54)1991. 5/ 4)7444一圓筒膜式壁管子一翅片一管子1. 7335386.363.53.53400,長25250mm。釆用立式圓筒結(jié)構(gòu)，恒力吊架浮動支撐。 內(nèi)設(shè)兩組同心園螺旋管式換熱管，上段長7000mm,下段長6750mm。釆用懸吊支撐。合成氣冷卻器殼體的設(shè)計(jì)壓力5. 2 MPa,設(shè)計(jì)溫度350 C。合成氣冷卻器由兩組過換熱段組成，采用同心的螺旋盤管，合成氣冷卻器管束用高 合金鋼制作，管束通過特制吊架懸吊在殼體內(nèi)。為防止?fàn)t灰在換熱管上積累，在個(gè)圈盤 管上設(shè)有氣動敲擊器，用以保證傳熱面的傳熱效率。傳熱器外設(shè)有水

8、膜壁結(jié)構(gòu)。合成氣冷卻器管束十字支架及其連接管的保護(hù)。由于支承合成氣冷卻器傳熱管束的需 要，每個(gè)管束均設(shè)置了一組與氣流方向正交的十字形支架，通過焊接連接支承在外圍的 圓筒形膜式壁上。對于這些管束支承件（支架）及其與管束每一傳熱圓筒相連的連接管 （水通道），除采用特殊型式的通道通水進(jìn)行降溫保護(hù)外，對其受氣流直接沖刷的部位 （或整體）均采用了增厚措施以滿足承載（壓力載荷和支承重量）和沖刷腐蝕要求。對 設(shè)在環(huán)境溫度最高最上部管束的十字支承通過設(shè)置的吹灰裝置也可同時(shí)起到減輕對十字 支架的腐蝕和沖刷作用。由于該設(shè)備設(shè)計(jì)使用壽命達(dá)20年以上，而且使用環(huán)境惡劣，除了磨蝕外，還要考慮 爐氣成分以及H：S、的冷凝腐蝕、介質(zhì)的沖刷腐蝕等。合成氣冷卻器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及選材復(fù) 雜，水膜壁、螺旋管過熱器的支撐方式、氣體流速控制以及氣動敲擊器的設(shè)置對設(shè)備的 使用壽命影響極大。本工程合成氣冷卻器內(nèi)件部分?jǐn)M采用整體引進(jìn)。表3合成氣冷卻器內(nèi)件主要傳熱而結(jié)構(gòu)特征及采用數(shù)據(jù)（以大化工程為例）序號區(qū)域結(jié)構(gòu)型式材料換熱而管子腐蝕裕量圓筒外徑mm壁厚mm翅片mm管mm翅 mm直徑mm合成氣冷卻器1蒸發(fā)器1管子一翅片一管子1. 455848.36.36.01.01.07272蒸發(fā)器2管子一翅片一管子1. 455848.36.36.01.01.0727蒸發(fā)器膜式壁（髙壓）管子一翅片