第一廢熱鍋爐出口工藝氣異常溫升問題的探討與解決

1、第一廢熱鍋爐出口工藝氣異常溫升問題的探討與解決陳明(大慶石化公司化肥廠,黑龍江大慶,163714趙春杰(大慶石化公司水汽廠,黑龍江大慶,163714摘要美國凱洛格型氨廠第一廢熱鍋爐受二段爐催化劑灰及磁球中S iO 2影響而結(jié)垢,熱效率下降,出口工藝氣溫度超高,降低高變催化劑的活性。文章通過設(shè)備分析及工藝計算論證后,采用在第一廢熱鍋爐工藝側(cè)導(dǎo)淋處間斷注水的辦法,達到了除垢、降低出口工藝氣溫度的目的,增加了生產(chǎn)負荷。關(guān)鍵詞第一廢熱鍋爐外管結(jié)垢解決措施收稿日期:2004201219。作者簡介:陳明,男,1964年生,高級工程師,1986年畢業(yè)于青島化工學(xué)院無機化工專業(yè),現(xiàn)工作在大慶石化公司化肥廠技術(shù)

2、科。聯(lián)系電話:0459*。1問題的引出1991年8月合成氨裝置大修開車正常后,第一廢熱鍋爐(1012C A/C B 工藝氣出口溫度(TR 246/47在入口溫度(TR 285/90變化不大的條件下,每天以67的速度上升,從正常的420上升至540,最高時達562,嚴重威脅后續(xù)設(shè)備的安全,降低了高變催化劑的活性。針對這一問題,分析能夠引起1012C A/C B 工藝氣出口異常溫升的主要原因:內(nèi)管壁結(jié)垢和外管壁結(jié)垢。通過分析查閱歷年水質(zhì)數(shù)據(jù)并比較,否定了內(nèi)管壁結(jié)垢的可能,確定為外管壁結(jié)垢。2分析論證過程211水質(zhì)分析否定了內(nèi)管壁結(jié)垢1012C A/C B 是刺刀式廢熱鍋爐,管側(cè)走水,殼側(cè)走工藝氣,

3、如水質(zhì)不合格會造成1012C A/C B 內(nèi)管壁結(jié)垢,熱效率下降,出口工藝氣溫度上升,嚴重時,有爆管的可能。查閱歷年來水質(zhì)分析記錄,進行數(shù)據(jù)分析對比,重點比較了SiO 2、pH 值、電導(dǎo)率、磷酸根等數(shù)據(jù),爐水中各項工藝指標的最高值均未超過歷年來開車后同期最高值。水質(zhì)指標表明:爐水不會在1012C A/C B 內(nèi)管壁結(jié)垢。212二段爐內(nèi)裝填物的影響大修中,更換了二段爐的催化劑。新催化劑為西南化工研究院的Z 220430t ,Z 22059t ,有合格證并成分符合設(shè)計要求。按技術(shù)要求裝填完畢后開車時,用空氣壓縮機的空氣進行從上至下的吹塵。頂部六角剛玉磚更換30塊,主要是中部的無孔磚。新補入的六角磚

4、為上一爐裝填時剩下的,有合格證并成分符合設(shè)計要求。大修中,二段爐內(nèi)沒有進行耐火襯里的修補。底部耐火球進行部分更換,新球占總量的1/3左右。213外管壁結(jié)垢的論證及成分的定性新?lián)Q的催化劑、部分六角鋼玉磚均有合格證,證明沒有問題,排除了催化劑及六角磚影響造成1012C A/C B 外管壁結(jié)垢的說法。但現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn):耐火球(含SiO 2012%是與磁球(含SiO 287%合放在一個庫房內(nèi),并相距不遠,又沒有明確的標牌。因此懷疑二段爐新裝入的耐火球中混入了磁球。磁球在二段爐中1000的高溫下會熔結(jié)在一起并逸出SiO 2。由于磁球的熔結(jié),工藝氣走短路,造成局部溫度過高會有部分催化劑粉化產(chǎn)生催化劑灰。工藝

5、氣夾帶SiO 2及催化劑灰就會在較低溫度的1012C A/C B 外管壁上沉積結(jié)垢。由SiO 2及催化劑灰在1012C A/C B 外管壁上形成的垢物表明:外層垢物較松散,受振動易脫落,主要是催化劑灰,內(nèi)層垢物致密多數(shù)為SiO 2。當轉(zhuǎn)化工藝系統(tǒng)產(chǎn)生較大物流波動時,1012C A/C B 出口工藝氣溫度會有一定程度的下降,說明工藝氣流波動時,1012C A/C B 管束產(chǎn)生振動,外2004年大氮肥Large Scale Nitrogenous Fertilizer Industry 第27卷第4期層松散垢物脫落。這一現(xiàn)象,從另一方面也證明1012C A/C B外管壁結(jié)垢分析的正確。3問題的解決

6、311人工波動除垢原料氣壓縮機瞬間打閘再掛起,就是人為地造成工藝氣流波動,曾用此法解決冬季原料氣壓縮機入口過濾網(wǎng)堵塞問題。1991年11月1日10: 20第1次打閘,10:32第2次打閘,每次打閘在30s內(nèi)掛閘正常。除垢效果見表1。表1除垢數(shù)據(jù)時間生產(chǎn)負荷,%水碳比TR285/TR246/TR290/TR247/高變?nèi)肟跍囟?從表1數(shù)據(jù)中看出,打閘效果不理想,TR246/47溫度雖有下降,但幾個小時后又上升到原來水平,并且打閘對機組、催化劑及設(shè)備都不利,不宜多次采用。312通中壓蒸汽降低1012C A/C B出口工藝氣溫度1991年11月7日14:12決定在1012C A工藝氣側(cè)導(dǎo)淋處通入中壓

7、蒸汽(3185MPa,321來降低1012C A入口溫度,以達到控制出口溫度目的(見表2。表21012CA/CB出口工藝氣溫度時間生產(chǎn)負荷,%水碳比TR285/TR246/TR290/TR247/高變?nèi)肟跍囟?3131012C A/C B工藝側(cè)間斷注水除垢在1012C A/C B工藝側(cè)導(dǎo)淋打入一定量的高壓水,在9501000的高溫下,水立刻猛烈汽化,與爆炸相似,猛烈振動把外管壁垢物振掉。1012C A/C B內(nèi)部耐火材料最易受水沖擊的部位是排污管與承壓殼體的結(jié)合處,而此處是滿焊的。高壓水注入后沖擊不到耐火襯里和耐火材料。如水量不大,在未到入口分布器時就已汽化完全,就同已發(fā)生過的刺刀管少量泄漏一

8、樣,對設(shè)備不會造成不良影響。經(jīng)查閱材料數(shù)據(jù)表,在設(shè)計壓力條件內(nèi),耐熱襯里和刺刀管能夠承受少量水汽化沖擊。注水量的大小對工藝指標有影響,需進行核算。接管采用<27mm×4mm鋼管40m,管線上設(shè)置2個閥門。根據(jù)柏努利方程計算得水量為1114 t/h,相當于水碳比增加到4104,對生產(chǎn)沒有不利影響。1991年11月12日10:35至13:45開始在1012C A導(dǎo)淋試注水。高壓鍋爐水引自甲烷化爐出口換熱器入口調(diào)節(jié)閥導(dǎo)淋處,鍋爐水(1018MPa,115量用導(dǎo)淋閥(開5扣控制大小。1012C A共注水200min,注水時1012C A沒有明顯振動,當TR246溫度不再下降時停止注水,

9、見表3。表3對1012CA進行注水效果時間生產(chǎn)負荷,%水碳比TR285/TR246/TR290/TR247/高變?nèi)肟跍囟?1012C A試注水取得明顯效果后,11月16日對1012C A/C B分別注水(9:3013:501012C A注水;14:15215:101012C B注水,結(jié)果見表4。表4對1012CA/CB分別注水效果時間生產(chǎn)負荷,%水碳比TR285/TR246/TR290/TR247/高變?nèi)肟跍囟?從表4看出,TR246下降40,TR247下降了44,效果非常明顯,控制了TR246/47超過極限溫度593的勢頭,保證了生產(chǎn)正常運行。1012 C A/C B運行穩(wěn)定,并且在1992年3月,合成裝置進行了大負荷(110%生產(chǎn)試驗。4結(jié)論在1992年大修中,對1012C A/C B進行全面檢