关于德士古气化炉死区温度上涨的原因分析

摘 要：德士古气化炉设备的运行环境比较恶劣，长期生产的是腐蚀性强、灰尘较大的工艺介质，给气化炉的各个部件使用寿命带来的很大的影响，因此造成死区温度上涨是最为明显的。引起死区温度上涨主要原因有齿子板损坏、喉管破烂、波纹管破烂引起死区温度上涨等。

关键词：德士古气化炉 死区 温度 齿子板 波纹管 喉管

一、引言

神宁煤化工甲醇厂德士古气化炉原为首钢设计的，用于生产媒制天然气，为北京市区提供天然气，设计用煤为山西大同的无烟煤，由于北京发展原因，最后国家决定停止了此项目的建设，于2008年5月在宁东煤化工基地建成投产，所使用的煤为宁夏宁东烟煤。随着运行时间的进行，由于煤质的变化，德士古气化炉材质问题已逐渐出来了。

图1

二、德士古气化炉结构概述

德士古气化炉采用的是全废锅流程[1]，主要由煤浆气化反应器、死区、辐射废锅、对流废锅等部件组成，具体结构如图1所示。由高压煤浆泵打来的煤浆与从空分车送来的纯度为99.6%氧气在气化炉内混合发生反应，产生含有CH4、CO、CO2、H2S、H2等温度在1200℃左右高温气体，这些气体经过喉管后，来到辐射废锅，在辐射废锅内，经过辐射废锅水冷壁吸收一部分热量，将工艺气的温度降至400℃左右后，再送到对流废锅，在对流废锅内进一步吸收热量，最终将工艺气的温度降至300℃一下，送到洗涤装置及下一工段。

图2

三、死区结构介绍及温度上涨原因分析

经过德士古气化炉结构的概述可以看出，气化炉产出的工艺气在经过辐射废锅、对流废锅都利用水冷壁进行降温，而只有在经过喉管时没有降温措施。而死区筒体是一个耐压不耐高温的材质，所以在气化炉造作中要注意死区温度，防止温度过高引起事故。

1.死区结构介绍

死区是由喉管、波纹管、齿子板、密封板[2]等部件组成，具体结构如图2所示。喉管是将工艺气流道和炉子筒体分割成两个区域，工艺气只能在喉管内侧流到废锅段，不能流到喉管外侧去，因此在喉管与筒体之间的区域理论上来讲是没有工艺介质进出的，把该区域叫做死区。喉管是用耐火砖砌成的，为了防止热胀冷缩，这些砖留有一定的缝隙，在设计中为了防止工艺气通过该缝隙进入死区，在喉管外侧设有一层密封板，而为了减少热应力，在密封板的连接处增加一个波纹管。在正常运行中给死区内通入少量压力高于气化炉压力的吹灰气，以保证高温工艺气不能进入死区，从而达到了保护死区外侧的筒体不被烧坏。

2.死区温度上涨原因分析

2.1工艺操作引起死区温度上涨

在正常生产中，废锅液位控制过高时，工艺气的流动会受到阻碍，造成气化炉与辐射废锅出口压差增大，

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这样一部分高温工艺气会逼迫窜入死区内，从而引起死区温度上涨。

由于泄漏、吹灰压缩机故障、吹灰阀门故障、吹灰管线堵塞等原因，通入死区内的吹灰气压力较低，从而造成死区内的压力低于气化炉压力，因此会使工艺气进入死区引起死区温度上涨。

2.2死区结构部件损坏引起死区温度上涨

首先，由于德士古气化炉是在高温高压的工况条件下运行的，而在炉内反应产生的工艺气和残渣都是已非常高的流速通过喉管，并且这些渣都是以液态形式通过的。因而长时间的冲刷，对喉管的磨损是非常严重的。

其次，就是由于煤的原因，在气化炉内反应产生的工艺气中含有大量的酸性气体如：H2S、NH3[3]等，它们对金属的腐蚀是非常严重的，由于喉管砖本来设有的膨胀缝及冲刷损坏后缝隙，使这些酸性气体很容易就接近喉管外侧的波纹管和密封板，在高温下加剧了酸性气体对波纹管和密封板的损坏，具体损坏情况如下图3。

由于密封板、波纹管以及喉管的损坏，通过喉管的高高温气体进入死区，这些气体在死区内产生流动气体，从而使死区内温度不断上涨。

图3

四、死区温度上涨防范措施

经过以上分析，在日常运行中，为了防范死区温度上涨，车间做了一下措施：1、加强吹压缩机巡检和检修工作，保证高吹灰压力；2、停车后对各吹灰管线进行高压清洗，保证开车后吹灰管线畅通；3、停车后加强喉管炉砖检查，及时修复损坏部分，确保喉管完好；4、更换密封板、波纹管的材质，确保其有更高的耐腐蚀、耐高温的特性；5、加强管理，气化炉每连续运行3各月必须更换密封板呵波纹管。

参考文献：

[1] 锅炉原理/范从振主编.北京：中国电力出版社，1986

[2] 化工工程制图：化工制图/魏宗光，郑晓梅主编.北京：化学工业出版社，1994.3

[3] 甲醇生产技术.张子峰主编.北京：化学工业出版社，2007.10