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燒嘴冷卻水系統(tǒng)的檢測盲區(qū)分析及優(yōu)化措施

文檔作者：孔德升豐中田文檔來源：新能鳳凰滕州能源有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年05月16日
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2016年10月第39卷第5期史怠舷Large Scale Nitrogenous Fertilizer Industry0ct．2016V01．39 No．5燒嘴冷卻水系統(tǒng)的檢測盲區(qū)分析及優(yōu)化措施孔德升．豐中田(新能鳳凰滕州能源有限公司，山東滕州277500)摘要：多噴嘴水煤漿氣化工藝中設(shè)置的燒嘴冷卻水系統(tǒng)保護聯(lián)鎖，在燒嘴拆裝、投料升壓過程中和燒嘴冷卻水進出口切斷閥故障關(guān)閉時均存在檢測盲區(qū)，不能全面有效檢測燒嘴的運行情況。針對檢測盲區(qū)進行分析，提出優(yōu)化思路．以健全和完善燒嘴冷卻水故障聯(lián)鎖體系。關(guān)鍵詞：工藝燒嘴燒嘴冷卻水檢測盲區(qū)優(yōu)化1燒嘴冷卻水系統(tǒng)介紹目前國內(nèi)采用四噴嘴對置式水煤漿加壓氣化技術(shù)累計建設(shè)118臺氣化爐．投入運行57臺，工藝燒嘴使用壽命最長記錄150d．長周期連續(xù)運行最長記錄51l d。四噴嘴水煤漿加壓氣化工藝采用三流道式工藝燒嘴，水煤漿走中間通道；約占20％的小股氧氣走中心通道，用以對煤漿加速：約占80％的主氧走外環(huán)通道。用以對水煤漿剪切霧化．實現(xiàn)漿滴二次破碎。工藝燒嘴頭部增加冷卻水盤管和水夾套冷卻保護，燒嘴冷卻水采用脫鹽水，將高溫爐膛輻射到燒嘴頭部的熱量吸收并轉(zhuǎn)移出燒嘴．出燒嘴的冷卻水經(jīng)回水分離罐自流進入燒嘴冷卻水槽。再由燒嘴冷卻水泵加壓，經(jīng)冷卻器換熱降溫后重新送人燒嘴盤管和水夾套循環(huán)使用。2燒嘴冷卻水的故障檢測聯(lián)鎖由于水煤漿具有較強的磨損能力．在惡劣工況下工作的燒嘴必然存在一定的使用壽命．這就要求氣化裝置運行時必須能夠?qū)斓倪\行情況進行時時檢測。當(dāng)燒嘴水夾套或盤管燒穿泄漏時。能夠及時觸發(fā)聯(lián)鎖保障裝置安全停車．避免燒嘴燒穿水煤氣大量外泄和激冷水反串燃燒室等惡劣事故的發(fā)生。現(xiàn)有的燒嘴冷卻水故障聯(lián)鎖有三選二和四選二兩種。燒嘴冷卻水聯(lián)鎖設(shè)計的原理是基于燒嘴冷卻水壓力遠低于氣化爐壓力實現(xiàn)的．一旦燒嘴頭部盤管或冷卻水水室燒蝕、龜裂或焊縫開焊，氣化爐內(nèi)的高溫水煤氣便會由漏點進入燒嘴冷卻水管線中，使該燒嘴的冷卻水管線壓力升高，進水流量隨泄漏量的增大而降低。由于進水管線安裝有單向閥．出水管線連接的是常壓的回水分離罐．泄漏的高溫水煤氣會選擇性涌人出口管線．使出口管線溫度迅速升高甚至熔化。氣體空速遠大于液體流速．泄漏的水煤氣會造成回水流量的異常升高。因此．在燒嘴冷卻水進口管線安裝流量計和壓力表．在燒嘴冷卻水出口管線安裝溫度計．并將進水流量低低、進水壓力高高、回水流量高高和出水溫度高高編人安全停車聯(lián)鎖中。為避免單個儀表受干擾、不靈敏或假指示引起誤跳車，采取三選二或四選二觸發(fā)聯(lián)鎖模式，即當(dāng)進水流量低低、進水壓力高高、回水流量高高和出水溫度高高四個參數(shù)中至少有兩個達到跳車聯(lián)鎖值．即可判斷燒嘴燒穿泄漏．立即觸發(fā)燒嘴冷卻水故障跳車聯(lián)鎖，保護裝置安全停車。通過對比多次燒嘴燒穿前各冷卻水參數(shù)變化趨勢．可以發(fā)現(xiàn)燒嘴冷卻水回水流量在燒嘴泄漏初期的檢測更加有效。3燒嘴冷卻水系統(tǒng)的檢測盲區(qū)分析3．1燒嘴冷卻水進出口切斷閥關(guān)閉后燒嘴泄漏情況的檢測盲區(qū)生產(chǎn)運行中難免會遇到一些突發(fā)工況，例如：收稿日期：2016-06—12；收到修改稿日期：2016-09—29。作者簡介：孔德升，男，1986年11月出生，大專學(xué)歷，技師，2007年畢業(yè)于山東化工學(xué)院化工工藝專業(yè)．現(xiàn)在新能鳳凰膝州能源有限公司生產(chǎn)運行中心從事煤氣化生產(chǎn)管理工作。聯(lián)系電話：182．54499881；E-mall：ds519520@163．corn。萬方數(shù)據(jù)支怠儆 2016年第39卷系統(tǒng)停電、雷雨晃電和燒嘴冷卻水泵雙泵故障等。事故燒嘴冷卻水槽供水不能滿足供應(yīng)時．以及信號干擾、伴熱過大和儀表凍結(jié)等原因，燒嘴冷卻水系統(tǒng)出現(xiàn)故障誤跳車等。一旦運行燒嘴系統(tǒng)聯(lián)鎖停車，燒嘴冷卻水進出13切斷閥聯(lián)鎖關(guān)閉。會導(dǎo)致斷水后的工藝燒嘴損壞嚴(yán)重．必須大修才能恢復(fù)使用．氣化爐則必須更換燒嘴才能恢復(fù)生產(chǎn)。整個處理過程將造成一臺氣化爐至少6h退出生產(chǎn)．會對企業(yè)經(jīng)濟效益造成重大影響。對于運行初期和中期的工藝燒嘴．仍有使用價值，在冷卻水中斷時間較短的情況下．及時打開燒嘴冷卻水進出El切斷閥，恢復(fù)燒嘴冷卻水供應(yīng)，能夠避免燒嘴損壞：通過帶壓聯(lián)投操作1 h即可恢復(fù)正常生產(chǎn)．但燒嘴冷卻水進出13切斷閥關(guān)閉后，燒嘴是否燒穿泄漏缺少檢測手段，盲目打開已經(jīng)泄漏的工藝燒嘴，還引發(fā)燒嘴損壞、耐火磚壽命劇減和水煤氣外泄爆炸事故。會造成重大損失。3．2燒嘴冷卻水故障聯(lián)鎖的檢測盲區(qū)燒嘴冷卻水故障聯(lián)鎖是針對氣化爐壓力高于燒嘴冷卻水壓力的正常生產(chǎn)工況下設(shè)計的．對于燒嘴拆裝和裝置開停車等特殊工況下并不適用。特別是投料過程中。煤漿中約含有40％的水分．投料過程中煤漿早于氧氣入爐．水分蒸發(fā)和干燥裂解吸收大量的熱能。氣化爐爐膛溫度驟降：當(dāng)氧氣人爐后與固定碳和揮發(fā)分發(fā)生燃燒反應(yīng)放出熱量．爐溫又迅速升高，整個投料過程中氣化爐爐膛溫度波動幅度在400℃以上。工藝燒嘴在這種溫度驟升驟降的環(huán)境中工作。產(chǎn)生極強的應(yīng)力作用．極易發(fā)生水室端面龜裂和焊縫開裂問題．是燒嘴損壞泄漏的高危時段。此時氣化爐壓力遠低于燒嘴冷卻水壓力．燒嘴一旦損壞失效．高溫水煤氣無法進人冷卻水中．進水壓力、進水流量和出水溫度均不會發(fā)生變化，原有聯(lián)鎖失去作用。一旦達到正常工況，氣化爐壓力高于冷卻水壓力．大量高溫水煤氣瞬間進入燒嘴冷卻水出口管線，會熔化管壁，造成水煤氣外泄爆炸、激冷水反串燃燒室、耐火磚壽命驟降、燒嘴直接報廢、燒毀燒嘴大法蘭等事故，并威脅其他運行爐的安全。3．3燒嘴冷卻水進出口切斷閥閥位故障缺少聯(lián)鎖監(jiān)控工藝燒嘴的冷卻水進口和出口管線分別安裝有一個切斷閥門，當(dāng)檢測到該燒嘴冷卻水泄漏時．該對燒嘴觸發(fā)停車聯(lián)鎖。同時該燒嘴冷卻水進出13切斷閥關(guān)閉。用以切斷泄漏燒嘴的冷卻水循環(huán)，防止高溫水煤氣竄入燒嘴冷卻水進口或出口管線中，熔化管線造成水煤氣外泄事故。設(shè)計中進出13切斷閥的閥位狀態(tài)不參與氣化爐安全停車聯(lián)鎖．即燒嘴冷卻水進出口切斷閥關(guān)閉時不會直接觸發(fā)停車聯(lián)鎖。但燒嘴冷卻水進出口切斷閥閥門組件較多，在兩位三通閥損壞、電磁閥短路和員工誤操作的情況下．燒嘴冷卻水進出13切斷閥均有關(guān)閉可能。某廠運行時燒嘴冷卻水出口切斷閥出現(xiàn)故障關(guān)閉，該燒嘴依舊運行，煤漿和氧氣正常供應(yīng)。幸虧發(fā)現(xiàn)及時，操作人員手動關(guān)停。停車后調(diào)取了燒嘴冷卻水各參數(shù)的歷史趨勢變化．發(fā)現(xiàn)燒嘴冷卻水進水和回水流量同時降至0．僅燒嘴冷卻水進水流量滿足跳車條件，進13壓力幾乎沒有變化。回水溫度雖有升高，但變化幅度不大，未能達到觸發(fā)跳車值。分析認為：只要燒嘴冷卻水進口與出口切斷閥中任意一個切斷閥故障關(guān)閉時．燒嘴冷卻水被切斷，進El流量和出El流量均降低至0：燒嘴冷卻水泵均采用兩級離心泵．只有一個燒嘴的冷卻水停止供水，進水壓力僅增加約0．2 MPa。遠沒有達到跳車值；回水溫度計安裝在出口切斷閥后，出口切斷閥關(guān)閉后管線內(nèi)排空．在輻射作用下緩慢升高，但升高速度較慢，短時間內(nèi)不能觸發(fā)停車聯(lián)鎖。若在冷卻水中斷時工藝燒嘴仍繼續(xù)運行．燒嘴頭部溫度會迅速升高直至熔化．大量的水煤氣涌人冷卻水出水管線．燒嘴回水管路瞬間熔融燒穿。造成水煤氣外泄爆炸事故。4優(yōu)化改造思路4．1燒嘴冷卻水進口壓力表改造燒嘴冷卻水進13管線設(shè)有壓力表和流量計．出13管線設(shè)有溫度計和流量計．但檢測儀表安裝在進口切斷閥之前和出口切斷閥之后的管線上。燒嘴冷卻水進出口切斷閥聯(lián)鎖關(guān)閉后．管道內(nèi)介質(zhì)不流動，進El和出El流量計指示均降為O：出口溫度計受輻射作用溫度逐漸升高．壓力表檢測到的是燒嘴冷卻水總管壓力．均不能檢測工藝燒嘴的泄漏情況。改變進口壓力表安裝位置．由進El切斷閥前改為進口切斷閥后．一旦燒嘴冷卻水聯(lián)鎖跳車，進出13切斷閥關(guān)閉，燒嘴頭部盤管和夾套內(nèi)的水在熱傳導(dǎo)及輻射傳熱作用下．水溫迅速升高直至汽化．使燒嘴進出13切斷閥間管段內(nèi)壓力不斷升高。若壓力高于氣化爐壓力后逐漸降低或維萬方數(shù)據(jù)第5期 孔德升等．燒嘴冷卻水系統(tǒng)的檢測盲區(qū)分析及優(yōu)化措施持在氣化爐壓力下不變化．即可斷定該燒嘴已泄漏．不能打開進出口切斷閥。通過對壓力變化趨勢的跟蹤對比．還可以區(qū)分出微量泄漏的特點．提高判斷精準(zhǔn)度．避免燒嘴冷卻水進出口切斷閥誤開事故的發(fā)生。4．2增設(shè)燒嘴冷卻水進出口切斷閥故障聯(lián)鎖對于設(shè)計建設(shè)中的裝置．可以考慮增加燒嘴冷卻水進口和出13切斷閥故障三選二聯(lián)鎖．此方法簡單、靈敏、成熟，已在煤漿切斷閥、氧氣切斷閥和鎖渣閥中長期成功運用。切斷閥閥位三選二故障聯(lián)鎖是由一個模擬量閥位檢測器和兩個數(shù)字量檢測開關(guān)組成．一旦三個檢測信號中兩個或兩個以上檢測到切斷閥閥位小于聯(lián)鎖值(一般為15％)，即可斷定切斷閥故障。觸發(fā)燒嘴系統(tǒng)聯(lián)鎖停車，避免燒嘴斷水后依舊運行．造成燒嘴干燒損壞。4．3燒嘴冷卻水故障聯(lián)鎖改造通過對幾起燒嘴燒穿事故的參數(shù)對比分析發(fā)現(xiàn)．燒嘴冷卻水出口流量和出13溫度反應(yīng)最為靈敏。建議采用進水流量低低、進口壓力高高、出水流量高高和出口溫度高高的四選二故障聯(lián)鎖．并增加出水流量低低和進水流量低低的二取二聯(lián)鎖．二取二聯(lián)鎖僅觸發(fā)燒嘴跳車，不觸發(fā)燒嘴冷卻水進出口切斷閥關(guān)閉。即當(dāng)因燒嘴冷卻水進出口切斷閥故障閥位關(guān)小或關(guān)閉、燒嘴冷卻水管線鐵銹堵塞或燒嘴冷卻水泵故障造成燒嘴冷卻水供水降低時．觸發(fā)燒嘴冷卻水進水流量低低和出水流量低低聯(lián)鎖．在第一時間觸發(fā)燒嘴停車聯(lián)鎖，避免冷卻水中斷后燒嘴依舊運行的惡性事故發(fā)生．但此時燒嘴冷卻水進出口切斷閥不關(guān)閉．停運的工藝燒嘴只要有少量的冷卻水通過．即可保證燒嘴不會被燒壞．從而為排查和消除燒嘴冷卻水流量低的原因贏取時間。4．4增設(shè)燒嘴投料過渡聯(lián)鎖通過以上分析可知．正常的燒嘴冷卻水故障聯(lián)鎖只有在氣化爐壓力高于冷卻水壓力的工況下．才能夠起到檢測和聯(lián)鎖保護作用。在燒嘴安裝和氣化爐開車升壓過程中．均會出現(xiàn)氣化爐壓力低于冷卻水壓力的情況，一旦燒嘴泄漏，冷卻水反而會泄漏入爐．此時燒嘴冷卻水出水流量出現(xiàn)降低。燃燒室爐溫驟降。為避免渣口堵塞，必須增加氧煤比維持爐內(nèi)溫度，表現(xiàn)為水煤氣分析中CO，和CH4同時異常升高，可這種現(xiàn)象與大煤漿槽事故進水的開車工況完全一致。為加以區(qū)分．將開停車過渡聯(lián)鎖設(shè)計為燒嘴冷卻水出進口流量差高高、紅外分析CO：含量高高和紅外分析中CH4含量高高三取三聯(lián)鎖。操作簡單。只需在氣化爐投料前投上燒嘴過渡聯(lián)鎖．當(dāng)升壓至高于燒嘴冷卻水壓力時切為旁路。5 總結(jié)通過實施燒嘴冷卻水進口壓力表改造．燒嘴進出口切斷閥誤關(guān)閉時可以通過壓力和趨勢變化，判斷該燒嘴是否泄漏。若未泄漏，打開進出口切斷閥，恢復(fù)冷卻水供應(yīng)后，通過帶壓聯(lián)投操作可以在1h內(nèi)恢復(fù)正常生產(chǎn)。通過增加燒嘴冷卻水進出口切斷閥閥位故障聯(lián)鎖。當(dāng)燒嘴冷卻水切斷閥故障關(guān)閉時．能夠在第一時間觸發(fā)燒嘴停車．避免燒嘴在缺少冷卻水供應(yīng)的情況下．煤漿和氧氣依舊供應(yīng)．造成燒嘴干燒損壞。采用進水流量低低、進口壓力高高、出水流量高高和出口溫度高高的四選二故障聯(lián)鎖．能夠增加聯(lián)鎖的靈敏度．增加出水流量低低和進水流量低低的二取二聯(lián)鎖．僅觸發(fā)燒嘴跳車。不觸發(fā)燒嘴冷卻水進出口切斷閥關(guān)閉，為事故處理贏取時間．避免燒嘴不必要的損壞。通過增設(shè)燒嘴冷卻水過渡聯(lián)鎖．有望在燒嘴拆裝、燒嘴投料和裝置開停車等氣化爐壓力低于燒嘴冷卻水壓力的工況下．對燒嘴運行情況實現(xiàn)無死角檢測。NoN—DETECTION ZONE IN BURNER CooLING SYSTEMKong Desheng，F(xiàn)eng Zhongtian(New Energy Phoenix Tengzhou Energy Co．，Ltd．，Tengzhou，277500)Abstract：Non—detection zone often exists in burner cooling water interlock system in multi—nozzle wa—ter slurry coal gasification process at the time of assembly and disassembly of the burner，during theprocess(下轉(zhuǎn)第312頁)萬方數(shù)據(jù)312 六乏鋇 2016年第39卷的熱負荷向二段轉(zhuǎn)化爐轉(zhuǎn)移．有利于延長一段轉(zhuǎn)化爐催化劑的使用壽命；②還克服了因空氣壓縮機功率低、空氣不足的問題，提高了甲烷的轉(zhuǎn)化率，確保正常的氫氮比，提高了合成氨產(chǎn)量；③富氧的應(yīng)用安全隱患多，管理和操作難度大，日常要加強培訓(xùn)．要求操作人員的技術(shù)水平不斷提高。APPLICATIoN OF OXYGEN ENI江CHMENT SYSTEM IN SECONDARYREFoRMER D呵ICI—AMV SYNTHETIC AMMONIA PLANTLi Qiang(China BlueChemical Ltd．，Don舒ang 572600)Abstract：The naturalgas feedstock for ICI-AMVprocess1 000 t／d synthetic ammonia plant Waschanged from another gas field，bringing impacts on the plant because of the different composition of the natural gas．To solve the problem，oxygen enrichment process Was introduced to the secondary reformer，and therelated equipment was also modified．Key words：ICI-AMV process；secondary reformer；natural gas feedstock；oxygen enrichment(上接第295頁)of feeding and pressurizing，and when the block valves at the inlet and outlet of burner cooling water wereclosed，leading to incomplete and ineffective detection of the burner．The analysis on the non-detection zonehas brought an optimizing idea to make the interlock system robust and perfect．Key words：process burner；burner cooling water；non-detection zone；optimizing(上接第303頁)(Xinneng Energy Co．，Ltd．，Dalate Banner 014300)Abstract：Problems existed during engineering design of ammonia compressor skid were optimized oneby one．Compared the data from equipment structure，overall arrangement，impeller material and welding pro—cess，the products with high cost performance were selected finally to meet the requirement of production．Key words：ammonia compressor skid；coupling；allowance；critical speed of revolution；steam tur·bine；heat expansion新疆心連心能源化工年產(chǎn)6萬噸三聚氰胺項目成功投產(chǎn)河南心連心化肥有限公司附屬公司新疆心連心能源化工有限公司年產(chǎn)6萬噸三聚氰胺項目經(jīng)過前期調(diào)試及試運行，工藝流程已全線打通，2016年9月1日成功投產(chǎn)。該項目位于新疆瑪納斯縣，投資額為5億元，是目前世界上單套規(guī)模最大、技術(shù)最先進的三聚氰胺生產(chǎn)裝置，能有效降低生產(chǎn)成本。產(chǎn)品具備較強的市場競爭力。該項目于2015年5月開工建設(shè)．于2016年6月裝置建成。年產(chǎn)6萬噸三聚氰胺裝置以新疆心連心能源化工公司生產(chǎn)的尿素為原料，采用意大利歐技公司四代高壓非催化法先進生產(chǎn)工藝．主要由三聚氰胺合成、急冷、凈化、結(jié)晶、分離、干燥、儲存和包裝等工序組成，反應(yīng)中產(chǎn)生的二氧化碳和氨被循環(huán)回收作為尿素裝置的原料．生產(chǎn)工藝過程中無三廢外排。三胺項目的成功開車．使新疆心連心能源化工公司成為中國西北地區(qū)最大的三聚氰胺生產(chǎn)企業(yè)．將進一步降低公司的生產(chǎn)成本，提高盈利能力。對夯實心連心新疆第二生產(chǎn)基地．促進新疆公司穩(wěn)步發(fā)展起到重要作用，同時也標(biāo)志著心連心公司在向下游產(chǎn)品鏈延伸和向煤化工相關(guān)多元化方向發(fā)展的道路上．又邁出了堅實的一步。

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