谢尔气化炉拱顶超温原因及对策中石化股份公司九江分公司化肥厂 唐仉荣摘要通过对九江大化肥谢尔气化炉拱顶壁温超高的情况分析，探讨该厂气化炉拱顶超温的 有关原因，并论述防止超温的有效措施 关键词气化炉超温原因对策九江大化肥合成氨装置的谢尔气化炉是 重油气化的主要设备，减压渣油、氧气和蒸汽 2谢尔气化炉反应及结构特点 三种物料， 通过炉顶烧嘴雾化充分混合之后2．1谢尔气化反应特点 在13000C高温和 6．OMPa压力条件下于炉内气化反应是减压渣油、氧气和蒸汽三种 进行部分氧化反应，生成以CO+H2为主体 物料在高温高压条件下进行的非催化部分氧 的，并含有少量甲烷和碳黑的高温气化气 化反应，机理异常复杂，共认的理论说法是： 谢尔气化炉是一个中空耐火材料衬里的高温进人气化炉的部分渣油在烧嘴喷口处与氧气 高压反应容器，防止壁温超高是确保设备安发生急剧的燃烧反应，同时放出大量的热；另全运行的关键所在一部分渣油在高温下继续发生部分氧化反应 和裂解反应；同时发生CH4转化、CO变换、碳 1气化炉拱顶壁温超高情况黑生成和H2S转化等可逆反应气化反应主 自1996年8月化工投料以来，2台谢尔要生成CO和心，约占94％以上，同时还生成 气化炉均不同程度地多次出现拱顶壁温超高约占原料渣油层1％(哦)的碳黑。
反应温度 的情况，尤其是在2000年夏季B台气化炉拱由插入炉内的8支铂铑电偶检测，靠调节氧／ 顶颈部位置超温最为严重(见表1)，对气化 油和蒸汽／油来控制，在系统负荷即进炉油量 炉的安全长周期运行产生了巨大威胁 一定时，主要调节氧量和蒸汽量，且调节氧量 表1九江大化肥谢尔气化炉(B炉)是主要手段，但氧量不能过大，否则会致使炉 拱顶颈部壁温超高情况表 温剧升，烧坏耐火砖，氧量也不能过小，否则宰甥鑫拶／o壁c超券屏因采取措施镶骂年．月 温分析不啾”“效果会致使炉温急降，碳黑生成量增加，堵塞废锅 盘管2．2谢尔气化炉结构特点如上所述，谢尔气化炉是一个中空的耐 火材料衬里的高温高压反应容器，五环同心 烧嘴安装在炉的顶部耐火衬里从上至下共 分9层(包括拱顶)，相邻耐火衬里层之间留有规定宽度的膨胀缝，并用陶纤堵住标准 谢尔气化炉简体耐火衬里结构从外到内是74lOmm厚保温板、保温砖、保温砖内侧表面粘 也就随之而来 贴的5hen厚的陶纤和防水纸、 64riga厚的浇3．2烧嘴偏烧、反应异常 注料、耐火砖；而 炉顶要与烧嘴配合，其结构由于各种复杂因素的影响，烧嘴同心环 要适应并方便烧嘴的拆装，因此半圆弧状的 烧损现象时有发生，造成火焰偏烧，直接冲刷 炉顶耐火衬里一般采用吊挂砖结构，由于炉炉砖，同时气化反应异常。
砖质量、砌筑质量 及其它因素的影响，挂砖掉落现象比较突出，另外由于烧嘴火焰喷射角4防止超温的有效措施 度12的气体流动 效果，最易在炉体上部形成在气化炉炉砖砌筑、烘炉、升温、开车运 结渣，侵蚀炉砖 行及停车检修等各个环节中严格按照设备技术要求进行精心操作维护，是延长其使用寿 3谢尔气化炉拱顶壁温超高原因探讨命，确保气化炉不超温运行的有效措施． 结合表l中九江大化肥谢尔气化炉拱顶 4．1C也含量的控制壁温超高的情况分析，不难看出，拱顶砖烧损 正常情况下，CH4含量控制在0．27％，可 减薄、 局部掉下、砖缝隙窜气是谢尔气化炉拱 以由气化气中的CH4含量的高低判断碳黑 顶壁温超高的首要原因，另外烧嘴偏烧、反应 含量的高低cH4含量的控制在消除气化炉’异常等因素也不容忽视 拱顶局部窜气超温的生产实践中得到了充分3．1拱顶砖烧损减薄、局部掉下、砖缝隙窜 的应用：利用气化炉内回火的特性，适当升高 气氧／油和降低蒸渺油，使炉温下降，增大气化 由于炉砖砌筑质量不合格，筑炉时砌体 气中的CH4含量和碳黑生成量，生成的碳黑 向上的膨胀余量留得不足，会使炉砖在升温 和炉渣通过回火进入砖缝，挂渣堵住高温气 后膨胀挤裂掉下；而烘炉阶段升温速率掌握 体通道，以消除局部窜气超温。
消除超温后， 不严格，升温过快，造成砌体因剧烈脱水胀缩 调整CH4含量至正常水平 损坏同样会使顶 砖局部掉下炉砖与炉砖之4．2重金属含量的控制 ， 间的缝隙因炉温和压差的波动、返流气的冲在气化气中产生少量的碳黑是减少气化 刷、温度应力等因素的影响产生裂纹或缝隙 炉中重金属含量的有效途径，少量的碳黑可 而窜气，这些均会导致壁温超高 以带出渣油中的矾、镍等重金属灰分，减少对 由于渣油中的灰分(钒、镍等重金属)在 气化炉耐火砖的侵蚀而减少气化系统重金 气 化炉中以不完全氧化物的形式存在，其熔 属的积累的关键在于碳黑回收装置的良好萃 点高于气化炉内的最高温度，灰分由碳黑携 取效果，从而将大部分重金属保留在筛水中， 带，由于烧嘴的火焰喷射角度120与炉内气相 含有重金属的筛水全部送往废水处理装置脱 动力场的 关系，碳黑／灰分主要在气体回流区 除 一的耐火砖表面上形成一定厚度的松散堆积4．3防止氧的侵入 层，其厚度到一定程度 便不再增长；但当气化吊气化炉烧嘴时，炉温尽可能低及烘炉 炉在6000C高温状态下，如果有过量空气进 时控制好液化气／空气的配比，是防止过量氧 入，将会形成完全氧化物v205，其熔点很低， 侵入、保护炉砖的有效措施。
会在耐火砖表面液化并渗入耐火材料而破坏参考文献 耐火材料结构，使得炉砖特别是顶砖烧损减 薄顶砖烧损减薄到一定程度后，壁温超高1大连理工大学．日产1000吨合成氨生产工艺．199375。