中国石油辽阳石化分公司动力厂94#F550焚烧炉为Φ2700mm×8400mm圆筒型立式炉,以炼厂减压渣油为辅助燃料。焚烧炉膛温度控制范围为900~1000℃,在雾化环境中对上游产生的一元酸、二元酸及己酸过氧化氢等BI废液进行焚化处理。在事故状态下,也接收丙烯腈装置副产品氢氰酸。近几年来上游化工生产装置BI废液年排放量增加近3万t,焚烧炉运行周期相应增加,内检发现炉顶燃烧器周围(480mm×300mm×380mm)耐火衬里已脱落到炉顶板,辐射区炉壁冲刷腐蚀厚度减薄达到30~40mm,主燃区炉壁耐火衬里烧蚀破损腐蚀老化、多处开裂,局部耐火衬里脱落,如果焚烧炉耐火衬里进一步大面积脱落,就会引起炉体内外急剧温升造成安全联锁保护停车而使BI废液无法焚烧处理,这势必酿成非计划停车和环保事故,经济损失以及社会影响无法估计,对焚烧炉耐火衬里全部更换势在必行。
衬里结构及耐火材料的选择
通过对焚烧炉耐火衬里损坏原因、炉膛温度操作控制特性及日常运行维护保养等多方面进行了客观的科学分析,决定采用三层结构形式:靠炉壁板依次安装****层陶瓷硅酸铝毡(厚60mm)及不锈钢丝网;第二层浇注轻质隔热浇注料底层(厚120mm);第三层浇注高强抗腐蚀浇注料(厚260mm)。炉拱安装陶瓷硅酸铝毡及浇注高强抗腐蚀浇注料,这样既保证了衬里的整体性能的稳固,又有利于提高BI废液焚烧处理效果。
耐火衬里选用与焚烧工况相适应的耐火材料是保证使用寿命的关键环节。综合不同的操作工况进行选材,焚烧炉在上游化工装置正常生产时,主要处理一元酸、二元酸及己酸过氧化氢等BI废液,在事故状态下还要对氢氰酸进行处理。由于BI废液组分较为复杂,有害物质分解温度较高(950℃),且炉膛内呈还原性氛围。另外,在事故状态焚烧氢氰酸时,炉膛内的温度变化较大。考虑到焚烧炉的上述特点,笔者根据耐火材料的耐火度、耐急冷急热性和材料的元素组成,选用了高铝低硅低铁耐火混凝土,以纯铝酸钙水泥为胶结剂,其耐火度达到1700℃,抗急冷急热性也很好,能满足工况需要。
施工过程控制
施工质量是保证耐火衬里使用寿命的基础。厂家对施工实施了全过程控制,并与耐火衬里材料生产厂、检修施工单位一起细化检修网络,从材料入场验收、炉壁清理除锈、锚固钉焊接及衬里浇注等方面层层把关,逐项验收,发现问题及时处理,以保证耐火衬里的施工质量。具体方法为:
a.安装前准备。拆除炉顶燃烧器、烧嘴,热电偶并妥善保管。炉内搭设脚手架,机械拆除炉内所有耐火衬里。
b.锚固钉的安装。在炉壁内安装焊接共二层节10mm0Gr25Ni20的专用锚固钉,间距200mm×200mm,****层节为Y形160mm长锚固钉,直接与炉壁金属焊接。第二层节为V形210mm长锚固钉,当第2层耐火隔热浇注料衬里施工结束后,再将V形锚固钉焊接在Y形锚固钉的外端。
c.圆形炉体隔热层及二层耐火材料的安装。耐火衬里浇注料用机械搅拌,所有搅拌工具必须清洁。根据施工情况确定每次搅拌量,先干搅拌2min,再加pH值为6.5~7.5的洁净水搅拌5~8min后出料,并迅速使用,必须30min内用完,若已失去流动性,必须弃掉决不能再加水搅拌重复使用。采用钢模板支护每次不超过1.00m高,炉壁耐火浇注料****节环柱浇注1.00m高,第二节以上环柱每次浇注0.90m高。采用30mm振捣棒机械振捣,严格按技术交底要求进行振捣。
d.炉顶施工。焚烧炉炉顶为圆拱形,施工难度系数大,一旦疏忽施工质量极可能造成炉顶拱坍塌,势必影响BI废液处理。在施工时进行了特殊处理:在炉顶拱金属上均布焊接直径10mm,340mmY形锚固钉41个,然后用预制好的木模板支成圆拱型,每片模板宽不超过200mm,其余施工与炉体一样也分为3层施工浇注。
烘炉环节
焚烧炉投产前必须进行烘炉,这是整个施工过程的重要环节。耐火衬里全部施工完成后,喷淋养护48h,并至少经自然干燥72h后方可进行烘炉。本次烘炉采用石油液化气和燃料油作为燃料(600℃以上改用燃料油烘炉)。烘炉过程中,按照制定好的升温曲线(图1),缓慢加热炉膛各部位耐火衬里,使其所含水分逐渐排出,防止升温过急造成耐火衬里出现干裂(耐火衬里10~20℃/h,烟囱3~5℃/h),可根据耐火衬里的工程量及干湿程度,适当增减恒温时间,直至加热到焚烧炉使用温度的1.2倍即1200℃,使耐火衬里达到完全干燥为止。
图1焚烧炉烘炉升温曲线
烘炉保温温度和保温时间取决于焚烧炉耐火衬里内水分(游离水和结晶水)的排出和石英转变时引起体积膨胀的临界温度点,这些温度点是:100℃左右、117~163℃、180~270℃、573℃左右、870~1000℃。根据水分含量的多少,在这些温度点上保温10~20h。
结束语
94#F550焚烧炉耐火衬里更换检修后,进行为期3个月的BI废液焚烧处理实际考核,运行效果稳定,BI废液的焚烧处理效率显著提高,耐火衬里没有开裂、剥落现象,完全满足生产工艺要求。来源:中国石油开然气股份辽阳石化分公司动力厂
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