劉良貴

摘 ?要：加氫進(jìn)料燃燒爐是天然氣凈化廠的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)天然氣凈化效果產(chǎn)生直接影響，本文圍繞某凈化廠加氫進(jìn)料燃燒爐運(yùn)行期間產(chǎn)生的高溫和超溫問(wèn)題展開論述，介紹凈化廠加氫進(jìn)料燃燒爐結(jié)構(gòu)及襯里形式，深入探究加氫進(jìn)料燃燒爐使用現(xiàn)狀及出現(xiàn)問(wèn)題的具體原因，提出加氫進(jìn)料燃燒爐耐火襯里改造措施，以期為相關(guān)行業(yè)研究人員提供參考。

關(guān)鍵詞：天然氣凈化廠;加氫進(jìn)料燃燒爐;耐火襯里;改造

引言：

天然氣凈化廠配備脫硫裝置、硫磺回收裝置、氣體處理裝置等，其中氣體處理環(huán)節(jié)，需要通過(guò)加氫燃燒對(duì)氣體進(jìn)行還原處理，加氫進(jìn)料燃燒爐作為氣體還原反應(yīng)的主要載體，其加熱效果和設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性對(duì)氣體處理起到重要的影響作用，要求凈化廠技術(shù)人員對(duì)加氫進(jìn)料燃燒爐運(yùn)行情況進(jìn)行密切監(jiān)控，通過(guò)科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，改善加氫進(jìn)料燃燒爐耐火襯里超溫現(xiàn)象。

一、凈化廠加氫進(jìn)料燃燒爐構(gòu)成

天然氣凈化廠加氫進(jìn)料燃燒爐一般呈圓筒狀，內(nèi)襯為耐火材料，由設(shè)備殼體、封頭、加氫反應(yīng)器、管口、法蘭等部分組成，在設(shè)備運(yùn)行期間，利用內(nèi)部熱量傳遞效應(yīng)，向加氫反應(yīng)器中輸送還原氣體，加速氣體還原反應(yīng)的生成。加氫進(jìn)料燃燒爐整體結(jié)構(gòu)以碳鋼材質(zhì)制成，具體設(shè)計(jì)與制造標(biāo)準(zhǔn)符合國(guó)家要求，設(shè)備內(nèi)部襯里以加熱裝置為核心，天然氣進(jìn)入到燃燒爐中，與空氣進(jìn)行混合，從而發(fā)生燃燒反應(yīng)，尾氣隨著氣流方向進(jìn)入加氫反應(yīng)器中，通過(guò)熱量的傳遞，促使氣體發(fā)生還原反應(yīng)。

二、加氫進(jìn)料燃燒爐在凈化廠實(shí)際使用現(xiàn)狀及原因

該天然氣凈化廠運(yùn)行期間，加氫進(jìn)料燃燒爐使用初期，發(fā)現(xiàn)燃燒爐運(yùn)行異常，存在超溫情況，技術(shù)人員在設(shè)備停止運(yùn)行時(shí)，對(duì)該廠的加氫進(jìn)料燃燒爐進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)燃燒爐前部襯里在高溫作用下，出現(xiàn)損壞、破裂和部分脫落現(xiàn)象，導(dǎo)致加氫進(jìn)料燃燒爐襯里失效，燃燒爐外部殼體出現(xiàn)高溫現(xiàn)象，內(nèi)外溫度差較大，爐內(nèi)具備位置出現(xiàn)運(yùn)行振動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)凈化廠作業(yè)設(shè)備的安全運(yùn)行產(chǎn)生影響。

技術(shù)人員通過(guò)對(duì)加氫進(jìn)料燃燒爐運(yùn)行期間產(chǎn)生的異常現(xiàn)象分析，將燃燒爐襯里損壞的具體原因歸結(jié)如下：一是在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，該設(shè)備單元需要頻繁進(jìn)行停開作業(yè)，燃燒爐襯里出現(xiàn)膨脹收縮，長(zhǎng)此以往，造成設(shè)備襯里損壞;二是加氫進(jìn)料燃燒爐內(nèi)部襯里材料綜合性能不達(dá)標(biāo)，對(duì)設(shè)備高溫環(huán)境出現(xiàn)不耐受情況，整體抗震、抗熱、穩(wěn)定性能較差，頻繁停開作業(yè)后，材料質(zhì)地呈現(xiàn)疏松、脫落現(xiàn)象;三是襯里結(jié)構(gòu)密閉性不強(qiáng)，隔熱磚與耐火磚結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不嚴(yán)謹(jǐn)，高溫?zé)煔飧Z入爐內(nèi)，造成燃燒爐外壁超溫，影響設(shè)備安全運(yùn)行;四是燃燒爐襯里關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)失效，折流環(huán)、觀火孔、膨脹縫等部位失靈，致使燃燒爐內(nèi)外溫度差距增大，影響燃燒爐運(yùn)行的穩(wěn)定性。

三、凈化廠加氫進(jìn)料燃燒爐耐火襯里改造措施分析

（一）襯里改造方案分析

天然氣凈化效果與凈化廠氣體凈化、處理設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量存在直接關(guān)系，其中加氫進(jìn)料燃燒爐作為天然氣凈化廠的核心設(shè)備，其運(yùn)行效果又與設(shè)備內(nèi)部襯里材料的綜合性能及設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有關(guān)，為保證凈化廠相關(guān)作業(yè)設(shè)備安全運(yùn)行，要求技術(shù)人員對(duì)凈化廠內(nèi)加氫進(jìn)料燃燒爐襯里結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造與優(yōu)化設(shè)計(jì)，采取專業(yè)技術(shù)手段，結(jié)合加氫進(jìn)料燃燒爐襯里故障或損壞的現(xiàn)象和具體原因，對(duì)設(shè)備襯里材料性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，將測(cè)試結(jié)果作為襯里改造工作的參考依據(jù)。

加氫進(jìn)料燃燒爐襯里改造工作開展期間，襯里零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，技術(shù)人員通過(guò)精密的檢測(cè)和分析，決定對(duì)加氫進(jìn)料燃燒爐內(nèi)部襯里進(jìn)行全面改造，采取具體問(wèn)題具體分析的方式，提升設(shè)備襯里材料的綜合使用性能，改造襯里結(jié)構(gòu)，主要針觀火孔、折流環(huán)、膨脹縫等部位，降低高溫環(huán)境下，加氫進(jìn)料燃燒爐襯里的內(nèi)外溫度，確保溫度恒定，進(jìn)一步提高加氫進(jìn)料燃燒爐運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，實(shí)現(xiàn)對(duì)加氫進(jìn)料燃燒爐運(yùn)行狀態(tài)的有效控制。

（二）關(guān)鍵技術(shù)改造要點(diǎn)

1.科學(xué)選擇基礎(chǔ)材料

凈化廠加氫進(jìn)料燃燒爐的正常運(yùn)行，離不開性能穩(wěn)定的襯里材料，技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)備襯里改造期間，要科學(xué)選擇基礎(chǔ)材料，通過(guò)增加錨固釘?shù)姆绞?，?duì)襯里基礎(chǔ)料進(jìn)行加固處理。由于襯里內(nèi)部基礎(chǔ)料為輕質(zhì)材料，整體密度較小且表面氣孔大，在加氫進(jìn)料燃燒爐運(yùn)行期間，襯里在高溫環(huán)境下，發(fā)生振動(dòng)效應(yīng)，若不對(duì)襯里材料進(jìn)行錨固處理，極易出現(xiàn)材料支撐斷裂情況，對(duì)襯里結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和整體支撐能力產(chǎn)生不良影響。在對(duì)襯里基礎(chǔ)材料進(jìn)行錨固后，需要通過(guò)技術(shù)手段，對(duì)襯里進(jìn)行調(diào)整和定型，將澆筑料附著在錨固釘上，沿設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行定點(diǎn)敷設(shè)，為保證加氫進(jìn)料燃燒爐外部筒體結(jié)構(gòu)不變形，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)中要增加耐火磚，在燃燒爐頸部適當(dāng)位置設(shè)置觀火孔，利用專業(yè)測(cè)量?jī)x器，測(cè)量襯里段內(nèi)圓心位置，一旦發(fā)生圓心偏移情況，必須及時(shí)進(jìn)行打磨調(diào)整。襯里結(jié)構(gòu)底部需涂刷防腐材料，確保錨固釘在長(zhǎng)期使用狀態(tài)下，不會(huì)發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，起到保護(hù)筒體結(jié)構(gòu)和襯里結(jié)構(gòu)的作用。

2.優(yōu)化襯里結(jié)構(gòu)

加氫進(jìn)料燃燒爐襯里改造期間，耐火磚需按照標(biāo)準(zhǔn)耐火等級(jí)進(jìn)行選材，選用剛玉莫來(lái)石磚進(jìn)行防火結(jié)構(gòu)搭建，襯里結(jié)構(gòu)采用三層砌筑模式，同時(shí)解決耐火磚性能不佳和高溫?zé)煔飧Z入問(wèn)題。

針對(duì)襯里結(jié)構(gòu)中的觀火孔改造，技術(shù)人員在觀火孔與隔熱層之間增設(shè)剛玉管，在入口處采用單獨(dú)澆筑結(jié)構(gòu)，緩解設(shè)備內(nèi)部高溫對(duì)襯里結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的沖擊效果，防止觀火孔結(jié)構(gòu)斷裂、膨脹收縮或出現(xiàn)振動(dòng)縫隙，通過(guò)高溫澆筑，使得加氫進(jìn)料燃燒爐襯里結(jié)構(gòu)一體成型，提高隔熱性能和耐溫強(qiáng)度，提高觀火孔與耐火磚縫之間的貼合度。

針對(duì)襯里折流環(huán)結(jié)構(gòu)改造，以重質(zhì)磚為基礎(chǔ)材料，增加折流環(huán)耐火磚軸向尺寸，以內(nèi)嵌的方式將折流環(huán)嵌入加氫進(jìn)料燃燒爐耐火磚內(nèi)部，防止結(jié)構(gòu)發(fā)生位移，避免因頻繁開停工造成的折流環(huán)伸縮形變。

針對(duì)襯里膨脹縫結(jié)構(gòu)改造，采用特定的磚型結(jié)構(gòu)，增加折縫、伸縮縫，保證加氫進(jìn)料燃燒爐內(nèi)部基本形狀，提高設(shè)備襯里磚體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和牢固度。

針對(duì)加氫進(jìn)料燃燒爐爐頸處，采用凹凸結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，襯里平面向法蘭平面內(nèi)凹5mm，中間利用厚度為25mm的陶纖毯進(jìn)行密封處理，防止法蘭螺栓松動(dòng)。

高溫狀況下，技術(shù)人員要充分考慮加氫進(jìn)料燃燒爐襯里結(jié)構(gòu)的縫隙問(wèn)題，將爐內(nèi)耐火磚向法蘭平面進(jìn)行凸起設(shè)計(jì)，凸起高度為5mm，將加氫進(jìn)料燃燒爐中氣體反應(yīng)裝置內(nèi)襯平面向法蘭平面內(nèi)凹15mm，在設(shè)備運(yùn)行期間，有效防止高溫?zé)煔飧Z入，提高襯里結(jié)構(gòu)的密閉性，改善加氫進(jìn)料燃燒爐的使用性能，確保天然氣凈化廠設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，天然氣凈化廠在進(jìn)行氣體凈化與處理作業(yè)時(shí)，利用到加氫進(jìn)料燃燒爐進(jìn)行尾氣處理工作，由于氣體處理期間產(chǎn)生高熱量，易造成設(shè)備襯里損壞，技術(shù)人員需要采用專業(yè)的改造技術(shù)，對(duì)加氫進(jìn)料燃燒爐襯里結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，提高設(shè)備整體運(yùn)行效果，有效避免設(shè)備襯里的損壞和失效，保證良好的尾氣處理效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 安紀(jì)虎，龍?jiān)?，王巖.高含硫氣田天然氣凈化裝置加氫進(jìn)料燃燒爐點(diǎn)火槍保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].商情，2019，000（018）：208.

[2] 胡良培，趙景峰.高含硫天然氣凈化廠加氫控制系統(tǒng)優(yōu)化與應(yīng)用[J].氣體凈化，2019，019（007）：P.28-32.

[3] GB50474-2008《隔熱耐磨襯里技術(shù)規(guī)范》 .

[4] JB/T 4731-2005. 鋼制臥式容器[S]. 2005