煤气发生炉上行管水夹套可行性设计及运行

　　煤气发生炉上行管系指上行煤气出口至旋风除尘器入口的一段管道。管道两端装有1个或2个膨胀节。在靠近炉体处开有1个下吹蒸汽与下吹加氮的入口。管道内用耐火砖砌制。运行中因干湿气体交替进行，并且温度高、温差大，交换频率快、气流速度高，故而在炉体与管道、管道与旋风除尘器的接口处及蒸汽入口处，耐火砖经常脱落，引发管道及旋风除尘器被堵塞。高温又使炉体、管道、旋风除尘器严重变形、撕裂而造成煤气的严重泄漏、着火，并难以维修或根本无法维修。

　　每年为此投入较多的人力和物力，严重制约着生产的正常运行。

　　1上行管水夹套的设计为解决耐火砖脱落堵塞管道及设备开裂变形，同时又可回收部分余热而节约能源， 1990年我厂将上行管改成水夹套结构。由于两端无成型封头，采用了堵头形式，使用中两端堵头焊缝经常泄漏。使用压制专用U形封头，不仅成本高，而且我厂也无条件成形。1996年在设计2 610煤气发生炉时，设计出一种可用钢板车制成形的U形封头，从而解决了这一难题。封头大小可根据各厂需要设计，不需专用模具，可使用车床一次加工成形。不仅灵活方便，而且加工成本低。从1996年开始，我厂8台2 610煤气发生炉全部改内保温层，增加有效内径，催化剂床层分为3层，**层装填4 m新低变催化剂，易于硫化升温，起起活作用，第二层装填原二变炉的12 m旧低变催化剂，第三层装填10 m新低变催化剂。

　　（3）将主热交、水分离器组合成一个设备，下部分为水分离器，用不锈钢材质制造，上部主热交用碳钢材质制作，有利于简化工艺流程，减小设备占地面积和减轻设备腐蚀。

　　（4）所有设备的气体进、出口管均延伸至设备中心处，防止气体偏流。

　　（5）其它设备用原有设备。

　　3改造效果中低低变换系统于1999年10月投入运行，至今运行近6个月，效果较好，主要表现在以下几个方面：（1）工艺流程简单，操作稳定。由于调温副线设计合理，炉温波动较小，中变炉喷水用高效旋涡喷头，该喷头雾化性能好，喷洒均匀，能十分平稳地调节炉温。

　　（2）系统处理气量大，阻力较小。目前该变换系统处理气量为22 000 m /h（标态），但系统压差只有0 .05 MPa ，大大降低了动力消耗，日产合成氨可达到200 t以上，完全达到和超过该系统的设计能力。

　　（3）吨氨耗蒸汽量大幅度减少。该变换系统处理气量在22 000 m /h（标态）的情况下，蒸汽消耗量为2 t/h左右，吨氨耗蒸汽量为240 kg以下，节能降耗效果显著。

　　（4）由于出低变炉的变换气温度较低，热量回收负荷少，热量损失较小。

　　（5）设备腐蚀较轻，经过近6个月的运行，没有发现任何设备有腐蚀情况发生，较好地解决了设备腐蚀问题，延长了设备使用周期，增加了有效生产时间。

　　（6）中低低工艺要求尽量降低半水煤气中的S含量。一方面延长了催化剂的使用寿命，另一方面有利于脱碳、铜洗的操作稳定，确保合成氨和尿素生产的稳定和低耗。

　　综上所述，改造后的中低低工艺节能效果与全低变工艺运行前期相比相差不大，与中串低相比节能效果显著。

　　用该结构形式的上行管水夹套，经4年的运行证实，该结构不仅可行，且效果甚佳。

　　1 .1设计参数上行管水夹套的设计参照煤气发生炉夹套锅炉的设计。

　　外筒体受内压，内筒体受外压。

　　厚度附加总量C取7 .8mm.

　　材料为20G.

　　焊缝系数φ取0 .85.

　　筒体内径D内筒体外径D外1 .2外筒体壁厚计算外壁厚选取10 mm.

　　1 .3内筒体壁厚计算内壁厚选取16 mm.

　　1 .4其它参数换热面积：6.41 m水容量：0.94 m 1 .5封头用20G厚钢板车制（结构略）2结构特点（1）车制封头。内、外径可根据不同需要进行设计加工，避免了压制专用设备、多规格模具的投资。车加工工艺简单，价格便宜，许多厂都可自制，而压制工艺复杂，只局限有条件的专业厂家。

　　（2）省掉膨胀节和耐火砖，省去砌砖工艺。

　　（3）因水温稳定，不再发生热胀冷缩现象，避免了设备的变形、开裂而造成保温层脱落堵塞或泄漏等事故发生。

　　（4）因水循环的作用，筒体温度较低，抗腐蚀、抗磨损度增大，使用寿命延长，一般不需检修。

　　（5）每天可自产蒸汽3～4 t供造气炉使用，节药了能源。

　　3安装采用上行管水夹套代替原上行管，一端与炉体相联，另一端与上行煤气阀或旋风除尘器相联。

　　上行管距离较长时，可用2台或多台串联，每台中间用一个短节联接。短节内仍用耐火砖砌成保护层。进水管与夹套锅炉进水管相联。汽水出口必须开在水夹套的正上方。管口不允许伸进夹层以避免形成气腔。出口管应单独进入汽包。对多台炉使用一个汽包，应使用一根上行管夹套汽水排出总管。汽液管伸进汽包的高度同夹套锅炉汽水出口管。每台炉的上行管水夹套的进、出口管应安装控制阀门。蒸汽和加氮管现场配装。

　　4效果原结构一次安装投资4 000元左右，每年事故频繁，难以维修，且维修投入较大。常停炉影响生产的正常运行。

　　上行管水夹套结构一次性投入10 000元左右，一次安装可多年使用，每年不需维修。可避免设备的开裂、变形而造成管道的堵塞或泄漏。我厂8台炉从1996年安装至今，运行良好。

　　5注意事项（1）必须按压力容器工艺制作。

　　（2）封头的设计、车制有特殊要求。

　　（3）汽水出口必须开在夹套的正上方，管头不许伸进夹层，避免在夹层形成气腔。

　　（4）汽水排管走高不走低，杜绝下扎以避免形成气阻。