摘要：造气装置连续生产合成气组份为CO和H2，利用废热锅炉副产高压蒸汽，生产过程中具有高温、高压、易燃、易爆、易发生中毒事故的特点，废热锅炉属于特种设备，在操作过程中遇到问题要及时分析和果断处理才能保证生产安全。本文通过生产中发生的现象，进行分析和判断，制定不同的策略保证装置和人员的安全。
关键词：废热锅炉；盘管；泄漏；合成气
1 工艺概述
气化炉是造气装置核心设备，重油、氧气和蒸汽在气化炉中发生氧化反应后生产以CO和H2为主要组份的粗合成气，炉膛压力为3.2～3.4MPa，炉膛温度为1355℃左右。气化炉内装三层内火衬里，内径为1.78m，切线至切线高度为1.45m，气化炉与废热锅炉由一条装有耐火衬里的连接管连接。在气化炉的炉膛下面有一个容积为0.85m3灰斗，生产过程中形成的炉渣均可收集在这个灰斗里。带有未反应碳黑颗粒的粗合成气在废热锅炉中被锅炉水冷却，锅炉水被加热产生4.8MPa饱和蒸汽。锅炉水用锅炉循环泵进行强制循环，循环量为40t/h.
2 废热锅炉产气量异常现象
20时53分，造气装置碳洗塔1251底部出口碳黑水温度TJI4201及顶部出口合成气温度TJI4211均同时升高，至21时17分，两温度均升高了8℃。经车间查找原因后发现，在两温度升高的同时，废热锅炉蒸汽产量FI4110由8.25t/h降低至7.6t/h，并且气化炉压差PDR4133由0.89MPa升至0.91MPa。综合以上现象，车间判断废热锅炉盘管发生了泄漏，锅炉水漏入合成气内，高温炉水带到1251塔，造成1251塔顶及塔底温度升高。
3 废热锅炉产气量异常的分析和确认
3.1 异常的分析
由于1251塔内的合成气与水蒸汽饱和，所以我们通过水蒸汽的饱和温度来解释锅炉盘管泄漏与1251塔顶、塔底温度升高的关系。
原设计锅炉出口合成气中水蒸汽与气体的摩尔比为0.1064，故原合成气中蒸汽的摩尔比为0.1064／1.1064=0.096
原合成气的摩尔流量为9390 ／22.4=419.196kmol/h
原合成气中的蒸汽含量为419.196 ／0.096=40.313kmol/h
通过废热锅炉蒸汽产量的变化，我们可以计算出盘管泄漏量为700kg/h。
700kg/h的蒸汽换算为摩尔流量为700 ／ 18=38.889kmol/h。
由此计算锅炉出口合成气的蒸汽摩尔比为：
（40.313+38.889） ／ （419.196+38.889）=0.173
1251塔下塔的压力为3.0MPa（绝压）
故锅炉盘管泄漏后合成气中蒸汽的分压为3.0×0.173=0.519（绝压）
由饱和水蒸汽的性质表对照后，0.519MPa（绝压）下的饱和温度为152℃～153℃，与目前1251塔下塔154℃的温度非常接近。
因此能够确认废热锅炉盘管泄漏与1251塔温度升高的必然联系。
3.2 异常的现场实际确认
（1）为了防止由于锅炉排污量变化导致锅炉产汽量的变化，将锅炉排污全部关闭，查看锅炉加水量与产汽量的变化。
通过试验，我们发现当锅炉排污关闭后，锅炉加水量与产汽量的差值为400kg/h～500kg/h，可以判断锅炉水漏入盘管内，导致产汽量低于加水量。
（2）由于1251塔顶出口合成气为与蒸汽饱和状态，所以废热锅炉泄漏入盘管内的锅炉水，进入盘管后变成蒸汽形式，最终都以蒸汽的方式从1251塔顶被合成气带走。1251塔顶出口合成气经冷却器冷却后，进入1103气液分离罐，我们对1103罐的排水量进行了标定，盘管泄漏后1103罐液位调节阀达到100%阀位，并且需要开副线才能将液位排至正常。将液位调节阀给定原正常操作时的阀位，根据1103液位升高的速度及1103罐的截面积，计算出1103罐多出的排水量为727kg/h。
3.3 异常化验分析数据确认
1251塔碳黑洗涤水采用的是脱盐水，如盘管没有泄漏，碳黑洗涤水中不应含有磷酸盐，SP4203中已发现磷酸盐，证明废热锅炉的水已经通过盘管泄漏至1251碳黑水中。
4 废热锅炉产气量异常的应对策略
4.1 泄漏造成的影响
（1）废热锅炉盘管泄漏后，对造气装置最大的影响为造气炉的操作。目前造气炉由于系统存在堵塞造成压差偏高，废热锅炉盘管泄漏后，锅炉水漏入合成气盘管会发生汽化，这样又增加了合成气的阻力，随着泄漏情况的发展会使造气炉压差随之升高。严重时可能会造成造气炉三大物料入炉困难，装置被迫停车。
（2）废热锅炉盘管泄漏后，造成1251塔碳黑水温度升高，进而造成碳回收系统1105分层器温度升高了6℃左右，使1105内石脑油发生部分气化，石脑油流量表FIC4304发生偏差，1105分层器操作波动较大。如1105内石脑油长期处于气化状态，则1105内碳黑不能完全被萃取出来，最终造成1105内部或1105出口管线及1507加热器被碳黑堵塞。
（3）由于1251塔内合成气温度升高，造成合成气带水量增大，使气液分离罐1103排水量变大。原来1103罐液位调节阀的阀位为80%左右，目前阀位达到100%，并且现场调节阀副线阀微开，1103排水量增加为500kg/h左右。
4.2 采取措施、策略
（1）判断出锅炉盘管泄漏后，立即制定应急预案，对在当前状况下如何操作对班组提出明确要求。由于盘管泄漏造成造气炉压差升高，在预案中特别强调了目前造气炉压差偏高的两种原因，一为造气炉连通管发生堵塞，二为废热锅炉盘管发生泄漏。如压差突然升高，根据废热锅炉蒸汽产量的变化能够及时判断出是因为造气炉堵塞还是因为盘管泄漏造成的影响，根据不同的情况采取不同的方法进行处理。
（2）将废热锅炉加水由冷凝液改为脱盐水（因1251塔底碳黑水进碳回收系统之前与锅炉水进行换热），以此来降低进入1105分层器的碳黑水温度。并且将1105分层器的压力由1.5MPa提至1.6MPa左右，通过以上措施采取后，1105分层器操作恢复正常，石脑油无气化现象。
（3）如发生紧急情况需要停车处理时，为了防止锅炉盘管泄漏的锅炉水进入气化炉，应急预案中做了特别说明，在气化炉停车后，将废热锅炉与气化炉同时进行泄压，在泄压结束后将废热锅炉内水排净，防止锅炉水漏入气化炉。
（4）废热锅炉盘管的泄漏量为600kg/h左右，根据泄漏的具体情况择机进行检修。已经制定停开工方案及防冻方案。
5 小结
废热锅炉为高压特种设备，尤其是在化工生产中，原料和产品都具有一定的毒性和腐蚀性，连续生产过程中一定要精准监测，对遇到的异常情况要认真分析，果断处理，制定可行的预案，如果影响生产安全，则选择果断停工检修，保证设备和岗位员工安全。