煤气化装置关键设备腐蚀预测与选材

煤气化装置关键设备腐蚀预测与选材

张国瑞

新疆天业汇合新材料有限公司 832000

摘要：在煤气化装置当中含有混合气流,并且是由水蒸气、混合物以及游离水等多种形态为主，由于所含有的酸性气体种类相对较多，所以存在一定程度的腐蚀风险。通过对煤气化装置关键设备进行分析，掌握此类设备的运行特点，通过对设备腐蚀情况的全面总结，基于客观的评定结果，为煤气化装置材料选择提供足的参考依据，有效维护煤气化装置在运行阶段的安全性与稳定性。

关键词：煤气化装置；关键设备；腐蚀预测；材料选择

引言：在打造煤气化装置关键设备的过程中，需要根据生产工艺的实际情况予以分析，在全面掌握物料特性的情况下，采取有针对性的筛选办法，确保所选用的设备类型和生产材料能够符合规定要求，在不同的工艺阶段当中，能够实现对腐蚀问题的有效规避，借助合理的预测方法对设备预防方案进行优化和完善，有效延长煤气化装置关键设备的运行周期。

一、煤气化装置关键设备的腐蚀预测

（一）石化设备腐蚀分类和主要损伤机理

在石化行业长久化的发展过程中，通常需要用到多样化的金属材料，且此类材料在使用阶段存在一定的腐蚀效果。通过对材料的腐蚀情况加以分析，可以将其分为均匀、局部等腐蚀类型，同时还包括冶金质量、环境和微生物等因素所引起的腐蚀情况。通过对《炼油厂静设备损伤机理》等文件的分析，可以看出其中所包括的主要损伤机理相对较多，且数量高达62种，并且有43种机理是以腐蚀情况为主。由此可以看出，在煤气化装置关键设备的运行过程中，需要针对腐蚀机理予以合理的预测，在全面分析的基础上，为后续腐蚀评定工作的开展提供充足的参考依据，从而才能够采取有针对性的完善措施，促进煤气化装置关键设备的稳定运行。

（二）混合煤气游离水的分析方法和腐蚀判定

1.游离水的分析方法

游离水在通常情况下主要是指液态水，石油化工装置的运行过程中，包括了中流、空分、冷凝以及再生等多种装置类型。在实际的运行阶段，由于存在以双相或者多相为主的混合物，所以还应结合石油化工装置的运行要求，采取完善的工艺流程设置，从多相混合物入手，对其予以逐一分离。在分析煤气化装置关键设备腐蚀情况的过程中，可以看出游离水是产生腐蚀问题的必要条件，并且为腐蚀判断工作的开展起到了决定性作用。所以，需要充分的掌握正确的游离水分析方法，从而才能针对煤气化装置关键设备的腐蚀情况进行预测，为预测活动的开展提供充足的理论支持和参考依据。

2.腐蚀判定

通过对煤气化装置关键设备的腐蚀预测结果予以分析，并结合前期阶段所制定的工艺流程，严格的按照特定的流程设置，在全面把控工艺节点的情况下，针对分析区间进行科学划分。从每一个区间的温度和压力这两方面的基础参数入手，在判断和分析的过程中，结合状态相图等数据信息，对该类地区的游离水含量进行探讨。与此同时，还需要结合腐蚀性的机理，对区间当中可能会出现的腐蚀情况予以判断和分析，并对腐蚀发生的总体程度进行探究，为选材工作的开展提供充足的参考依据。

二、煤气化装置关键设备的选材方式

（一）酸性介质情况下的选材方法

在煤气化装置关键设备处于酸性介质的运行工况时，在筛选材料的过程中，需要从H₂S和CO₂等代表类介质入手，对室内H₂S腐蚀工况进行全面分析，并实现对CO₂输送粉煤工艺阶段的综合考虑。在室内H₂S腐蚀工况的影响下，需要在材料选择的过程中，确保材料的质量和规格能够符合标准要求，并针对强度级别相对较低的材料予以优先选用，如：碳塑钢或者低合金钢等等。在CO₂输送粉煤工艺阶段当中，通常需要根据国内所普遍采用的选择方案，以内衬奥氏体不锈钢等材料为主。

（二）高温状态下的选材方法

在煤气化装置的运行过程中，多数关键设备持续处于高温的运行状态，其中内部所含有的介质通常是以H₂、H₂S等气体为主。在选材的过程中，首先需要结合Nelson这一曲线，对设备的主体材料予以充分确定，避免此类材料在使用过程中受到高温氢所带来的腐蚀作用。其次，通过及时的确定复层材料，在减少高温H₂S腐蚀效果的情况下，结合容器中的操作温度要求，通过对基础参数的综合考虑，对硫化氢摩尔浓度查取曲线予以进一步分析，在该类基础条件的作用下，对材料的腐蚀速率予以充分的确定，并结合容器的使用周期设计，选择更加适宜的制作材料。另外，在筛选煤气化装置关键设备生产材料时，一方面需要对引进工艺包加以分析，以其中所推荐的材料为主。另一方面，需要结合相同的装置和设备，在总结使用经验的情况下，从操作温度、介质含氢量等关键因素入手，对实际的生产材料使用规格提出相应的标准。

（三）在煤气化装置当中的设备选材

在分析游离水的过程中，可以将节点单元作为主要研究对象，借助腐蚀预测的方式，对煤气化装置关键设备的运行效果予以分析。同时，还需要充分的结合腐蚀预测的最终结果，根据现阶段所使用的设计方案总结经验，从而针对煤气化装置当中所使用的常用关键设备，从材料的类别排号等层面入手，熟练的掌握实际所应用的节点单元，从而对相应的设备选材注意事项予以关注，进一步提出更加明确的选择要求。

（四）固相介质处理阶段的耐磨件选材方法

在固相介质处理工序当中，随着磨损程度的不断减缓，则应避免从材料的耐磨性能等层面入手，需要结合设备的结构特征，在综合考虑操作方式的情况下，对操作方式筛选环节所带来的摩擦、磨损影响程度加以考虑。首先，当磨损程度较为严重时，需要在此类区域采用硬质合金等材料形式，以此来达到减缓磨损的效果。其次，在处理煤粉和灰的过程中，需要在碳钢和不锈钢等容器当中进行，以粉煤储罐、粉煤放料罐、粉煤给料罐等容器为主，对煤粉和灰的进口、出口、锥段缩进等区域予以综合考虑，准确掌握该类区域的磨蚀裕量。最后，在处理煤粉和灰的容器出口位置时，需要以粉煤储罐、粉煤放料罐以及粉煤给料罐为主，在此类容器的出口位置，通过在相关结构上方区域设置通气板的形式，以此来达到减缓磨损程度的效果。

结束语：在煤气化化装置当中，由于存在相应的混合气流，所以在酸性气体的影响下，容易对关键设备造成严重的腐蚀问题。通过采用游离水分析的方式，从工艺流程的各个级别入手，对单元设备的腐蚀类型和腐蚀程度予以综合考虑，通过对粉煤气化装置的运行方式进行优化和完善，有效减少设备腐蚀问题的出现，为设备选材工作的开展提供充足的参考依据。这就要求相关人员能够熟练掌握装置物料的基本特点，在充分明确选材要求的情况下，对先进的选材经验予以全方位的总结，借助游离水分析和腐蚀预测等多项方法，为煤气化装置关键设备选材工作的开展提供重要保障。

参考文献：

[1]汪家铭.我国大型煤气化装置关键设备制造取得突破[J].特种设备安全技术,2020,(06):1-2.

[2]孙东.煤气化装置关键设备腐蚀预测与选材分析[J].2019.