Горелка HCl является ключевым компонентом печи синтеза соляной кислоты, отвечающим за смешивание газообразного хлора и водорода в точных пропорциях и их сжигание для получения газообразного хлористого водорода. С 1960 года по всему миру установлено более 600 установок серии Mersen Sintaclor, производительность каждой из которых варьируется от 2 до 180 метрических тонн в сутки. Концентрация кислоты в продукте может достигать 38%, а содержание свободного хлора контролируется на уровне менее 1 ppm. Техническое обслуживание горелки HCl напрямую определяет эксплуатационную безопасность печи синтеза. На химическом заводе в Ле-Пон-де-Кле, Франция, расход водорода постепенно снижался в течение ночи, что привело к образованию конденсата и ледяной пробки в трубопроводе, в результате чего горелка погасла. После того, как обслуживающий персонал продул пламегаситель и перезапустил систему, скачок давления водорода заставил операторов частично закрыть клапан подачи водорода. Внутри горелки накапливался непрореагировавший хлор, образуя взрывоопасную смесь с рециркулирующим водородом, которая воспламенялась от статического электричества или солнечного света, что привело к разрыву трубопровода. После инцидента завод усилил теплоизоляцию линий подачи водорода и в сотрудничестве с поставщиком горелок пересмотрел пороговые значения безопасности. Данная статья основывается на концепции « Техническое обслуживание печи HCl », изложенной в процедурах технического обслуживания и вывода из эксплуатации печей синтеза соляной кислоты, и фокусируется на конкретных операциях, связанных с «Демонтажем горелки HCl» и «Разборкой горелки HCl».
Первым этапом технического обслуживания соляной горелки является подготовка и изоляция. После опорожнения печи от содержимого через систему продувается азот до тех пор, пока уровни кислорода и горючих газов не достигнут установленных стандартов. Работы могут начинаться только после установки глухих фланцев на хлорные и водородные трубопроводы. Компания SGL Carbon рекомендует проводить проверку работоспособности каждые 15 000 часов работы или 3 года, а также поддерживать долгосрочную работоспособность путем разборки, очистки и повторной герметизации каждые 25 000 часов или 5 лет. Давление подачи газа в горелки Sintaclor обычно поддерживается в диапазоне от 77 до 80 дюймов водяного столба; отклонения от этого диапазона напрямую влияют на эффективность сгорания и безопасность.
В процессе разборки и осмотра сначала снимите смотровое стекло, чтобы убедиться в его целостности, затем снимите головку горелки для осмотра концентрических трубок. Хлор протекает через внутреннюю трубку, а водород — через кольцевой зазор между внутренней и внешней трубками. Из-за длительного высокотемпературного окисления и хлорной коррозии концы концентрических трубок необходимо заменить, если их длина превышает 20 мм. Распространенной проблемой является измельчение графитовой головки горелки; компания SGL подтверждает, что реакция между графитом и кислородом при высоких температурах неизбежна, и графитовую головку горелки обычно необходимо заменять через 2–3 года эксплуатации. Проверка зазора электрода зажигания также имеет решающее значение; чрезмерный зазор может привести к сбою зажигания и должен быть отрегулирован примерно до 1,5 мм в соответствии со спецификациями производителя. После завершения ремонта и замены переходите к сборке и вводу в эксплуатацию. Отклонение от вертикальности головки горелки должно составлять не более 1 мм, а отклонение от соосности между металлическим соплом и отверстием в кирпичной кладке также не должно превышать 1 мм.
Большинство промышленных печей для синтеза HCl, использующих пламенное сжигание, оснащены горелками, не содержащими драгоценных металлов; их работа в основном основана на физической прочности графита и кварца. Однако в специализированных процессах, включающих каталитические реакции, используются катализаторы из драгоценных металлов, таких как платина и палладий. Поэтому при проведении технического обслуживания горелок HCl, как правило, нет необходимости рассматривать вопросы переработки драгоценных металлов или их специальной обработки.
Демонтаж соляной горелки начинается с остановки и изоляции. Постепенно уменьшайте поток газа в печь, сначала перекрыв подачу хлора, затем водорода. После того, как продувка азотом достигнет требуемого уровня, сбросьте давление и дайте системе остыть. После отсоединения фланцев на хлор-водородном трубопроводе установите глухие фланцы. Компания SGL рекомендует проводить разборку, очистку и повторную герметизацию не реже одного раза в три года.
При снятии соединительных фланцев используйте два гаечных ключа одновременно, чтобы избежать повреждения корпуса горелки из-за приложения силы только к одной стороне. Уплотнительные поверхности графитовых соединений чрезвычайно хрупкие; не прилагайте прямого усилия к графитовым поверхностям фланцев с помощью лома во время разборки. После того, как горелка будет полностью снята с нижней части печи, транспортируйте ее с помощью специального подъемного оборудования. Во время подъема держите ее в горизонтальном положении, чтобы предотвратить изгиб концентрических труб под собственным весом. Немедленно накройте открытые поверхности фланцев защитными колпачками, чтобы предотвратить повреждения от ударов.
Последовательность разборки горелки HCl следующая: концентрическая трубка, форсунка, электрод зажигания, смотровое стекло и прокладка. Перед снятием концентрической трубки измерьте и запишите ее первоначальную длину выступа; при сборке верните ее в то же положение. При снятии форсунки проверьте распылительные отверстия на наличие засоров или износа; графитовые форсунки с шлаковыми отверстиями или трещинами необходимо заменить. Если керамическая изоляционная часть электрода зажигания имеет трещины или нагар, немедленно замените ее. После каждой проверки после разборки заменяйте смотровое стекло по мере необходимости; прокладки ни в коем случае нельзя использовать повторно. После снятия пронумеруйте и храните все компоненты; избегайте прямого контакта графитовых деталей со стальными инструментами.
После проверки приступайте к сборке и выравниванию. Вертикальное отклонение головки горелки не должно превышать 1 мм, а отклонение концентричности между концентрической трубой и осевой линией печи также должно контролироваться в пределах 1 мм. Компания Mersen предлагает автоматизированную диагностику горелки и онлайн-диагностику процесса горения в качестве дополнительных компонентов в своей системе Sintaclor, что позволяет осуществлять мониторинг условий горения в режиме реального времени во время работы. После сборки проведите проверку на герметичность, создав давление азота до рабочего давления и проверив все фланцы и уплотнительные поверхности с помощью жидкости для обнаружения утечек. После успешного прохождения проверки на герметичность производится зажигание и ввод в эксплуатацию. Сначала в камеру печи вводится азот для продувки, затем последовательно активируются водород и хлор, при этом наблюдается цвет пламени. Нормальное пламя имеет голубовато-белый цвет; желтоватое или тусклое пламя указывает на отклонение в соотношении водорода и хлора, которое необходимо немедленно скорректировать. После успешного зажигания и ввода в эксплуатацию система переходит в нормальный режим работы.
Язык
