淺談殼牌氣化裝置煤線穩定性的影響因素及處理措施

張志雷

摘 要：殼牌氣化裝置在工業生產中的應用十分廣泛，本文對殼牌氣化裝置運行過程中影響煤線穩定性的因素進行分析，并且提出應對策略，旨在提高殼牌氣化裝置煤線穩定性，更好地進行工業生產。

關鍵詞：殼牌氣化裝置 煤線穩定性 影響因素 處理措施

中圖分類號：TQ545 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）11-0-01

引言

我國的煤化工行業迅猛發展，煤氣化作為一項核心技術，是從國外引進的，大部分為殼牌煤粉加壓噴流床氣化技術，殼牌煤氣化過程是在高溫、高壓條件下進行的反應，煤粉、氧氣以及少量蒸汽會在加壓條件下并流進入氣化爐中，在一個比較短的時間內會完成升溫、揮發分脫除、裂解、燃燒、轉化等一系列物理變化與化學變化。殼牌氣化裝置運行過程中，煤線穩定性是一個十分重要的因素，對整個系統的運行效率有極大影響。為了進一步提高殼牌氣化裝置運行的穩定性，必須要積極加強煤線穩定性控制，對影響煤線穩定性的因素進行分析，對癥下藥。

一、殼牌氣化裝置工藝流程簡介

殼牌氣化裝置是殼牌煤氣化反應的主要場所，其反應流程如下：從煤場運來原煤，經過干燥、制粉之后，煤粉再通過下一個單元，在壓力條件下被送到氣化爐的煤燒嘴處，此時氣化爐中的條件大約為4MPa、1500℃，在氣化爐中，煤粉與蒸汽進行燃燒反應，分別生成合成氣、灰渣、飛灰等物質，合成氣再從氣化段的頂部流出，利用來自濕洗段的“ 冷態” 合成氣進行急冷，將合成氣的溫度降低到900℃左右，然后在合成氣的輸送段、氣體返回段、合成氣的冷卻段中進一步進行降溫，最后從合成冷卻器的底部流出來。在整個反應過程中，有很多不能燃燒的組分都會以熔渣的形式從氣化段的底部排出，然后在渣浴中經過溫度驟降，分散成玻璃狀的小顆粒，這些顆粒物質再與渣水一起從渣池底部排出氣化爐，進入渣水處理系統。其中有一小部分熔渣會以飛灰的形式通過急冷段、輸送段、合成氣冷卻段，然后與合成氣一起排出氣化爐，并且被收集在飛灰脫除系統中。在整個裝置中，氣化爐是膜式水冷壁及水管型冷卻器，安裝在整個氣化爐外殼中。

二、影響氣化裝置煤線穩定性的因素以及處理措施

殼牌煤氣化裝置采用粉煤輸送，多燒嘴對置加壓氣流床氣化工藝，煤線穩定性對整個裝置系統的穩定運行有重要影響，不穩定的煤線會導致氣化爐溫度波動較大，嚴重的時候還會造成煤渣在氣化爐口堵塞，而且在SGC入口也會嚴重積灰，其次還會損壞煤燒嘴和燒嘴罩。因此，在氣化裝置運行過程中要對煤線穩定性進行分析，排除影響煤線穩定性的因素，確保煤線穩定運行，為氣化裝置穩定安全運行提供基礎。對煤線穩定性造成影響的因素有以下幾個方面：

1.原材料的質量影響和控制

1.1煤粉的質量問題。煤粉的質量是影響氣化裝置穩定性的重要因素，尤其是當煤粉的粒度不均勻時，很容易導致煤線阻塞。在生產過程中，由于一些廠家對煤粉粒度的控制程度不強，主觀上放寬了煤粉粒度的要求，將粒度的范圍放寬到5-250μm之間，所以煤粉輸送過程中出現了不均勻狀態，對密度測量的準確性以及穩定性產生了影響，最終影響煤線生產的穩定性。

1.2水分的影響。水是氣化裝置生產運行過程中的重要物質，不同的煤種對水分的要求不相同，有的企業在生產過程中對水分的控制不到位，水分含量太高，影響密度計和速度計對信號進行檢測的水平，從而影響氣化裝置指示的準確性。

1.3雜質的影響。從原煤到煤粉的制作過程中可能會出現各種雜質，雜質的存在干擾了煤粉流動狀態的穩定性，進而對設備的正常工作產生影響，導致煤線參數出現不正常的波動。

針對上述問題，要及時對原材料的質量進行控制，煤粉粒度均勻的標準是直徑小于5 μm的煤粉數量小于10%，直徑大于90μm的煤粉數量小于30%。對于生產過程中的水分，一般水分含量控制在1%-2%之間為宜。同時要對煤粉質量進行把控，對煤粉中的雜質進行過濾和清除，確保煤粉潔凈，滿足生產要求。

2.儀表和閥門的影響和控制

儀器的質量是影響氣化裝置穩定性的重要因素，主要有以下幾個方面。第一，儀表的安裝問題，儀表能否正確安裝，是影響氣化裝置工作性能的重要因素，儀表安裝必須要符合要求，速度計和密度計安裝時要避免受到弱電信號的干擾，以防測量不準。第二，閥門安裝。閥門是控制各種原材料進入裝置以及合成氣煤渣等物質排出的重要“關口”，在閥門安裝過程中應該要保證質量同時要保證儀器閥門靈活可靠，并且要進行校驗，確保安裝合格之后才可以投入使用。第三，DCS控制系統設計。在DCS控制回路設計中應該要保證參數正確，尤其是PID參數，對整個系統的穩定運行都有十分重要的影響，整定后的PID參數要具備高中低負荷下的良好的抗干擾能力以及穩定性，當出現故障的時候要能及時對脈沖的干擾進行應對。

3.設備和管道的影響和控制

管道是原材料進入以及合成氣和煤渣輸出的主要通道，在管道設計與安裝過程中，必須要滿足要求。在管道安裝與設計過程中常見的問題有管道直徑不符合要求，管道彎曲嚴重，極大地影響了原材料和產物的輸入輸出過程，影響煤線和氣化裝置的穩定性。

4.氮氣波動的影響和控制

氮氣是生產過程中的重要原材料，氮氣含量的波動對煤線穩定性的影響也很大，一般氮氣的波動包括壓力和流量波動兩個方面，氮氣的波動會引起通氣錐氮氣流量的波動，通氣錐是氮氣的主要載體，所以氮氣含量的波動會引起煤線密度以及速度的變化。

對氮氣波動的影響進行控制時，首先要看氮氣波動的程度是否嚴重，如果只是輕微的氮氣波動，則可以通過氮氣調節閥的輕輕調解來消除影響，對氮氣的供氣速度和密度進行控制，使其保持在一個比較穩定的狀態。如果氮氣波動比較嚴重，則應該要從整個裝置的維修、調整上著手，對通氣錐進行整改設計，確保氮氣輸送正常。

5.煤粉給料倉壓力波動的影響和控制

在殼牌氣化裝置中，不穩定的煤粉給料倉的壓力以及氮氣流量會導致煤線的煤流速度不正常。針對這種問題，根據殼牌煤流量控制基礎理論，獲得不同煤流量下的速度是由氮氣的輸送來控制的，所以在運行過程中，可以通過煤粉給料倉的壓力和氣化爐的壓力之間的壓差以及速度加速器的氮氣流量閥的控制來保證煤粉給料倉正常運行。

6.控制模式的影響和控制

在實際生產過程中，殼牌氣化裝置的控制模式對煤線的穩定性也有極大影響，控制模式中的問題主要有兩個，一個是儀器自身的故障，另一個是操作人員在操作的時候出現的誤操作使得參數輸入設定值和實際測量值之間的偏差太大，從而引起閥門的調節幅度太大，最終影響煤線穩定性。針對這種問題，必須要對各種參數以及操作過程進行控制，尤在實際生產過程中，殼牌氣化裝置的控制模式對煤線的穩定性也有極大影響，控制模式中的問題主要有兩個，一個是儀器自身的故障，另一個是操作人員在操作的時候出現的誤操作使得參數輸入設定值和實際測量值之間的偏差太大，從而引起閥門的調節幅度太大，最終影響煤線穩定性。針對這種問題，必須要對各種參數以及操作過程進行控制，尤其是對氧氣和煤粉的比例、二氧化碳含量、小室蒸汽產量等進行控制時，參數變化必須要緩慢、均勻，小幅度的調節不會引起煤線參數的大幅度波動，操作人員應該要掌握參數的調節方法，小幅度調節參數變化。

7.自動控制下的單燒嘴波動引起共振的影響和控制

在當前的生產過程中，有的企業采用自動控制模式，氧氣和煤粉的用量、速度、密度等控制都是由機器自動完成的，在這種情況下，4燒嘴或6燒嘴的氣化爐的氧負荷分配比較標準，但是如果出現氧壓或氧流量的波動，就會引起煤線參數的波動，對整個裝置的生產產生嚴重影響。根據煤流量的控制原理可知，當這些參數進行波動的時候，不同的波動之間也會相互影響，嚴重的時候還會彼此加劇相應的波動，另一種情況是，某一個或者幾個燒嘴出現意外跳車或人為停車，從而導致其他煤燒嘴的負荷出現嚴重波動，根據煤流量控制原理，這種現象也會導致煤線參數的波動。此外，在單燒嘴的控制過程中，如果采用手動控制，則煤流量調節閥控制器就失去了對參數進行跟蹤和調節的能力，外部的干擾也會引起燒嘴煤線參數的波動。

針對這種問題，主要通過操作人員的技術控制，將自動控制功能調節為手動控制，由技術人員對各種參數進行控制，從而提高系統的干預能力，減少不平衡現象。

8.操作方面的影響和控制

在殼牌氣化裝置運行過程中，操作人員的專業而技術水平以及工作經驗對煤線的穩定生產有十分重要的影響，而且操作人員要具備突發問題的處理能力，當前有的操作人員對各種參數的設計，對故障問題的應急處理能力不強，所以導致裝置的參數設計出現問題，影響煤線穩定性。

針對這種問題，要積極加強操作人員的培訓和教育，操作人員應該要掌握各種原材料、載氣、系統壓力參數的波動對煤線產生的影響，同時又要熟悉儀表、設備等對煤線的穩定性產生的影響，及時加強這些問題的研究，對于系統運行中可能出現的問題進行預判，做好應急處理，尤其是要對各個環節的生產參數進行控制，確保輸入輸出參數的正常，減少煤線參數的波動和影響。

結語

綜上所述，在殼牌氣化中，煤線的穩定對氣化裝置的生產有極大影響，影響煤線穩定性的因素有很多，主要是參數問題、操作技術問題。在氣化裝置生產過程中要積極加強影響煤線穩定性的因素的控制，提高氣化裝置生產穩定性。

參考文獻

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