制約殼牌氣化爐長周期穩定運行因素分析

李家璐

（同煤廣發化學工業有限公司,山西 大同 037000）

引 言

隨著社會的發展,人們對環保更加重視。殼牌氣化爐作為一種十分常見的清潔技術,是應用十分廣泛的一種煤氣化技術。雖然殼牌氣化爐技術的應用范圍逐漸擴大,但是在實際的應用過程中還是有一些問題,影響其長周期的運行,不但會影響到殼牌粉煤氣化技術的未來發展和推廣,還降低了實際效益。所以,為了保證殼牌氣化爐長周期穩定運行,需要采取一定的措施,解決其中的問題。

1 殼牌氣化爐的特點分析

首先,殼牌氣化爐通常的溫度都會在1 400℃以上,所以需要使用水冷壁和液態的排渣方法,而不能只是使用水煤漿氣化爐的結構。通常情況下,需要在水冷壁外部加上一些比較耐火耐熱的材料,內部可以設置一些金屬的銷釘。材料的耐熱溫度應該在1 400℃～1 700℃,最起碼應該在短時間內承受住這一個溫度的范圍。另外,耐火材料不能在高溫的環境下停留過長的時間,不然會減少材料的使用壽命,最后可能導致水冷壁出現問題,而殼牌氣化爐通過一定的方法可以有效地對水冷壁進行保護。其次,殼牌氣化爐下邊都會安裝一些粉煤的燒嘴,以一定的方向插進水冷壁中。在實際使用的過程中,粉煤燒嘴會在較快速度下噴出大量的粉煤,然后在爐膛內進行轉換,經過不完全的反應,會產生較多的粗煤氣,最后將粉煤中的灰分熔化成為一些小顆粒。粗煤氣中的微小顆粒經過離心作用,會覆蓋在水冷壁的表層,形成一定的渣層。渣層可以簡單地分為兩個層次：一個層次是固定的渣層,會有固定的厚度；另外一個是液態渣層,這部分的厚度相對比較大,因為受到重力的作用會出現下降的現象。再次,當整體的渣層相對比較薄時,因為耐火材料的熱傳導作用,液態渣層部分的內部會逐漸地進行冷卻,使固定層以及整體層變厚。而當整體的渣層變厚時,其熱阻就會提高,傳熱的速度就會降低,然后將液態的渣層進行升溫,其流動性會逐漸增加,最后會形成一種平衡。最后,將進入氣化爐的氧氣和煤灰的成分比例進行穩定,使水冷壁內部的系統形成一種穩定的狀態,氣化的實際溫度不會產生較大的變化,會將渣變得穩定,渣層的厚度也會更加穩定,對水冷壁產生很大的幫助,使其不會受到腐蝕,不會受到高溫的影響,對其產生更多的保護［1］。

2 制約殼牌氣化爐長周期穩定運行的主要因素

2.1 煤質的影響

第一,煤中水分含量會對粉煤的運輸產生較大的影響,而且也會影響到磨制粉煤的實際質量。如果煤中的水分含量過高,那么會使磨煤單元中的燃料氣體消耗增加,而且會使其在加壓運輸的過程中出現結塊的問題,最后產生堵塞的問題。同時,粉煤中的水分如果過高,還會影響到對粉煤速度的測量,無法更加有效地保證煤燒嘴的穩定運行,會直接影響到殼牌氣化爐的長周期運行。第二,就是灰分的比例。如果灰分的比例較低,會造成氣化爐上的水冷壁的渣層變薄,甚至會無法產生渣層,這樣就沒有辦法對水冷壁產生保護,會降低其使用的周期。而如果灰分的比例過高,最后產生的爐渣含量也會變大,這樣會提高除灰系統的實際負荷,還可能會造成堵塞,甚至出現冷卻器結垢的嚴重問題。而且渣量如果太多,還會破壞燒嘴的隔焰罩,不利于氣化爐長周期的運行。第三,也會對灰熔點產生一定的要求,灰熔點不能太高,也不能太低,需要控制在一定的范圍之內。特別是對于熔點比較高的煤,需要使用一些助熔劑,降低煤的實際熔點,保證煤可以更好地氣化。而對于熔點比較低的煤,就需要使用一定的方式提高其實際的熔點。只有保證灰熔點的穩定,才能保證氣化爐不會發生較大的波動,也就不會堵塞出渣口,能夠讓氣化爐進行更長周期的運行。第四,煤在經過氣化之后產生爐渣的粘溫特點具有重要的作用,特別是對于液態排渣型的氣化爐,會直接影響到水冷壁能不能順利地進行掛渣。當氣化的溫度相對比較穩定時,只有爐渣的粘度穩定,才能形成一個動態流動的渣層,從而更加有效地避免出現沖刷腐蝕的問題。

2.2 氣化爐工藝的影響

氣化爐的工藝也會對氣化爐是否能夠長周期穩定運行產生影響。首先,就是氧氣和煤的比例,其高低會直接影響氣化爐內部的溫度,所以對氧氣和煤的比例進行調整也是控制氣化爐最有效的方法,需要操作人員不斷地進行調整。而殼牌氣化爐中的氧煤比例的實際準確度會和粉煤的循環測試產生較大的關系。裝置在運行的過程中,操作人員應該結合氣化爐內部各種氣體的含量對氣化爐內部的溫度進行準確的判定。如果爐內的溫度較高,就要及時降低氧煤的比例,如果溫度較低,就要提高氧煤的比例,只有當溫度保持穩定,并且在規定的度數之后,才能實現氣化爐的穩定運行。其次,水氧比例也是控制氣化爐內部溫度的方法之一。氣化爐工藝的氣化劑之一就是水蒸氣,有了水蒸氣,爐內的反應就不會過于激烈,能夠保證溫度不會發生太大的變化,還能減少因為氣化反應而產生的消耗。通常情況下,在氣化爐的內部添加水蒸氣,還能夠減少爐渣中的渣末數量,讓碳更好地進行轉換,同時還可以將合成氣體的成分進行改善。最后,就是激冷的比例,也就是激冷后的溫度是十分重要的。激冷后的溫度如果還是偏高,那么合成氣體冷卻的趨勢就會加重,更壞的情況可能還會出現堵塞的問題［2］。

2.3 設備的影響

殼牌氣化爐是由很多不同的設備組成的,所以任何一個設備出現問題都會影響到其長周期的運行。第一,激冷氣壓縮機是一個大型的設備,可以提供十分重要的激冷氣,對氣體的溫度以及后續的設備都產生一定的影響,能夠很好地防止超溫的問題。而一般激冷氣壓縮機都是單臺的機組,不具有備用的設備,如果出現問題,整個氣化裝置都不能很好的運行,所以必須保證其可靠性。第二,帶連鎖的機泵是一個重要的部分,包括煤燒嘴的冷卻水泵、中壓循環泵和濕洗塔塔底的循環泵等,對氣化爐都有十分重要的作用。在實際的運行過程中,這些機泵是不能停止的,如果停止,會對煤燒嘴、氣化爐等產生威脅,甚至會損壞設備。所以,可以增加備用泵的數量,保證出現問題時可以換泵工作。

3 保證殼牌氣化爐長周期運行的措施

3.1 保證煤質和溫度符合要求

煤質是十分重要的一個因素,所以必須保證煤質的穩定性,要采取合理的措施,穩定入爐煤的質量。現在我國很多殼牌氣化爐都在使用配煤的措施,將煤質進行充分的穩定,最后產生的實際效果也比較好,算是一種最有效、合適的方法。另外,就是要對氣化爐內部的溫度進行有效的控制,只有溫度保持穩定,才能保證整個系統的穩定,才可以更加長周期的運行［3］。

3.2 強化對設備的管理

能夠影響氣化爐長期穩定運行的設備很多,應該保證每一個部分都能夠正常的運轉。管理人員應該重視設備的日常管理,按時進行維護和修理,保證設備一直處在完好的狀態,同時也要保證備用設備的完好。

4 結語

自從殼牌氣化爐投入市場之后,各個相關的企業都在不斷地進行研究,希望可以將其更好地進行完善,解決其中的問題。但是現在氣化爐運行過程中還是會出現問題,比如堵塞問題,而問題產生的原因又比較多,需要進行全面的分析與檢測。相關企業應該準確地分析影響氣化爐運行的因素,在此基礎上實施一定的措施,保證殼牌氣化爐可以長期穩定的運行。

參考文獻：

［1］ 郭丹.殼牌煤氣化爐的設備特性及技術管理［J］.化肥設計,2014（3）：29－32.

［2］ 齊云飛.試論殼牌氣化爐的結構特點及操作維修［J］.科技視界,2016（23）：325,320.

［3］ 滕發利.殼牌氣化爐運行中的常見問題［J］.化工設計通訊,2017,43（5）：170－171.