碎煤加壓氣化爐帶出物多的原因分析及處理

姜成鵬

摘要：隨著經濟和各行各業的快速發展，氣化裝置主要的生產任務是向后續裝置提供合格的粗煤氣，經過變換、冷卻以及低溫甲醇洗系統產生合格的凈煤氣，來滿足合成裝置的生產需求。適用煤種范圍比較廣的碎煤加壓氣化爐，碎煤加壓氣化是一種自熱式、移動床、逆流接觸、連續氣化、固態排渣的生產工藝。每個氣化爐包括煤鎖供煤溜槽、煤鎖、氣化爐、洗滌冷卻器、灰鎖、膨脹冷卻器、空氣引射器、旋風分離器、廢熱鍋爐、以及粗煤氣分離器，同時每個框架還配備了潤滑系統、液壓系統、煤鎖氣回收系統、火炬系統以及一些附屬設施。

關鍵詞：碎煤加壓氣化工藝;氣化廢鍋集水槽出口管線;煤氣水余熱回收器

引言

隨著我國經濟發展轉型與環境保護政策實施，煤炭產業的改革也是勢在必行，為了尋求經濟與環境的平衡，發展煤化工業成為煤炭企業的首選方向。碎煤加壓氣化工藝是進行煤氣化工生產的重要途徑，保證生產工藝連續穩定運行以實現保產增產。本文結合實際生產過程，綜合分析了影響碎煤加壓氣化爐穩定運行的因素，并提出應對方法進而實現氣化工藝穩定性。

1碎煤加壓氣化工藝流程

備煤系統送出的原煤，經篩分后送入煤倉，由煤鎖將煤加入氣化爐內，隨著煤在爐內的燃燒，料層依次按干燥層、干餾層、氣化層、燃燒層、灰渣層分布，燃燒后形成的灰渣由灰鎖排出爐外;通入爐內的氣化劑與灰渣層的灰渣換熱后，在燃燒層與煤發生反應，氣化層主要發生還原反應，也是粗煤氣的主要來源，干餾層和干燥層主要是將煤中的二氧化碳、焦油等吸附性氣體析出，經干燥層換熱后排出氣化爐，同時粗煤氣還帶走了干燥層的煤粉;出氣化爐的粗煤氣進入洗滌冷卻器，由來自低壓廢鍋集水槽的含塵煤氣水經循環洗滌泵噴淋洗滌，得到的液相送至煤氣水分離裝置，粗煤氣則由低壓廢鍋回收熱量后經粗煤氣分離器并入粗煤氣總管。

2碎煤加壓氣化爐帶出物多處理

2.1煤溜槽卡煤問題解決措施

煤溜槽卡煤主要是因煤質引起的。原料煤煤質對氣化爐運行的影響主要體現在幾個方面，主要體現在煤粒度較小、沫煤占比較大，容易堵塞氣化爐煤溜槽;另一種情況是冬季凍煤，公司現場氣溫低，冬季極限氣溫低于零下40℃。在氣化爐進煤的設備中，煤溜槽通道狹窄，容易發生凍堵情況;另外，原料煤中的有可能夾帶大塊、雜物等，堵塞煤溜槽。解決措施：一是做好煤場存儲量控制，因褐煤水分高，如果儲存時間過長，就會因為失去水分粉化，因此在保證安全生產的情況下盡可能降低煤的庫存量;二是加強原料煤篩分的控制，篩分裝置在氣化爐入爐煤控制方面，起著至關重要的作用，在原料煤末、煤量較大時或者長期儲存煤時，通過增開弛張篩等措施加強篩分;三是通過增加廠房暖氣，或者在煤溜槽出口增加蒸汽吹掃接口等方式，解決冬季凍煤問題;四是加強煤質控制，加強從采購合同、煤場儲存、篩分、運輸的過程管理，盡可能減少雜物大塊進入氣化爐。

2.2煤鎖系統對氣化爐連續穩定

煤鎖充壓、泄壓液壓閥門的內漏，也會對氣化爐的穩定運行產生影響。煤鎖向氣化爐加煤過程中，煤鎖各閥門需多次點動確保關嚴，閥門開關頻繁，降低閥門的密封性，導致內漏。如果發生充壓閥門內漏，煤鎖泄壓時間延長甚至沒法泄盡壓力，煤鎖循環時間長極易導致氣化爐缺煤引起煤鎖大法蘭和出口溫度增高，同時帶壓開上閥存在嚴重的安全隱患。當煤鎖泄壓閥門發生內漏，煤鎖下閥門打開與氣化爐聯通，煤氣將通過泄露的泄壓閥持續外泄，氣化爐內的高溫煤氣就會不斷竄向煤鎖，此狀況長時間持續下去將導致煤鎖下法蘭溫度和氣化爐粗煤氣出口溫度上升至過高甚至產生超溫現象，致使氣化爐加煤頻繁而溫度不降，最終只能將負荷降低甚至停車，嚴重影響氣化爐的連續穩定運行。針對煤鎖充泄壓閥門的內漏，可采取的具體措施：加強煤鎖閥門密封性的質量。進一步優化煤鎖泄壓管路，在泄壓閥閥后增大變徑，改進消音器內部結構進而減小泄壓阻力，保證安全的前提下增加泄壓速度。定期對煤鎖液壓閥門進行安檢，確保煤鎖液壓閥門始終處于密封狀態。

2.3含塵煤氣水處理流程

氣化來的含塵煤氣水溫度199℃、壓力2.0MPa，進入余熱回收器管程與殼程的低壓鍋爐給水換熱后，殼程產生0.5MPa的低壓蒸汽，換熱后的煤氣水溫度降至166℃，與煤氣冷卻系統來的156℃、2.1MPa含焦油煤氣水混合后進入煤氣水換熱器、含塵煤氣水冷卻器，分別用高壓噴射煤氣水和循環水冷卻至136℃和75℃，再進入含塵煤氣水膨脹器;經含塵煤氣水膨脹器閃蒸脫氣后，含塵煤氣水溫度降至75℃、壓力降至120kPa，之后進入初焦油分離器進行油水分離，分離出的油送往罐區，脫油后的煤氣水送入最終油分離器及雙介質過濾器處理后送入煤氣水大罐。

2.4氣化爐結渣

當氣化爐內溫度超過煤的灰熔點時，煤就會熔融成大渣塊，通過爐篦無法正常排出，最終導致氣化爐出口溫度高停爐。對于加壓氣化，汽氧比是一個重要的操作參數，產物煤氣的組成，隨著汽氧比的變化而變化，同一煤種，汽氧比有一個變動范圍。改變汽氧比即可調整控制氣化過程的溫度，在固態排渣爐中，首先保證燃燒過程灰不熔融成渣，同時保證氣化反應在盡可能高的溫度下進行。一是加強煤的灰熔點分析，當煤質發生變化時，及時調整氣氧比，防止氣化爐超溫;二是做好不同煤種的摻配，通過合理摻配盡可能保持煤質穩定;三是每班定期看灰樣，通過監測灰樣及時調整氣化爐內工況。

2.5爐篦對氣化爐連續穩定運行的影響對策

氣化爐爐篦的作用主要是支撐氣化床層維持床層高度、控制排灰速度和均勻分布氣化劑。爐篦底部安裝刮刀，通過爐篦旋轉與耐磨筋條相互作用，逐步將氣化爐產灰排至灰鎖，保證灰層厚度，氣化劑通過旋轉爐篦和一定厚度灰層，達到氣化劑均勻分布。在運行過程中，爐篦因灰層厚度長時間控制過低，溫度過高引起爐篦表面出現裂紋，長時間不斷運行，裂紋逐漸變大致使爐篦變形扭曲，甚至被燒壞，進而造成氣化劑分布不均勻，氣化爐內床層反應不平衡，產出偏燒，影響氣化爐的正常運作。爐篦的使用壽命與爐篦轉速、所安刮刀數量、灰層溫度、爐篦材料等有關。針對爐篦失效，可采取的改進措施：提高爐篦材料的耐高溫強度和硬度，延長爐篦的使用壽命。增加爐篦的耐磨條數量，調整刮刀數量和位置，降低爐篦的失效率。控制灰鎖運作溫度，保護爐篦在安全溫度內。定期巡檢看灰樣，及時調整生產參數，如汽氧比。

結束語

碎煤加壓氣化裝置相關設備和管線的堵塞問題一直是系統長周期、安全、穩定運行的重大隱患，碎煤加壓氣化技術是技術成熟的先進煤氣化技術之一，隨著國內新建碎煤加壓氣化裝置陸續建成投產、技術不斷升級，其適用煤種及應用領域不斷拓寬，碎煤加壓氣化爐在我國煤炭氣化領域的應用前景將是非常廣闊的。該技術在主流煤氣化工藝中引進和使用時間最長，相對而言積累了較豐富的運行經驗。

參考文獻：

[1]孔凡貴.碎煤加壓氣化爐使用褐煤長周期運行的探討[J/OL].現代化工：1-5[2018-01-05].

[2]孔凡貴，孟祥清，潘瑞豐，劉文濤，李安學，吳彪，劉永健，張煒哲.褐煤4.0MPA碎煤壓氣化爐長周期運行探討[J].煤化工，2016，44（06）：45-48.

[3]張艮行.煤制天然氣工廠原料煤擴展的影響因素分析及對策[J].煤化工，2016，44（05）：1-6.

[4] 劉金國. 魯奇碎煤加壓氣化爐運行中的問題及防范措施探討[J]. 中國新技術新產品，2016，（16）：80-81.