制约壳牌气化炉长周期稳定运行因素分析

李家璐

（同煤广发化学工业有限公司,山西 大同 037000）

引 言

随着社会的发展,人们对环保更加重视。壳牌气化炉作为一种十分常见的清洁技术,是应用十分广泛的一种煤气化技术。虽然壳牌气化炉技术的应用范围逐渐扩大,但是在实际的应用过程中还是有一些问题,影响其长周期的运行,不但会影响到壳牌粉煤气化技术的未来发展和推广,还降低了实际效益。所以,为了保证壳牌气化炉长周期稳定运行,需要采取一定的措施,解决其中的问题。

1 壳牌气化炉的特点分析

首先,壳牌气化炉通常的温度都会在1 400℃以上,所以需要使用水冷壁和液态的排渣方法,而不能只是使用水煤浆气化炉的结构。通常情况下,需要在水冷壁外部加上一些比较耐火耐热的材料,内部可以设置一些金属的销钉。材料的耐热温度应该在1 400℃～1 700℃,最起码应该在短时间内承受住这一个温度的范围。另外,耐火材料不能在高温的环境下停留过长的时间,不然会减少材料的使用寿命,最后可能导致水冷壁出现问题,而壳牌气化炉通过一定的方法可以有效地对水冷壁进行保护。其次,壳牌气化炉下边都会安装一些粉煤的烧嘴,以一定的方向插进水冷壁中。在实际使用的过程中,粉煤烧嘴会在较快速度下喷出大量的粉煤,然后在炉膛内进行转换,经过不完全的反应,会产生较多的粗煤气,最后将粉煤中的灰分熔化成为一些小颗粒。粗煤气中的微小颗粒经过离心作用,会覆盖在水冷壁的表层,形成一定的渣层。渣层可以简单地分为两个层次：一个层次是固定的渣层,会有固定的厚度；另外一个是液态渣层,这部分的厚度相对比较大,因为受到重力的作用会出现下降的现象。再次,当整体的渣层相对比较薄时,因为耐火材料的热传导作用,液态渣层部分的内部会逐渐地进行冷却,使固定层以及整体层变厚。而当整体的渣层变厚时,其热阻就会提高,传热的速度就会降低,然后将液态的渣层进行升温,其流动性会逐渐增加,最后会形成一种平衡。最后,将进入气化炉的氧气和煤灰的成分比例进行稳定,使水冷壁内部的系统形成一种稳定的状态,气化的实际温度不会产生较大的变化,会将渣变得稳定,渣层的厚度也会更加稳定,对水冷壁产生很大的帮助,使其不会受到腐蚀,不会受到高温的影响,对其产生更多的保护［1］。

2 制约壳牌气化炉长周期稳定运行的主要因素

2.1 煤质的影响

第一,煤中水分含量会对粉煤的运输产生较大的影响,而且也会影响到磨制粉煤的实际质量。如果煤中的水分含量过高,那么会使磨煤单元中的燃料气体消耗增加,而且会使其在加压运输的过程中出现结块的问题,最后产生堵塞的问题。同时,粉煤中的水分如果过高,还会影响到对粉煤速度的测量,无法更加有效地保证煤烧嘴的稳定运行,会直接影响到壳牌气化炉的长周期运行。第二,就是灰分的比例。如果灰分的比例较低,会造成气化炉上的水冷壁的渣层变薄,甚至会无法产生渣层,这样就没有办法对水冷壁产生保护,会降低其使用的周期。而如果灰分的比例过高,最后产生的炉渣含量也会变大,这样会提高除灰系统的实际负荷,还可能会造成堵塞,甚至出现冷却器结垢的严重问题。而且渣量如果太多,还会破坏烧嘴的隔焰罩,不利于气化炉长周期的运行。第三,也会对灰熔点产生一定的要求,灰熔点不能太高,也不能太低,需要控制在一定的范围之内。特别是对于熔点比较高的煤,需要使用一些助熔剂,降低煤的实际熔点,保证煤可以更好地气化。而对于熔点比较低的煤,就需要使用一定的方式提高其实际的熔点。只有保证灰熔点的稳定,才能保证气化炉不会发生较大的波动,也就不会堵塞出渣口,能够让气化炉进行更长周期的运行。第四,煤在经过气化之后产生炉渣的粘温特点具有重要的作用,特别是对于液态排渣型的气化炉,会直接影响到水冷壁能不能顺利地进行挂渣。当气化的温度相对比较稳定时,只有炉渣的粘度稳定,才能形成一个动态流动的渣层,从而更加有效地避免出现冲刷腐蚀的问题。

2.2 气化炉工艺的影响

气化炉的工艺也会对气化炉是否能够长周期稳定运行产生影响。首先,就是氧气和煤的比例,其高低会直接影响气化炉内部的温度,所以对氧气和煤的比例进行调整也是控制气化炉最有效的方法,需要操作人员不断地进行调整。而壳牌气化炉中的氧煤比例的实际准确度会和粉煤的循环测试产生较大的关系。装置在运行的过程中,操作人员应该结合气化炉内部各种气体的含量对气化炉内部的温度进行准确的判定。如果炉内的温度较高,就要及时降低氧煤的比例,如果温度较低,就要提高氧煤的比例,只有当温度保持稳定,并且在规定的度数之后,才能实现气化炉的稳定运行。其次,水氧比例也是控制气化炉内部温度的方法之一。气化炉工艺的气化剂之一就是水蒸气,有了水蒸气,炉内的反应就不会过于激烈,能够保证温度不会发生太大的变化,还能减少因为气化反应而产生的消耗。通常情况下,在气化炉的内部添加水蒸气,还能够减少炉渣中的渣末数量,让碳更好地进行转换,同时还可以将合成气体的成分进行改善。最后,就是激冷的比例,也就是激冷后的温度是十分重要的。激冷后的温度如果还是偏高,那么合成气体冷却的趋势就会加重,更坏的情况可能还会出现堵塞的问题［2］。

2.3 设备的影响

壳牌气化炉是由很多不同的设备组成的,所以任何一个设备出现问题都会影响到其长周期的运行。第一,激冷气压缩机是一个大型的设备,可以提供十分重要的激冷气,对气体的温度以及后续的设备都产生一定的影响,能够很好地防止超温的问题。而一般激冷气压缩机都是单台的机组,不具有备用的设备,如果出现问题,整个气化装置都不能很好的运行,所以必须保证其可靠性。第二,带连锁的机泵是一个重要的部分,包括煤烧嘴的冷却水泵、中压循环泵和湿洗塔塔底的循环泵等,对气化炉都有十分重要的作用。在实际的运行过程中,这些机泵是不能停止的,如果停止,会对煤烧嘴、气化炉等产生威胁,甚至会损坏设备。所以,可以增加备用泵的数量,保证出现问题时可以换泵工作。

3 保证壳牌气化炉长周期运行的措施

3.1 保证煤质和温度符合要求

煤质是十分重要的一个因素,所以必须保证煤质的稳定性,要采取合理的措施,稳定入炉煤的质量。现在我国很多壳牌气化炉都在使用配煤的措施,将煤质进行充分的稳定,最后产生的实际效果也比较好,算是一种最有效、合适的方法。另外,就是要对气化炉内部的温度进行有效的控制,只有温度保持稳定,才能保证整个系统的稳定,才可以更加长周期的运行［3］。

3.2 强化对设备的管理

能够影响气化炉长期稳定运行的设备很多,应该保证每一个部分都能够正常的运转。管理人员应该重视设备的日常管理,按时进行维护和修理,保证设备一直处在完好的状态,同时也要保证备用设备的完好。

4 结语

自从壳牌气化炉投入市场之后,各个相关的企业都在不断地进行研究,希望可以将其更好地进行完善,解决其中的问题。但是现在气化炉运行过程中还是会出现问题,比如堵塞问题,而问题产生的原因又比较多,需要进行全面的分析与检测。相关企业应该准确地分析影响气化炉运行的因素,在此基础上实施一定的措施,保证壳牌气化炉可以长期稳定的运行。

参考文献：

［1］ 郭丹.壳牌煤气化炉的设备特性及技术管理［J］.化肥设计,2014（3）：29－32.

［2］ 齐云飞.试论壳牌气化炉的结构特点及操作维修［J］.科技视界,2016（23）：325,320.

［3］ 滕发利.壳牌气化炉运行中的常见问题［J］.化工设计通讯,2017,43（5）：170－171.