壳牌气化炉配煤研究

2019-08-01杜志强

山西化工 2019年3期

杜志强

(山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西长治 046200)

壳牌气化炉是近年来我国煤气化过程中比较常见的加工模式之一，这一气化过程通常情况在将煤气放置在高温、高压的环境下进行反应，在反应的过程中，操作者将适量的煤粉配制一定数量的氧离子和蒸汽在压力状态下加入气化炉中，使其在极短的时间内完成一系列的物理、化学反应，从而达到预期的使用目标。这种壳牌气化炉的应用不仅仅在很大程度上提升了原有煤废弃物得到应用效率同时还有效的改善了原有使用环节煤炭中碳离子转化率不高的问题，与此同时，在实际的应用环节很大程度上降低了反应过程中氧离子的耗用量，避免出现原有气化反应过程中常见的堵塞等问题，帮助实现未来我国气化炉的发展。

1 气化炉运行问题的分析

截至目前，我国针对气化炉的应用已经开展了数年的时间，虽然已经结合我国的实际运行状态研究出了一系列适合我国自身的煤气化运行模式，但是在实际的应用环节仍旧存在或多或少的不足，结合实际的研究经验，本文认为这一环节中的不足，主要表现在如下几个方面。

首先，便是气化炉在实际的运行过程中合成气冷却区域比较常见的积灰问题。根据原有的气化炉运行可以发现，造成这一积灰问题的主要原因是当用于煤气化的蒸汽在经过第一个冷却装置中，燃烧所产生的飞灰会随着中央冷却盖板的方向扩散，从而先在飞灰低速运行的区域产生积灰问题之后逐渐向高速运行区域扩张，从而造成过热装置冷却装置入口处的堵塞，从而影响其实际运行状态中换热的同时制约后续气化炉的运行效率[1-3]。

其次，便是常见于除渣系统中的运行问题，在这一系统内最为常见的就是垮渣和堵渣问题，根据以往的研究可以发现，在实际的除渣系统运行环节通常情况下会要求针对炉渣的温度控制在5 ℃～(25±0.5)℃之间，并分别根据炉渣温度的不同与之相对应一个恒定的温度，但是如果当炉渣的黏性不足时，就会在气化炉中呈现出无法挂壁的问题出现，进而影响实际运行环节炉内壁温度的改变和零部件的运行安全；与此同时，在这一状态下，炉内还极易出现垮渣的现象，大量的高温液态炉渣瞬间进入渣池使得其内部蒸汽含量瞬间增高，进而导致整个气化炉内部瞬移，造成不可挽回的蒸汽爆炸，不仅仅影响实际的除渣系统运行同时也会在很大程度上制约气化炉的温度改变[4]。

2 配煤原因及操作

2.1 配煤的原因

随着我国气化炉应用的不断增加，研究也随之不断的深入，配煤逐渐成为了实际的气化炉应用环节不容忽视的重要环节之一。尤其是当气化炉运行过程中，除渣系统中的温度与其系统合成装置区域的温度出现矛盾时，操作人员只能通过对原料煤中存在的物质进行配置，改变其特性的同时来优化气化炉的运行情况，在这里值得注意的是，在实际的原料煤配置环节，操作人员并非针对反应进行的温度进行了改变，而是着重针对原料煤中原有包含的矿物质成分进行了相应的改变，不仅仅改变了原料煤在实际运行过程中的黏性程度同时还控制了原料煤的挥发情况[5]。例如，在实际的操作过程中可以发现，以无烟煤为例，这一系统的挥发份主要控制在8%～20%左右，气化温度超过1 600 ℃后期挥发性则表现超过22%，所以，当无法控制煤的气化温度时，我们可以通过对煤粉的配置来控制后续反应的程度。

2.2 配煤的具体操作

根据以往的研究可以发现，在实际的壳牌气化炉配内运行环节，为了更好的保障起后续运行，会针对其内部的煤种进行配置，在这一环节通常会选择媒阶相对差距较小的煤种进行配置，并保障在气化温度不超过150 ℃的状态下进行配置，因为在这一状态下进行的原料煤配置，不仅仅会很容易造成煤气化反应后的整体后移，不仅仅会在一定程度上影响起后续反应的同时令煤种中的矿物质发生分离，进而出现混合不均的同时使其在后续的反应环节无法充分的进行反应，增加了大量的煤渣同时影响后续的运行温度，与此同时，会影响整个气化炉的运行速率，进而出现较高的堵渣等风险。以无烟煤和褐煤为例进行配置的研究，从而探究不同原料煤配置状态下气化炉的运行状态.无烟煤及褐煤的配比情况如下表1、表2所示；与之相应的气化炉运行情况如表3、表4所示。

表1 无烟煤的配比

表2 褐煤的配比

表3 无烟煤1∶1配比状态下壳牌气化炉的运行情况

表4 褐煤1∶0.5配比状态下气化炉的运行情况

根据上述研究可以发现，在进行配煤的过程中选择媒阶情况相对比较类型的原料煤进行配煤操作时，气化炉的炉温应控制在该类型煤气化温度区间内就可以，不仅仅能够保证煤的热效率同时能够在一定程度上促进该种煤的运行，反之则需要将煤气化温度控制在低于恒定温度的区域，并根据实际反应的情况来进行相应的改良操作[6-7]。