简析煤质对壳牌煤气化工艺操作的影响

摘 要： 文章以河南龙宇煤化有限公司为例进行阐述和分析。壳牌煤气化的工艺操作的重要性取决于煤质，因此，要考虑到煤气化装置的特点，在进行设计的过程中就要掌控好煤质对煤气化的影响，并将项目的评估工作做好。因此，文章主要阐述了壳牌煤气化制甲醇以及二甲醚的操作流程，并对壳牌煤气化的影响进行分析，以及操作中需要注意的事項，最后对壳牌煤气化工艺中的一些故障问题进行分析。

关键词： 壳牌煤气化;工艺操作;常见故障;分析影响

一、 壳牌煤气化工艺操作流程

河南龙宇煤化有限公司是河南能源化工集团的二级单位，企业总投资额达到100亿元，占地总面积达1500亩。目前，企业有一期年产量50万吨的煤制甲醇、20万吨二甲醚项目、二期年产量40万吨的醋酸、20万吨的乙二醇项目，主要的产品为：甲醇、二甲醚。以下是二甲醚的主要工艺流程：

主要就是将磨制好的煤粉原料经过加压操作后，将其送入壳牌煤气化炉当中，通过化学反应生成粗合成气，再通过对生成的粗合成气进行除尘、洗涤、变换、净化，还有合成等操作工序生产出粗甲醇和粗二甲醚，最后再对两者进行精馏提纯制备出精甲醇和精二甲醚。

二、 煤质对壳牌煤气化工艺操作的影响

（一）煤质的可磨性数据

煤的可磨性所指的就是在一定条件下，对煤质进行研磨。在这过程中，需要保证相应数据的准确，还需要明确影响煤气化工艺流程的因素较多，操作人员需要在这过程中了解到煤可磨性的数据，然后根据煤质性质的不同，对煤气化工艺流程进行有效评估。

可磨性所指的就是将煤磨碎到规定的数值内，可磨性数值越小，说明煤质量越好，越能够被壳牌煤气化装置所燃烧，得到所需要的煤粉。但是因为煤气化工艺对于煤粉的要求较高，要求直径小于90微米，同时大于10微米的煤粉要占80 % 。煤粉粒度较大，可能会在反应过程中无法完全反应，影响设备正常运行，很大程度上磨损设备，且不容易输送，如果煤粉直径过小还会出现积灰现象，这就说明需要控制煤粉数据。

（二）煤的灰分

灰分是煤在高温下完全燃烧，所含矿物质发生一定化学变化后留下的残留物。壳牌气化炉设计的理念就是以渣抗渣，煤灰熔化在气化炉水冷壁形成一层渣层，从而防止反应产生的高温对气化炉炉壁及水冷壁造成损坏。煤灰组成一般对气化反应无多大影响，但是如果灰分含量过低，入炉煤灰分含量小于11 % ，则可能导致气化炉水冷壁表面挂渣不均匀，起不到相应的保护作用，影响到气化炉本身水冷壁及表面耐火材料寿命。

如果入炉煤灰分超过25 % ，还会导致积灰严重，无法保证换热效果，增加工序的负荷能力，灰分会在这过程中带走大量的热量，降低热效率的同时，影响装置的生产效率。对于单一煤质来说，灰分率不断提高，才能够保证可磨性指数。

（三）挥发分

煤的挥发分主要就是指煤在高温状态下所出现的反应，主要用来反应煤自身质量，所体现的数据直接表达煤反应活性的程度。煤的挥发分越高，对于气化反应就会越好。但是挥发分对原料煤的储存影响较大，时间一长，极易引起自燃。

根据运行经验，挥发分>25 % 的原料煤在储存过程和磨煤干燥单元自燃可能性较大。通过无烟煤与高挥发分烟煤或褐煤之间的混配，可以控制混配煤的挥发分在10 % ～25 % ，明显降低自燃的可能性。

（四）固定碳

固定碳指的是煤在转化过程中所达到的程度，更能够用来说明煤炭的质量。固定碳相关数值的来源是根据在处理过程中，去掉煤存在的水分所得到的相应残留物。固定碳的多少直接影响装置运行的经济性，特别是在换煤过程中，如果煤固定碳的差距过大，就无法有效控制氧煤比，容易导致气化炉温度过高，损坏气化炉附件。生产过程中可以将载气N2换成CO2，这样就能够增加气体之间的反应，更好的降低氧耗，提高煤的使用率，减少气体中的负荷，更好的提高经济收益。

（五）煤的灰熔点和灰渣作黏温

灰熔点是壳牌煤气化中非常重要的指标，主要是指煤灰在反应过程中出现的软化、流动的温度。需要注意，如果灰的熔点高，就会导致气化炉温度高，那么就会消耗大量的氧，这会影响到气化炉设备的使用寿命。

灰渣粘温主要是指煤在不同温度熔解后，所表现出的流动性，如果灰渣的黏性较差，那么随着温度的不断下降，黏性也会不断下降，导致大量的煤渣粘在水冷壁上，如果煤渣过多会影响到设备的正常使用，严重的甚至会停止设备运行。灰渣黏性的特点就是和温度有关，会随着温度变化不断变化，灰渣自身的粘温特性较差，对于汽化温度要求过高，这样就导致操作难度较大。

三、 壳牌煤气化工艺操作流程的注意事项

在进行壳牌煤气化操作时，控制原煤煤质才是工作的重点。

第一，需要准确掌握相应的数据，根据相关数据进行处理，在惰性气体环境下，要对煤粉进行干燥处理，对于干燥过程中所需的热量主要是靠柴油或燃料气产生，同时还要控制好煤粉的相应粒度。

第二，在设计过程中需要对其现场进行合理分析，特别是对其设备的运行和调试，要保证设备能够稳定运行，确保运行效果符合要求。

第三，在生产运行期间，需要保证设备稳定运行，做好相应的数据收集，提前检查设备是否能够稳定运行，保证无论在什么样的状态下设备都处于正常。

在工作过程中可能使用到的设备仪器，包括压缩机、高压低泵系统等，在开始工作前需要准确掌握相应的岗位要求，并且按照规定的工作流程进行。

除此之外，使用的原料也是关键，在保证技术符合要求的前提下，要建立相应的技术检测中心，保证原料的质量。在这过程中，充分的考虑到煤气化工艺的发展情况，并且充分的发挥其价值，这样才能够满足市场要求，也能够保证设备在运行过程中，不会出现问题。

壳牌废锅流程也是煤气化的重要环节，在这过程中结合所需要的相应数据，对其进行有效分析，做好煤气化线路的评估工作。目前干粉气化技术较为成熟，所取得的相关成绩较为明显，通过对运行时出现的问题进行优化及时达到预期的设计效益。

在正常情况下，壳牌的设计流程和方案已经趋于完善。干粉水冷壁气化炉在设计过程中，所产生的热量较为均匀，那么在确定所需要的数据前，尽量减少对能源的消耗。在这过程中，充分的考虑到技术形式的特点，需要提前了解技术类别，这样才能够避免出现问题，出现一些异常反应。

四、 壳牌煤气化磨煤单元常见故障类型

（一）磨煤机

磨煤机拉杆处出现大量没有经过碾磨就漏出的煤粒，不但会导致原材料的大量浪费，同时也会增加后期卫生维护的成本与强度。一般来说，出现该故障主要是由于拉杆出现严重磨损或者是密封存在问题，具体来说就是密封杆件存在安装不到位的问题，或者煤粒大量进入到拉杆当中。

大块的杂物堆积会对部位下部产生影响，从而导致拉杆严重磨损，最终导致密封失去其效果。密封风机的入口部分会沾满尘土，需要及时对其进行清理，否则会导致风量不断下降，最终导致密封的作用丧失。

（二）助燃空气风机

助燃空气机的故障现象包括有跳车、风量波动不稳定以及存在火检信号。该故障出现后会导致误操作、误判断，同时也会对整个安全系统产生不利的影响。燃料气、助燃气需要根据一定的比例进入到炉内进行混合加热，这样就可以降低机械故障。仪表故障、助燃风量的显示也要控制在一定的水平，同时做好调节阀的故障管理。

（三）称重给煤机

称重给煤机存在给煤量异常波动的问题，表现为出口温度异常上升、给煤机连锁停磨，会导致煤量的指示系统不准确，带来复杂的计算量，可能会带来损失与不确定因素。在称重过程中需要考虑到空气的比例，避免出现不足与过量。

五、 结语

总而言之，壳牌煤气化的发展速度越来越快，也受到各国企业的青睐。然而，由于越来越多的企业使用壳牌煤气化，随之而来也出现了很多问题，尤其是在企业的生产过程中，煤质对于壳牌煤气化的影响方面，因为以前的煤质不能满足壳牌煤气化的应用标准，需要使用对应的技术才可以满足壳牌煤气化的工艺操作，并且随着技术的不断发展和经验的累积，壳牌煤气化会有更好的发展方向和更大的发展空间。

作者简介：  侯亚伟，河南龙宇煤化工有限公司。