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Shell粉煤气化炉堵渣处理与研究

2018-07-27王峻

发明与创新·大科技 2018年3期
关键词:气化炉

王峻

摘要:煤气化技术在煤炭清洁中是一项关键技术,能将不易加工处置的固体煤转变为气体。Shell粉煤气化工艺是目前较先进的煤气化工艺之一,凭借优势获得业界青睐。但Shell粉煤气化炉在运行中容易出现堵渣问题。本文剖析了Shell粉煤气化堵渣原因,总结及分析堵渣带来的危害,并对如何避免堵渣进行了探讨,希望促使Shell粉煤气化炉堵渣处理工作更好地开展。

关键词:Shell;粉煤;气化炉;堵渣

Shell粉煤气化技术是煤气化技术中较为典型的一项技术,凭借先进的工艺指标,在我国许多大规模的煤化工项目中均有使用,得到了业界青睐。但在具体运行中仍然产生了许多问题,其中堵渣现象较为突出,这在很大程度上影响装置长周期运行的稳定性,造成了较大的经济损失[1]。本文提出了有关解决方案,旨在维持装置正常运行,降低堵渣发生概率。

1.渣量变化明显

气化炉排渣量在稳定状态下能马上指示渣系统皮带秤,在负荷及捞渣机频率不发生改变的条件下,捞渣机捞完炉渣时间十分稳定,查看炉渣曲线后便能作出判断。送渣皮带重量变化明显,尤其是峰值显著变高或变低,这表明其隐藏堵渣风险。

2.气化炉和排渣罐压差变低

如果V1402收集器连通V1403排渣罐,若V1402收集器锥底发生堵渣,相比V1401渣池和V1403排渣罐间静压差,V1301气化炉与V1403排渣罐产生的压差会显著变低,且相差较大。系统在正常运行状态时,渣口上下压差十分接近,13PDI0065压差值为负。渣口出现堵塞时,相比渣口下方压力,上方压力明显较高。气化炉渣口压差在短时间内升高,产生较大波动,表明气化炉发生堵塞,应通过合理提温的方式作出处置。如还不能解决,需通过人工形式进行停车检查。

3.循环水量变低

在供水泵未发生故障条件下,渣池循环水泵出口流量变得越来越小,且渣水循环系统补水量产生了显著变化,这提示发生了堵渣。如果V1402收集器锥部发生堵渣,P1401渣池循环水泵大量开始减少,14FI0002喷淋水流量比之前有所减少。

4.渣收集器管表温度变低

通常气化炉落渣口发生堵渣时,渣池水温变低,渣池液位也随之发生变化。当渣池水温降低,液位大范围上升时,这提示炉内发生了垮渣。如果发生垮渣,比较热的大渣块掉入V1402,V1402渣收集器管表温度马上变高;但如果渣口变小,进到V1402的渣量变得越来越少,13PDI0065曲线波动越来越大,此情况可能是长时间低温操作,O2/C未作出调整,未及时发现判断处理渣口堵渣问题造成。

5.排渣罐压力变化

如果V1403排渣罐锥部发生了堵塞,14PI0012的压力在排渣时无法泄空,渣水在V1403锥部堵塞,下方T1401液位无明显增高趋势,14PI0012的压力曲线异常。

6.捞渣机液位无变化

如果V1403排渣罐锥部发生堵塞,捞渣机T1401的液位14LI0007的曲线并无明显的高低变化,会显示呈直线。

1.渣口堵渣

当气化炉操作温度变低时,渣粘度日渐增大,流动性变差,积渣顺着炉壁流向渣口,在渣口处聚积,渣口随之变小,严重时可能堵塞严重。其原因是煤质短时间内发生变化,如灰熔点突然偏高、气化炉发生漏水等情况。尤其是当气化炉漏水时,漏进气化炉的水吸收一些显热转变成蒸气,水蒸气与炉中碳发生反应后会吸收大量的热,使得气化炉温度极易变低,如果未适当提高氧煤比,长此以往,运行中极易发生渣口堵塞情况。

2.收集器锥部堵渣

低炉温操作极易造成渣口堆积,当炉温发生较大波动时,渣口的大渣块就有可能瓦解,使得收集器锥部发生堵塞。高炉温操作或者是灰熔点降低时,渣粘度开始变低,熔渣掉入渣池时,生成的液膜在炉中旋转流场影响下而最终变成液丝,液膜与液丝在气流扰动下,粘贴到渣裙,生成非常大的渣块,受到炉温波动影响,大渣块垮落而引起堵塞。

3.排渣罐锥部堵渣

如果细渣与没有反应充分的煤粉堆积到V1402收集器锥部,等渣排放到V1403后,排渣罐锥部也会发生类似的堵塞。

1. 渣屏气帽上添加喷淋环式盘管

把陶制DN25 mm的盤管设置在气化炉水冷壁壁笼底锥下方,盘管开小孔、喷水。在渣池内部分管上引出水源,这样能保护气化炉设备本体结构不受损害。在盘管喷出水幕作用下,使飞灰及渣末流到渣池,防止出现飞灰及渣滴的情况。此外,为使渣屏表面温度降低或为让渣屏与渣池气帽位置的温度降低,额外增加渣屏水冷壁喷嘴孔径。

2. 减少出渣口直径

一般来说,渣具有较强流动性,在气体旋流夹带下容易不断堆积形成锥形渣屏刮渣现象。基于当前的气化炉水冷壁壁笼底锥渣口,缩小其孔径1/4便可获得下述效果:底锥距渣口边缘间距进一步增大,使气化炉与渣池气帽二者之前气体的交换量变少,使渣池气帽温度变低[2]。

3.探究Shell粉煤气化炉低温操作模式

操作时,一些装置使用了气化炉相对低温模式,这尽管降低了堵渣发生概率,但渣屏挂渣现象依然存在,并未切实得到解决,同时使得气化炉碳转化率开始变低。气化炉相对低温操作导致渣池循环水中细渣末增多,使得污水汽提和澄清单元承受压力变大且会损坏系统水平衡。理想的控制状态是维持渣池排渣的通畅、达到水冷壁“以渣抗渣”的效果、气化炉碳转化率高及出口有效气成分在相对情况下越多越好。

气化炉堵渣应做好提前预防工作,作出合理正确的判断,采取合理有效的途径,维持汽化炉运行的平稳[3]。仅仅依靠维持煤质来源的稳定,并不易维持排渣的顺畅。科学合理地分析气化炉堵渣情况,采取有效的应对方案,加强对煤种煤质的变化、灰熔点的变化、炉温波动变化等的监控,做到早预防,及时判断,避免气化炉堵渣情况的出现,即便产生了堵渣,操作人员通过适当合理的调整措施便能进行处置,让系统在短时间内趋于正常。技术人员总结和吸收操作经验,必能克服上述问题,达到Shell粉煤气化炉长期运转目的。※

参考文献:

[1] 刘鑫,康善娇,刘卫兵,等.Shell气化炉堵渣问题的探讨[J].煤化工,2016 (1):50-53.

[2] 程更新.Shell粉煤气化炉堵渣问题探讨[J].大氮肥,2013(2):85-89.

[3] M Yu,W Shi.UNSMOOTH DEPRESSURIZATION IN SHELL COAL GASIFIER SLAG DISCHARGE TANK,ANALYSIS AND TREATMENT[J]. Large Scale Nitrogenous Fertilizer Industry,2016.

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