Shell粉煤氣化爐堵渣處理與研究

王峻

摘要：煤氣化技術(shù)在煤炭清潔中是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，能將不易加工處置的固體煤轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w。Shell粉煤氣化工藝是目前較先進(jìn)的煤氣化工藝之一，憑借優(yōu)勢(shì)獲得業(yè)界青睞。但Shell粉煤氣化爐在運(yùn)行中容易出現(xiàn)堵渣問(wèn)題。本文剖析了Shell粉煤氣化堵渣原因，總結(jié)及分析堵渣帶來(lái)的危害，并對(duì)如何避免堵渣進(jìn)行了探討，希望促使Shell粉煤氣化爐堵渣處理工作更好地開(kāi)展。

關(guān)鍵詞：Shell；粉煤；氣化爐；堵渣

Shell粉煤氣化技術(shù)是煤氣化技術(shù)中較為典型的一項(xiàng)技術(shù)，憑借先進(jìn)的工藝指標(biāo)，在我國(guó)許多大規(guī)模的煤化工項(xiàng)目中均有使用，得到了業(yè)界青睞。但在具體運(yùn)行中仍然產(chǎn)生了許多問(wèn)題，其中堵渣現(xiàn)象較為突出，這在很大程度上影響裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的穩(wěn)定性，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。本文提出了有關(guān)解決方案，旨在維持裝置正常運(yùn)行，降低堵渣發(fā)生概率。

1.渣量變化明顯

氣化爐排渣量在穩(wěn)定狀態(tài)下能馬上指示渣系統(tǒng)皮帶秤，在負(fù)荷及撈渣機(jī)頻率不發(fā)生改變的條件下，撈渣機(jī)撈完?duì)t渣時(shí)間十分穩(wěn)定，查看爐渣曲線(xiàn)后便能作出判斷。送渣皮帶重量變化明顯，尤其是峰值顯著變高或變低，這表明其隱藏堵渣風(fēng)險(xiǎn)。

2.氣化爐和排渣罐壓差變低

如果V1402收集器連通V1403排渣罐，若V1402收集器錐底發(fā)生堵渣，相比V1401渣池和V1403排渣罐間靜壓差，V1301氣化爐與V1403排渣罐產(chǎn)生的壓差會(huì)顯著變低，且相差較大。系統(tǒng)在正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，渣口上下壓差十分接近，13PDI0065壓差值為負(fù)。渣口出現(xiàn)堵塞時(shí)，相比渣口下方壓力，上方壓力明顯較高。氣化爐渣口壓差在短時(shí)間內(nèi)升高，產(chǎn)生較大波動(dòng)，表明氣化爐發(fā)生堵塞，應(yīng)通過(guò)合理提溫的方式作出處置。如還不能解決，需通過(guò)人工形式進(jìn)行停車(chē)檢查。

3.循環(huán)水量變低

在供水泵未發(fā)生故障條件下，渣池循環(huán)水泵出口流量變得越來(lái)越小，且渣水循環(huán)系統(tǒng)補(bǔ)水量產(chǎn)生了顯著變化，這提示發(fā)生了堵渣。如果V1402收集器錐部發(fā)生堵渣，P1401渣池循環(huán)水泵大量開(kāi)始減少，14FI0002噴淋水流量比之前有所減少。

4.渣收集器管表溫度變低

通常氣化爐落渣口發(fā)生堵渣時(shí)，渣池水溫變低，渣池液位也隨之發(fā)生變化。當(dāng)渣池水溫降低，液位大范圍上升時(shí)，這提示爐內(nèi)發(fā)生了垮渣。如果發(fā)生垮渣，比較熱的大渣塊掉入V1402，V1402渣收集器管表溫度馬上變高；但如果渣口變小，進(jìn)到V1402的渣量變得越來(lái)越少，13PDI0065曲線(xiàn)波動(dòng)越來(lái)越大，此情況可能是長(zhǎng)時(shí)間低溫操作，O2/C未作出調(diào)整，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)判斷處理渣口堵渣問(wèn)題造成。

5.排渣罐壓力變化

如果V1403排渣罐錐部發(fā)生了堵塞，14PI0012的壓力在排渣時(shí)無(wú)法泄空，渣水在V1403錐部堵塞，下方T1401液位無(wú)明顯增高趨勢(shì)，14PI0012的壓力曲線(xiàn)異常。

6.撈渣機(jī)液位無(wú)變化

如果V1403排渣罐錐部發(fā)生堵塞，撈渣機(jī)T1401的液位14LI0007的曲線(xiàn)并無(wú)明顯的高低變化，會(huì)顯示呈直線(xiàn)。

1.渣口堵渣

當(dāng)氣化爐操作溫度變低時(shí)，渣粘度日漸增大，流動(dòng)性變差，積渣順著爐壁流向渣口，在渣口處聚積，渣口隨之變小，嚴(yán)重時(shí)可能堵塞嚴(yán)重。其原因是煤質(zhì)短時(shí)間內(nèi)發(fā)生變化，如灰熔點(diǎn)突然偏高、氣化爐發(fā)生漏水等情況。尤其是當(dāng)氣化爐漏水時(shí)，漏進(jìn)氣化爐的水吸收一些顯熱轉(zhuǎn)變成蒸氣，水蒸氣與爐中碳發(fā)生反應(yīng)后會(huì)吸收大量的熱，使得氣化爐溫度極易變低，如果未適當(dāng)提高氧煤比，長(zhǎng)此以往，運(yùn)行中極易發(fā)生渣口堵塞情況。

2.收集器錐部堵渣

低爐溫操作極易造成渣口堆積，當(dāng)爐溫發(fā)生較大波動(dòng)時(shí)，渣口的大渣塊就有可能瓦解，使得收集器錐部發(fā)生堵塞。高爐溫操作或者是灰熔點(diǎn)降低時(shí)，渣粘度開(kāi)始變低，熔渣掉入渣池時(shí)，生成的液膜在爐中旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)影響下而最終變成液絲，液膜與液絲在氣流擾動(dòng)下，粘貼到渣裙，生成非常大的渣塊，受到爐溫波動(dòng)影響，大渣塊垮落而引起堵塞。

3.排渣罐錐部堵渣

如果細(xì)渣與沒(méi)有反應(yīng)充分的煤粉堆積到V1402收集器錐部，等渣排放到V1403后，排渣罐錐部也會(huì)發(fā)生類(lèi)似的堵塞。

1. 渣屏氣帽上添加噴淋環(huán)式盤(pán)管

把陶制DN25 mm的盤(pán)管設(shè)置在氣化爐水冷壁壁籠底錐下方，盤(pán)管開(kāi)小孔、噴水。在渣池內(nèi)部分管上引出水源，這樣能保護(hù)氣化爐設(shè)備本體結(jié)構(gòu)不受損害。在盤(pán)管?chē)姵鏊蛔饔孟?，使飛灰及渣末流到渣池，防止出現(xiàn)飛灰及渣滴的情況。此外，為使渣屏表面溫度降低或?yàn)樽屧僚c渣池氣帽位置的溫度降低，額外增加渣屏水冷壁噴嘴孔徑。

2. 減少出渣口直徑

一般來(lái)說(shuō)，渣具有較強(qiáng)流動(dòng)性，在氣體旋流夾帶下容易不斷堆積形成錐形渣屏刮渣現(xiàn)象。基于當(dāng)前的氣化爐水冷壁壁籠底錐渣口，縮小其孔徑1/4便可獲得下述效果：底錐距渣口邊緣間距進(jìn)一步增大，使氣化爐與渣池氣帽二者之前氣體的交換量變少，使渣池氣帽溫度變低[2]。

3.探究Shell粉煤氣化爐低溫操作模式

操作時(shí)，一些裝置使用了氣化爐相對(duì)低溫模式，這盡管降低了堵渣發(fā)生概率，但渣屏掛渣現(xiàn)象依然存在，并未切實(shí)得到解決，同時(shí)使得氣化爐碳轉(zhuǎn)化率開(kāi)始變低。氣化爐相對(duì)低溫操作導(dǎo)致渣池循環(huán)水中細(xì)渣末增多，使得污水汽提和澄清單元承受壓力變大且會(huì)損壞系統(tǒng)水平衡。理想的控制狀態(tài)是維持渣池排渣的通暢、達(dá)到水冷壁“以渣抗渣”的效果、氣化爐碳轉(zhuǎn)化率高及出口有效氣成分在相對(duì)情況下越多越好。

氣化爐堵渣應(yīng)做好提前預(yù)防工作，作出合理正確的判斷，采取合理有效的途徑，維持汽化爐運(yùn)行的平穩(wěn)[3]。僅僅依靠維持煤質(zhì)來(lái)源的穩(wěn)定，并不易維持排渣的順暢。科學(xué)合理地分析氣化爐堵渣情況，采取有效的應(yīng)對(duì)方案，加強(qiáng)對(duì)煤種煤質(zhì)的變化、灰熔點(diǎn)的變化、爐溫波動(dòng)變化等的監(jiān)控，做到早預(yù)防，及時(shí)判斷，避免氣化爐堵渣情況的出現(xiàn)，即便產(chǎn)生了堵渣，操作人員通過(guò)適當(dāng)合理的調(diào)整措施便能進(jìn)行處置，讓系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)趨于正常。技術(shù)人員總結(jié)和吸收操作經(jīng)驗(yàn)，必能克服上述問(wèn)題，達(dá)到Shell粉煤氣化爐長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)目的?！?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉鑫，康善嬌，劉衛(wèi)兵，等.Shell氣化爐堵渣問(wèn)題的探討[J].煤化工，2016 （1）：50-53.

[2] 程更新.Shell粉煤氣化爐堵渣問(wèn)題探討[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.