殼牌氣化爐配煤研究

杜志強

(山西潞安煤基清潔能源有限責任公司，山西 長治 046200)

殼牌氣化爐是近年來我國煤氣化過程中比較常見的加工模式之一，這一氣化過程通常情況在將煤氣放置在高溫、高壓的環(huán)境下進行反應，在反應的過程中，操作者將適量的煤粉配制一定數(shù)量的氧離子和蒸汽在壓力狀態(tài)下加入氣化爐中，使其在極短的時間內(nèi)完成一系列的物理、化學反應，從而達到預期的使用目標。這種殼牌氣化爐的應用不僅僅在很大程度上提升了原有煤廢棄物得到應用效率同時還有效的改善了原有使用環(huán)節(jié)煤炭中碳離子轉(zhuǎn)化率不高的問題，與此同時，在實際的應用環(huán)節(jié)很大程度上降低了反應過程中氧離子的耗用量，避免出現(xiàn)原有氣化反應過程中常見的堵塞等問題，幫助實現(xiàn)未來我國氣化爐的發(fā)展。

1 氣化爐運行問題的分析

截至目前，我國針對氣化爐的應用已經(jīng)開展了數(shù)年的時間，雖然已經(jīng)結(jié)合我國的實際運行狀態(tài)研究出了一系列適合我國自身的煤氣化運行模式，但是在實際的應用環(huán)節(jié)仍舊存在或多或少的不足，結(jié)合實際的研究經(jīng)驗，本文認為這一環(huán)節(jié)中的不足，主要表現(xiàn)在如下幾個方面。

首先，便是氣化爐在實際的運行過程中合成氣冷卻區(qū)域比較常見的積灰問題。根據(jù)原有的氣化爐運行可以發(fā)現(xiàn)，造成這一積灰問題的主要原因是當用于煤氣化的蒸汽在經(jīng)過第一個冷卻裝置中，燃燒所產(chǎn)生的飛灰會隨著中央冷卻蓋板的方向擴散，從而先在飛灰低速運行的區(qū)域產(chǎn)生積灰問題之后逐漸向高速運行區(qū)域擴張，從而造成過熱裝置冷卻裝置入口處的堵塞，從而影響其實際運行狀態(tài)中換熱的同時制約后續(xù)氣化爐的運行效率[1-3]。

其次，便是常見于除渣系統(tǒng)中的運行問題，在這一系統(tǒng)內(nèi)最為常見的就是垮渣和堵渣問題，根據(jù)以往的研究可以發(fā)現(xiàn)，在實際的除渣系統(tǒng)運行環(huán)節(jié)通常情況下會要求針對爐渣的溫度控制在5 ℃～(25±0.5)℃之間，并分別根據(jù)爐渣溫度的不同與之相對應一個恒定的溫度，但是如果當爐渣的黏性不足時，就會在氣化爐中呈現(xiàn)出無法掛壁的問題出現(xiàn)，進而影響實際運行環(huán)節(jié)爐內(nèi)壁溫度的改變和零部件的運行安全；與此同時，在這一狀態(tài)下，爐內(nèi)還極易出現(xiàn)垮渣的現(xiàn)象，大量的高溫液態(tài)爐渣瞬間進入渣池使得其內(nèi)部蒸汽含量瞬間增高，進而導致整個氣化爐內(nèi)部瞬移，造成不可挽回的蒸汽爆炸，不僅僅影響實際的除渣系統(tǒng)運行同時也會在很大程度上制約氣化爐的溫度改變[4]。

2 配煤原因及操作

2.1 配煤的原因

隨著我國氣化爐應用的不斷增加，研究也隨之不斷的深入，配煤逐漸成為了實際的氣化爐應用環(huán)節(jié)不容忽視的重要環(huán)節(jié)之一。尤其是當氣化爐運行過程中，除渣系統(tǒng)中的溫度與其系統(tǒng)合成裝置區(qū)域的溫度出現(xiàn)矛盾時，操作人員只能通過對原料煤中存在的物質(zhì)進行配置，改變其特性的同時來優(yōu)化氣化爐的運行情況，在這里值得注意的是，在實際的原料煤配置環(huán)節(jié)，操作人員并非針對反應進行的溫度進行了改變，而是著重針對原料煤中原有包含的礦物質(zhì)成分進行了相應的改變，不僅僅改變了原料煤在實際運行過程中的黏性程度同時還控制了原料煤的揮發(fā)情況[5]。例如，在實際的操作過程中可以發(fā)現(xiàn)，以無煙煤為例，這一系統(tǒng)的揮發(fā)份主要控制在8%～20%左右，氣化溫度超過1 600 ℃后期揮發(fā)性則表現(xiàn)超過22%，所以，當無法控制煤的氣化溫度時，我們可以通過對煤粉的配置來控制后續(xù)反應的程度。

2.2 配煤的具體操作

根據(jù)以往的研究可以發(fā)現(xiàn)，在實際的殼牌氣化爐配內(nèi)運行環(huán)節(jié)，為了更好的保障起后續(xù)運行，會針對其內(nèi)部的煤種進行配置，在這一環(huán)節(jié)通常會選擇媒階相對差距較小的煤種進行配置，并保障在氣化溫度不超過150 ℃的狀態(tài)下進行配置，因為在這一狀態(tài)下進行的原料煤配置，不僅僅會很容易造成煤氣化反應后的整體后移，不僅僅會在一定程度上影響起后續(xù)反應的同時令煤種中的礦物質(zhì)發(fā)生分離，進而出現(xiàn)混合不均的同時使其在后續(xù)的反應環(huán)節(jié)無法充分的進行反應，增加了大量的煤渣同時影響后續(xù)的運行溫度，與此同時，會影響整個氣化爐的運行速率，進而出現(xiàn)較高的堵渣等風險。以無煙煤和褐煤為例進行配置的研究，從而探究不同原料煤配置狀態(tài)下氣化爐的運行狀態(tài).無煙煤及褐煤的配比情況如下表1、表2所示；與之相應的氣化爐運行情況如表3、表4所示。

表1 無煙煤的配比

表2 褐煤的配比

表3 無煙煤1∶1配比狀態(tài)下殼牌氣化爐的運行情況

表4 褐煤1∶0.5配比狀態(tài)下氣化爐的運行情況

根據(jù)上述研究可以發(fā)現(xiàn)，在進行配煤的過程中選擇媒階情況相對比較類型的原料煤進行配煤操作時，氣化爐的爐溫應控制在該類型煤氣化溫度區(qū)間內(nèi)就可以，不僅僅能夠保證煤的熱效率同時能夠在一定程度上促進該種煤的運行，反之則需要將煤氣化溫度控制在低于恒定溫度的區(qū)域，并根據(jù)實際反應的情況來進行相應的改良操作[6-7]。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著我國煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不斷深入，配煤已經(jīng)逐漸成為實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)十分常見的操作工藝，根據(jù)實際反應的情況，適當?shù)恼{(diào)整原料煤的配比情況，來提升殼牌氣化爐的整體運行效率成為了未來氣化爐操作發(fā)展的必然趨勢。