碎煤加壓氣化爐帶出物多的原因分析及處理

姜成鵬

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)和各行各業(yè)的快速發(fā)展，氣化裝置主要的生產(chǎn)任務(wù)是向后續(xù)裝置提供合格的粗煤氣，經(jīng)過變換、冷卻以及低溫甲醇洗系統(tǒng)產(chǎn)生合格的凈煤氣，來滿足合成裝置的生產(chǎn)需求。適用煤種范圍比較廣的碎煤加壓氣化爐，碎煤加壓氣化是一種自熱式、移動(dòng)床、逆流接觸、連續(xù)氣化、固態(tài)排渣的生產(chǎn)工藝。每個(gè)氣化爐包括煤鎖供煤溜槽、煤鎖、氣化爐、洗滌冷卻器、灰鎖、膨脹冷卻器、空氣引射器、旋風(fēng)分離器、廢熱鍋爐、以及粗煤氣分離器，同時(shí)每個(gè)框架還配備了潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、煤鎖氣回收系統(tǒng)、火炬系統(tǒng)以及一些附屬設(shè)施。

關(guān)鍵詞：碎煤加壓氣化工藝;氣化廢鍋集水槽出口管線;煤氣水余熱回收器

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型與環(huán)境保護(hù)政策實(shí)施，煤炭產(chǎn)業(yè)的改革也是勢在必行，為了尋求經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的平衡，發(fā)展煤化工業(yè)成為煤炭企業(yè)的首選方向。碎煤加壓氣化工藝是進(jìn)行煤氣化工生產(chǎn)的重要途徑，保證生產(chǎn)工藝連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行以實(shí)現(xiàn)保產(chǎn)增產(chǎn)。本文結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過程，綜合分析了影響碎煤加壓氣化爐穩(wěn)定運(yùn)行的因素，并提出應(yīng)對方法進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣化工藝穩(wěn)定性。

1碎煤加壓氣化工藝流程

備煤系統(tǒng)送出的原煤，經(jīng)篩分后送入煤倉，由煤鎖將煤加入氣化爐內(nèi)，隨著煤在爐內(nèi)的燃燒，料層依次按干燥層、干餾層、氣化層、燃燒層、灰渣層分布，燃燒后形成的灰渣由灰鎖排出爐外;通入爐內(nèi)的氣化劑與灰渣層的灰渣換熱后，在燃燒層與煤發(fā)生反應(yīng)，氣化層主要發(fā)生還原反應(yīng)，也是粗煤氣的主要來源，干餾層和干燥層主要是將煤中的二氧化碳、焦油等吸附性氣體析出，經(jīng)干燥層換熱后排出氣化爐，同時(shí)粗煤氣還帶走了干燥層的煤粉;出氣化爐的粗煤氣進(jìn)入洗滌冷卻器，由來自低壓廢鍋集水槽的含塵煤氣水經(jīng)循環(huán)洗滌泵噴淋洗滌，得到的液相送至煤氣水分離裝置，粗煤氣則由低壓廢鍋回收熱量后經(jīng)粗煤氣分離器并入粗煤氣總管。

2碎煤加壓氣化爐帶出物多處理

2.1煤溜槽卡煤問題解決措施

煤溜槽卡煤主要是因煤質(zhì)引起的。原料煤煤質(zhì)對氣化爐運(yùn)行的影響主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面，主要體現(xiàn)在煤粒度較小、沫煤占比較大，容易堵塞氣化爐煤溜槽;另一種情況是冬季凍煤，公司現(xiàn)場氣溫低，冬季極限氣溫低于零下40℃。在氣化爐進(jìn)煤的設(shè)備中，煤溜槽通道狹窄，容易發(fā)生凍堵情況;另外，原料煤中的有可能夾帶大塊、雜物等，堵塞煤溜槽。解決措施：一是做好煤場存儲(chǔ)量控制，因褐煤水分高，如果儲(chǔ)存時(shí)間過長，就會(huì)因?yàn)槭ニ址刍虼嗽诒ＷC安全生產(chǎn)的情況下盡可能降低煤的庫存量;二是加強(qiáng)原料煤篩分的控制，篩分裝置在氣化爐入爐煤控制方面，起著至關(guān)重要的作用，在原料煤末、煤量較大時(shí)或者長期儲(chǔ)存煤時(shí)，通過增開弛張篩等措施加強(qiáng)篩分;三是通過增加廠房暖氣，或者在煤溜槽出口增加蒸汽吹掃接口等方式，解決冬季凍煤問題;四是加強(qiáng)煤質(zhì)控制，加強(qiáng)從采購合同、煤場儲(chǔ)存、篩分、運(yùn)輸?shù)倪^程管理，盡可能減少雜物大塊進(jìn)入氣化爐。

2.2煤鎖系統(tǒng)對氣化爐連續(xù)穩(wěn)定

煤鎖充壓、泄壓液壓閥門的內(nèi)漏，也會(huì)對氣化爐的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。煤鎖向氣化爐加煤過程中，煤鎖各閥門需多次點(diǎn)動(dòng)確保關(guān)嚴(yán)，閥門開關(guān)頻繁，降低閥門的密封性，導(dǎo)致內(nèi)漏。如果發(fā)生充壓閥門內(nèi)漏，煤鎖泄壓時(shí)間延長甚至沒法泄盡壓力，煤鎖循環(huán)時(shí)間長極易導(dǎo)致氣化爐缺煤引起煤鎖大法蘭和出口溫度增高，同時(shí)帶壓開上閥存在嚴(yán)重的安全隱患。當(dāng)煤鎖泄壓閥門發(fā)生內(nèi)漏，煤鎖下閥門打開與氣化爐聯(lián)通，煤氣將通過泄露的泄壓閥持續(xù)外泄，氣化爐內(nèi)的高溫煤氣就會(huì)不斷竄向煤鎖，此狀況長時(shí)間持續(xù)下去將導(dǎo)致煤鎖下法蘭溫度和氣化爐粗煤氣出口溫度上升至過高甚至產(chǎn)生超溫現(xiàn)象，致使氣化爐加煤頻繁而溫度不降，最終只能將負(fù)荷降低甚至停車，嚴(yán)重影響氣化爐的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。針對煤鎖充泄壓閥門的內(nèi)漏，可采取的具體措施：加強(qiáng)煤鎖閥門密封性的質(zhì)量。進(jìn)一步優(yōu)化煤鎖泄壓管路，在泄壓閥閥后增大變徑，改進(jìn)消音器內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)而減小泄壓阻力，保證安全的前提下增加泄壓速度。定期對煤鎖液壓閥門進(jìn)行安檢，確保煤鎖液壓閥門始終處于密封狀態(tài)。

2.3含塵煤氣水處理流程

氣化來的含塵煤氣水溫度199℃、壓力2.0MPa，進(jìn)入余熱回收器管程與殼程的低壓鍋爐給水換熱后，殼程產(chǎn)生0.5MPa的低壓蒸汽，換熱后的煤氣水溫度降至166℃，與煤氣冷卻系統(tǒng)來的156℃、2.1MPa含焦油煤氣水混合后進(jìn)入煤氣水換熱器、含塵煤氣水冷卻器，分別用高壓噴射煤氣水和循環(huán)水冷卻至136℃和75℃，再進(jìn)入含塵煤氣水膨脹器;經(jīng)含塵煤氣水膨脹器閃蒸脫氣后，含塵煤氣水溫度降至75℃、壓力降至120kPa，之后進(jìn)入初焦油分離器進(jìn)行油水分離，分離出的油送往罐區(qū)，脫油后的煤氣水送入最終油分離器及雙介質(zhì)過濾器處理后送入煤氣水大罐。

2.4氣化爐結(jié)渣

當(dāng)氣化爐內(nèi)溫度超過煤的灰熔點(diǎn)時(shí)，煤就會(huì)熔融成大渣塊，通過爐篦無法正常排出，最終導(dǎo)致氣化爐出口溫度高停爐。對于加壓氣化，汽氧比是一個(gè)重要的操作參數(shù)，產(chǎn)物煤氣的組成，隨著汽氧比的變化而變化，同一煤種，汽氧比有一個(gè)變動(dòng)范圍。改變汽氧比即可調(diào)整控制氣化過程的溫度，在固態(tài)排渣爐中，首先保證燃燒過程灰不熔融成渣，同時(shí)保證氣化反應(yīng)在盡可能高的溫度下進(jìn)行。一是加強(qiáng)煤的灰熔點(diǎn)分析，當(dāng)煤質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，及時(shí)調(diào)整氣氧比，防止氣化爐超溫;二是做好不同煤種的摻配，通過合理摻配盡可能保持煤質(zhì)穩(wěn)定;三是每班定期看灰樣，通過監(jiān)測灰樣及時(shí)調(diào)整氣化爐內(nèi)工況。

2.5爐篦對氣化爐連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的影響對策

氣化爐爐篦的作用主要是支撐氣化床層維持床層高度、控制排灰速度和均勻分布?xì)饣瘎?。爐篦底部安裝刮刀，通過爐篦旋轉(zhuǎn)與耐磨筋條相互作用，逐步將氣化爐產(chǎn)灰排至灰鎖，保證灰層厚度，氣化劑通過旋轉(zhuǎn)爐篦和一定厚度灰層，達(dá)到氣化劑均勻分布。在運(yùn)行過程中，爐篦因灰層厚度長時(shí)間控制過低，溫度過高引起爐篦表面出現(xiàn)裂紋，長時(shí)間不斷運(yùn)行，裂紋逐漸變大致使?fàn)t篦變形扭曲，甚至被燒壞，進(jìn)而造成氣化劑分布不均勻，氣化爐內(nèi)床層反應(yīng)不平衡，產(chǎn)出偏燒，影響氣化爐的正常運(yùn)作。爐篦的使用壽命與爐篦轉(zhuǎn)速、所安刮刀數(shù)量、灰層溫度、爐篦材料等有關(guān)。針對爐篦失效，可采取的改進(jìn)措施：提高爐篦材料的耐高溫強(qiáng)度和硬度，延長爐篦的使用壽命。增加爐篦的耐磨條數(shù)量，調(diào)整刮刀數(shù)量和位置，降低爐篦的失效率。控制灰鎖運(yùn)作溫度，保護(hù)爐篦在安全溫度內(nèi)。定期巡檢看灰樣，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，如汽氧比。

結(jié)束語

碎煤加壓氣化裝置相關(guān)設(shè)備和管線的堵塞問題一直是系統(tǒng)長周期、安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重大隱患，碎煤加壓氣化技術(shù)是技術(shù)成熟的先進(jìn)煤氣化技術(shù)之一，隨著國內(nèi)新建碎煤加壓氣化裝置陸續(xù)建成投產(chǎn)、技術(shù)不斷升級(jí)，其適用煤種及應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，碎煤加壓氣化爐在我國煤炭氣化領(lǐng)域的應(yīng)用前景將是非常廣闊的。該技術(shù)在主流煤氣化工藝中引進(jìn)和使用時(shí)間最長，相對而言積累了較豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

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