我装置采用的是四喷嘴对置式水煤浆气化德士古激冷流程, 用于合成甲醇。该技术具有气化炉结构[1]简单、水煤浆进料易控制安全、单炉生产能力大等特点。多喷嘴对置式水煤浆气化[2]成套技术还开发了其配套设备, 包括预混式三流道长寿命高效气化喷嘴, 交叉流式激冷环水分布器;由混合器、旋风分离器、水洗塔组成的高效节能型煤气初步净化系统。
由于德士古水煤浆加压气化采用液态排渣的方式, 气化反应的操作温度选择高于煤的灰熔点50-100℃, 这就要求在实际生产中煤种的变化特别是灰分及灰熔点的变化越小越好, 否则容易造成超温, 进而频繁加减氧量或加减负荷操作, 对炉砖和烧嘴蚀损加剧;而操作温度太低又会造成渣口堵塞, 造成被迫停车等问题。
影响气化炉温度的主要因素见表1。
气化炉上安装有4支上下不对称的, 方向互成直角的测温热电偶, 采用铂铑合金, 600-1500℃精度可达士4℃, 正常情况下安装4只热电偶, 可直观的利用它们的变化趋势综合判断炉温高低, 现由于气化炉拱顶超温将K砖处热偶封堵, 留其余三个可用。但有时上部温度上涨, 下部温度下降, 可猜测炉内壁挂渣开始熔融, 要多注意压差和渣形。
水洗塔出口工艺气成分也作为控制炉温的参考, 在煤气化中CH4含量的高低能间接反映炉温的变化, CH4含量高, 气化炉温低;一般高于3000ppm, 低于100ppm, 参考价值都不大, 控制在1000-2000ppm, 炉温变化明显。根据煤质不同, 可以用CH4含量观察炉温变化趋势。H2含量相对稳定, 炉温高, H2含量减少, H2变化一般不超过1%;CO和CO2含量是互补关系, 炉温高, CO2涨CO降;反之亦然。但若CO和CO2相互交替增减, 呈剪刀状时, 表明气化炉运行状态混乱, 有可能是渣口堵渣变窄, 此时无法判定炉温的高低, 必须结合其他参数综合判断后, 再作调整。
煤质灰熔点和灰分含量的变化, 对气化炉炉温影响也比较大, 出现类似情况应果断采取措施。若煤质灰熔点变高, 操作人员应密切注意炉温变化, 发现炉温开始下降, 结合炉渣、气体组分变化, 果断采取加氧操作, 反之亦然 (此种情况操作幅度可加大) 。
炉渣是煤气化的产物, 它的形状和多少能间接反映气化炉的炉温高低。正常生产中, 颗粒渣占渣总量的40%-50%, 理想的灰渣尺寸为φ6-8mm, 表面圆滑有光泽有时掺杂30mm以上的大灰渣, 表明炉温合适。若粒度变小, 可能炉温偏高;大颗粒增多, 可能炉温偏低。要结合其他参数综合判断, 是否要加减氧量。若出现很硬的大块渣, 说明炉体或渣口挂渣开始脱落, 必须及时降温。若渣内有细长丝、胡子渣 (这是因流速加快引起的拉丝) 表明渣口缩小, 可适当提高炉温缓慢熔渣。, 连续全面监测炉外壁温度和压差, 判断熔渣程度, 以防止发生渣口堵塞严重。若认为渣口缩小同时炉温较高, 此时就不能再提高炉温, 只能通过降低煤浆灰熔点或降低气化炉负荷来降炉温, 但负荷也不宜太低, 不利于冲击渣口挂渣, 另外, 应加强到现场观察渣样, 及时调整。
气化炉炉温直接关系到气化装置的长周期运行, 关系到全厂经济效益, 包括工艺气的成分的优化、碳转化率及炉砖和烧嘴的使用寿命。正常运行期间, 首先要控制煤质的灰熔点和灰分含量, 稳定煤浆浓度及粘度, 控制好煤浆和氧气流量。操作炉温控制在1200-1350℃, 工艺气成分甲烷含量一般控制在1000ppm为宜, CO2含量根据煤质和气化炉工况不同一般控制在18%-20%为宜, 渣形渣量合适, 这样气化炉渣口不易堵塞, 又不易超温, 才能安、稳、常、满、优运行。
摘要：本文介绍了影响德士古水煤浆气化炉温度的因素、炉温高低的判断和控制方法、以及在实际生产中如何操作, 对气化炉平稳长周期运行提出了指导建议。
关键词：德士古,气化炉炉温控制,激冷流程
[1] 李铁.德士古气化炉激冷室下降管内气液传热传质过程研究[N].东北电力大学学报, 2013, 33 (3) :47-51.
[2] 于广锁, 龚欣.多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术[J].现代化工, 2004, 24 (10) .
[3] 尚文娟.德士古水煤浆气化炉温度控制的探讨[J].化学工业与工程技术, 2007, 28 (4) .
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