德士古废锅气化炉稳定运行分析

第28卷第4期石油化工应用Vol.28 No.42009年7月PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATIONJuly.2009德士古废锅气化炉稳定运行分析王军(神华宁煤集团煤炭化学工业分公司甲醇厂,宁夏银川750411)摘要:结合神宁甲醇厂生产实际,分析了德士古废锅气化装置运行不稳定因素,并给出了判断依据和相应的处理方法,为德士古废锅气化炉的操作提供了参考依据。关键词:气化炉;废锅流程;德士古中图分类号:TQ515.6文献标识码:A文章编号:1673- -5285(2009 )04 -085- -03神华宁煤甲醇厂的德士古废锅流程气化装置是国多,而Fe203、CaO Mg0的含量均大幅度降低。内第一套节能示范性气化装置,该项目于2004年开工根据生产数据统计分析,煤中灰分每增加5 %,氧建设,2007年6月建成投入试生产, 2008年12月通过耗要增加 3.5 %~5 % ,煤耗要增加6.5 %~11 %。灰分验收,正式投人生产。在试生产过程中,由于废锅气化主要组成为 SiO2.Al2O3.TiO2.SO3等。这些组分决定了炉工艺复杂、操作难度大又没有可借鉴的运行经验造灰的熔点。 如果灰分中Si02+AL.O3所占的比例越大,其成气化炉辐射废锅容易结渣,严重制约了系统长周期、灰熔点越高，而其他组分Fe2O3、CaO、Mg0的含量愈满负荷、稳定运行。目前针对气化装置运行存在问题,高,则灰熔点越低,因此一般判断灰分熔融难易的程度分析、总结运行经验,优化操作,使气化装置逐步趋于用(SiO2+AlQO)/(Fe2O+CaO+MgO)的比值来表示,比值稳定运行。.越大越不易熔。灰熔点过高还要增加石灰石做助溶剂，使系统复杂化。同时灰熔点越高,导致气化炉操作温度1影响废锅气化炉运行不稳定的因素越高,对炉砖的影响越很大。1.1废锅气化炉对煤质的选择自2008年10月开始，为了保证装置的连续性和由于废锅气化炉结构的特殊性,原料煤在选用上气化炉的安 全运行,采用羊二矿的精洗煤,原料煤的灰应具有较好的反应活性、较高的发热值、较好的可磨分平均保持在 6 %以下，灰熔点平均保持在1 300性较低的灰熔点、较好的粘温特性、较低的灰分。(T4)以下,满足了生产需要,装置得以连续、稳定运行。2008年7月以前，原料煤灰分基本在10%以下，一表! 气化炉不同阶段运行期间煤种平均参数和单炉运行时间灰熔点大多数在1 250 C(FT或Ts,流动温度)以下，指标煤种分析水灰分固定碳灰熔点气化炉单次同时相对SiO2、Al2O, 的含量较低，而其中的Fe203、1%T/C运行时间/hCaO MgO的含量均较高,运行状况较好,能够达到生产用煤要求。羊二矿8.8.157.8119536自2008年7月以后，由于原料煤灰份逐步上涨，扩建井+冯笈沟11.68 14.39 52.41 1296)6最高达23 %,灰熔点也逐步上升,最高达到1348 C混堞(T),生产不能连续运行。为保证生产,临时选用扩建井和冯笈沟矿煤进行试烧，其灰份虽然低于15 %,但中国煤化工1295480灰份组分发生了较大变化,Si02、Al2O,的含量均上升较YHCNMHG$收稿日期:2009-06-0186石油化工应用2009 年第28卷2解决对策针对气化炉废锅流程的工艺特点及装置存在问题，通过认真总结运行经验和科学分析总结,对装置存在的问题逐项解决,取得了可喜的成果。■灰分2.1煤质选择.运行时间灰分≤10 %,最高不超过12 %;灰熔点≤1 280 C,最高不超过1 300 C; .灰分分析水(内水)≤10 % ,最高不超过12 %;粘温特性≤25 Pa*s( 流动温度在1 400 C)为宜且围1气化炉运行时间- 灰分关系围注:1、围中数据为气化炉两种情况下的堞分析指标数值平均值;曲线尽可能平缓,因做粘温特性(需外委)耗时较长,故TITs温差要求小于60 C;2、图中气化炉单次运行时间为气化炉连续运行最长时间;3、围中将运行时间与灰分值做比较;总硫≤1 %;从图1气化炉运行情况来看，影响气化炉长周期煤质稳定,各参数无大的波动,尽可能不含矸石及运行的煤质问题主要是其灰分高,灰熔点高,同时煤酸其它杂物 、杂质。碱比失调,造成煤灰粘度大,炉渣量增加。通过对宁东煤各煤种进行比较(见表1),均不符1.2 气化炉辐射废锅结构不合理导致装置运行不稳定合以上用煤要求,最后,利用羊二矿精洗块煤,虽然成气化炉每小时产生约4 t的渣,基本以液态方式排本明 显增加,但是气化炉运行时间明显延长了,达到了向辐射废锅。在辐射废锅内层水冷壁上敷设有8组扇气化炉运行要求。形换热面,辐射废锅中间通道流通面积较小，其通径仅2.2 工艺操作为1.2 m,并且有很多形状突异的部件。由于扇形换热主要是对气化炉炉温的控制，即在满足气化炉液面和水冷壁内的冷却作用及其支撑作用，为熔渣的凝态排渣的条件下,尽量降低操作温度,同时,保证辐射结创造了便利条件。因此,该辐射废锅结构非常易于堵废锅内不结渣,防止堵塞辐射废锅中间通道,确保气化渣,气化装置不能连续运行。炉连续、安全、稳定运行。1.3 废锅气化炉复杂对装置理解不够透彻因为过高的炉温会降低炉砖的使用寿命，会加速由于此装置没有可借鉴的运行经验.且其流程长、炉砖的磨蚀,炉温太低,不能确保气化炉的顺利排渣,I艺复杂操作难度大,在实际运行操作中,对气化炉因此, 控制好气化炉炉温对于气化炉运行来说是关键。炉膛温度的控制不好,影响气化炉的稳定运行。针对气化炉废锅流程的工艺特点、存在问题以及本厂废锅气化炉产生的工艺气经过气化炉底部喉气化炉炉体温 度控制要求,经过- 段时间摸索,现在的部进入一个温度梯度相对较低的冷却系统,也就是说工炉温控制方式如下:艺气冷却过程中废锅流程采用逐步冷却的方式,气化炉粗煤气中甲烷含量调整的最大区间可根据各批煤底部至排渣口温差小,原料煤浆与氧气部分燃烧产生的种 灰熔点的不同适当改变(以粗煤气组分及气化炉排大量炉渣被冷却的速度不大(较激冷流程而言),炉渣在渣状态为准),燃烧室几支热电偶指示作为参考,- -般排至喉部出口时也至少保持1 100 C以上,炉渣的温度情况下甲烷含量调整的最大区间为(800-1500)x10*,高时内摩擦力小，流动性能好,不易堵塞排渣通道,在废甲烷含 量控制的允许偏差为100x10*0气化炉刚投料锅气化炉喉部设有压差表，当喉部排渣不畅压差值上时甲烷含量先控制在900x10*.若合成气中C0含量连升，在2008年7月就出现了辐射废锅结渣引起气化炉续24 h全部低于40 %，且炉渣状态反应确实炉温偏停车，当时气化炉内检测炉温的两支热偶均指示在高,则甲烷含量升100x10 操作;若Co含量连续24 h1 000 C左右,并且从气化炉所排出渣形看,炉温确实仍全部低于40 %.则再升100x10*操作,直至CO部不高。从工艺方面考虑,为了保证气化炉顺利排渣.必分数中国煤化工气中Co含量连续须保障气化炉炉温高,炉温高于煤灰熔点流动温度.使4hMHCNMHG200x10操作。观察炉渣呈熔融液态才有利排渣,而增加炉温会造成气化4 h,Co含量仍全部超过46 %,则通知车间讨论应对炉内部炉砖的烧损和磨蚀加剧,缩短炉砖使用时间。方案。留意煤灰熔点T,温度的变化,若偏高则注意合(下接99页)第4期黄新会低变出口一氧化碳含 量超标原因分析及解决对策99行要求。但从长远来看,只能通过在低变触媒项部装填出版社, 1978.87-87.脱氯剂才能有效防止低变触媒中毒,保证低变出口CO [2] 大连工学院,主编.袁一,曾宪龙,修订、大型氨厂 合成氨生含量控制在指标范围之内。产工艺[M],北京:化学工业出版社,1984.200- 200.0[3]大连工学院, 主编.袁一,曾宪龙,修订,大型氨厂合成氨生产工艺[M],北京:化学工业出版社,1984.197-197.参考文献:[1]大连工学院主编合成氨生产 工艺[M,北京:石油化学工业[4] 大连工学院, 主编.合成氨生产工艺[M],北京:石油化学工业出版社, 1978.101-102.(上接第86页)成气中CO含量的变化.炉渣状态及排渣情况,发现异技 术改造等措施,系统达到了平稳运行,为企业创造了常及时调整甲烷含量操作。明显的经济效益和社会效益。2.3技术改造从2007年投产以来，系统暴露出了许多问题,但参考文献:最主要问题是气化炉结渣问题，通过对三台气化炉运(川 王绍亭,陈涛,主编.化工传递过程基础[M].北京:化学工业行情况的摸索和总结,尝试对气化炉C炉进行改造,主出版社,1987.11.要是扩大内通道,使渣和辐射废锅内壁不要直接接触，[2] 贾绍义,柴诚敬，主编、化工传质与分离过程[M],北京:化学降低结渣的可能性,从试运行情况看,连续运行时间明工业出版社,2001[3] 姚玉英,主编.化工原理(新版)上、下册[M],天津:天津大学显增长.能够连续运行20天。出版社199.8.总之,这套德士古废锅流程装置,在一年多的生产运行实践过程中,通过总结操作经验,优化操作流程，中国煤化工MHCNMHG