SHELL氣化爐的工藝特點(diǎn)及現存問(wèn)題

團實(shí)用科技SHELL氣化爐的工藝特點(diǎn)及現存問(wèn)題侯沛(大同煤礦 集團有限責任公司同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司)摘要:本文主要介紹了shell粉煤加壓氣化工藝的特點(diǎn)以及在運行過(guò)程一般僅 3~4小時(shí)就可投入正常運行，靈活便捷。中出現的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)分析得出: shell工藝在煤種穩定的前提下,煤種適用范1.11環(huán)境影響小爐渣和灰可用作水泥滲合劑或道路建造材圍才能廣泛。但大部分shell氣化爐用戶(hù)無(wú)法滿(mǎn)足此要求。殼牌氣化爐在運行料。氣化爐高溫排出的熔渣經(jīng)激冷后成玻璃狀的顆粒,性質(zhì)穩定,對過(guò)程中,存在堵塞堵渣、積灰、磨損和磨蝕、燒嘴罩池露等問(wèn)題需待解決。環(huán)境幾乎 沒(méi)有影響。氣化污水中不含酚、氰、焦油等有害物質(zhì),僅排出關(guān)鍵詞:shell氣化爐工藝特點(diǎn)存在問(wèn)題少量含鹽量高的澄清水,水中含氰化物少,容易處理,可做到零排放。0引言隨著(zhù)我國經(jīng)濟持續快速穩定的發(fā)展,對能源的需求量逐年增加。2 shell氣化技術(shù)開(kāi)發(fā)歷程2.1粉煤氣化第一代干法粉煤氣化是常壓K-T爐。目前在南而我國能源結構缺油、少氣、多煤。據統計，我國次能源消費中煤炭非和印度等國仍有 部分裝置在運行，因其在常壓下運行,該氣化技術(shù)約占75%，在今后相當長(cháng)的一段時(shí)間內煤炭仍是我國的主要能源，已基本停止發(fā)展。本世紀初,國家已經(jīng)把煤炭的高效，潔凈利用技術(shù)作為煤炭資源的利二代干法氣化工藝，即干法粉煤進(jìn)料加壓氣化技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究用的主要手段。因此，各種先進(jìn)的煤氣化技術(shù)在我國均有應用業(yè)績(jì)。始于 80年代。最先由荷蘭的Shell公司和西德的KuUp koppers合為了保護環(huán)境，拓寬原料煤種的范圍，提高煤炭的綜合利用效作開(kāi)發(fā)Shell-Koppers氣化工藝,第一套投煤量 6Ud的小試裝置建率,增加氣化爐的單爐生產(chǎn)能力，降低煤耗和氧耗,保證氣化爐安全在荷蘭的阿姆斯特丹，主要用于發(fā)電，目的是研究Sll-kpperps煤穩定運行，國內外研究人員先后成功的開(kāi)發(fā)了一些列先進(jìn)的煤氣化 氣化工 藝的基本原理、測試原料處理方式及不同煤種的氣化行為,共工藝技術(shù),具有代表性的主要有，魯奇加壓固定床氣化(Lurgj)工藝，進(jìn)行了 21種原料煤的氣化實(shí)驗，累計運行13000小時(shí)。1978 年又干法粉煤進(jìn)料的加壓氣流床SCGPIShel氣化工藝和Texaco、GSP在西德的 Harburg建成一套投煤量為150vd,操作壓力3.0Mpa的工藝，常壓流化床氣化(灰熔聚)工藝。上述幾種煤氣化工藝中,Shell試驗裝置， 共進(jìn)行了6000多小時(shí)的運行試驗,其中包括1000 小時(shí)粉煤加壓氣化工藝其技術(shù)經(jīng)濟性具有明顯的優(yōu)勢和較強的競爭力，的連續運轉,完成了工 藝開(kāi)發(fā)和過(guò)程優(yōu)化任務(wù)。主要工藝特點(diǎn)是密封我公司采用了Shell 煤氣化工藝。料斗進(jìn)煤和粉煤濃相輸送技術(shù)。氣化爐為立式壓力容器,爐內采用水1 Shell 氣化原理及技術(shù)特點(diǎn)冷壁結構,煤燒嘴位于氣化室中下部,燒嘴二個(gè)一組對稱(chēng)布置。原料煤經(jīng)破碎機破碎后在熱風(fēng)干燥的磨機內磨制成100%2.2 SCGP氣化工藝1987 年Shell公司在美國的休斯頓附近<100m的煤粉，由粉煤貯罐,經(jīng)粉煤噴吹罐，進(jìn)入給煤罐，再由高壓Deer Park建成了-套投煤量為250 400/d示范裝置,主要任務(wù)是載氣N2或者CO2送至氣化爐噴嘴。來(lái)自空分的高壓氧氣經(jīng)預熱后驗證 SCGP工藝技術(shù)，包括工藝特性和設備可靠性,開(kāi)發(fā)工業(yè)化生與過(guò)熱蒸汽混合送入噴嘴。煤粉、氧氣和蒸汽在氣化爐高溫高壓的條產(chǎn) 的操作運行經(jīng)驗,試驗各種煤種的適應性。該裝置累計運行15000件下(氣化溫度約1400~ 1600C)發(fā)生碳的部分氧化反應(碳轉化多小時(shí) ,其中連續運轉時(shí)間為1500多小時(shí),共試燒了褐煤、次煙煤、率高達99%以上),生成CO+H2大于85%的高溫煤氣及一定量的煙煤、 石油焦等不同水分、灰分、灰熔點(diǎn)的16個(gè)煤種,為工業(yè)化生產(chǎn)飛灰,經(jīng)廢鍋回收熱量、干法除塵和濕法洗滌后的粗合成氣送后序工裝置提供了 可靠的依據。段。經(jīng)對各種煤氣化工藝的技術(shù)經(jīng)濟性進(jìn)行詳細的分析、研究比較，干法氣化工藝具有如下技術(shù)特點(diǎn):荷蘭國家電力局采用SCGP工藝于1993年底在Demkolec南部的1.1采用干煤粉進(jìn)料,加壓N/CO2輸送,連續性好,氣化爐操作Buggenum 建成了一-座發(fā)電能力為300MW的煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)穩定。電裝置，氣化裝置的設計能力為單爐投煤量2000td,氣化壓力為1.2煤種適應性廣,從褐煤、煙煤、無(wú)煙煤到石油焦均可氣化,對2.8Mpa。 生產(chǎn)運行的結果表明: SCGP工藝碳的轉化率高達99%以煤的活性幾乎沒(méi)有要求,高灰熔點(diǎn).高灰分、高水分、高含硫量的煤種上， 生產(chǎn)負荷可在40-100%之間進(jìn)行調整，氣化裝置的運轉率在同樣也適應。95%以上。1.3氣化溫度約1400~ 1600C,碳轉化率高達99%以上,產(chǎn)品SCGP粗煤氣的主要組成如下:氣體潔凈,不含重烴，甲烷含量極低,煤氣中有效氣體(CO+H)達到SCGP粗煤氣的主要組成85%左右。組分coH co,CH N+Ar HS+COS1.4氧耗和煤耗低,與水煤漿氣化工藝比較,氧耗低15-25%，Vol% 65 30 1.6250.9原料煤消耗降低10~15% ,因此可降低配套的空分裝置投資費用SCGP氣化工藝的流程如圖1所示:1.5單爐生產(chǎn)能力大，目前已投入商業(yè)運行的單臺爐操作壓力去下游工段一-濕洗系統一飛灰過(guò)德器|4.0MPa, 8處理煤量已達3000噸。一位一↓1.6 熱效率高， 原煤能量的77 ~ 83%轉換在合成氣中，而水煤原料煤一腐煤干燥 系統一粉煤貯^罐}-給煤系統一個(gè)氣化護漿氣化工藝的能量轉換率只有76%。約15%的能量被回收為蒸汽，,總熱效率為98%左右。清收集罐}一清池1.7 氣化爐采用水冷壁結構，以渣抗渣,無(wú)昂貴的耐火磚襯里，SCGP氣化工藝流程示意圖維護量較少,氣化爐內無(wú)傳動(dòng)部件，運轉周期長(cháng),而水煤漿氣化工藝3 shell 煤(化技術(shù)在應用過(guò)程中出現的問(wèn)題氣化爐耐火磚的費用昂貴。干法工藝氣化爐運行安全可靠。無(wú)需備用Shell 在國內已有22套應用業(yè)績(jì)。已經(jīng)開(kāi)車(chē)的shell氣化爐有15套。中國用戶(hù)積累了很多運行經(jīng)驗的同時(shí)，shell氣化爐也存在著(zhù)1.8氣化爐燒嘴及控制系統安全可靠。采用多噴嘴加料(4-8許多急待解決的問(wèn)題。針對shell爐子進(jìn)行分析和總結和交流,以便只),噴嘴的設計壽命可保證達到8000小時(shí),氣化裝置可以長(cháng)周期更快、 更合理的找到解決辦法。運行。Demkolec電廠(chǎng)使用的煤燒嘴4年中未出現問(wèn)題,工藝操作采3.1 煤種適應性,對灰熔點(diǎn)灰份無(wú)嚴格要求的問(wèn)題。用先進(jìn)的控制系統，自動(dòng)化程度高,設有必要的安全聯(lián)鎖,使工藝操第一，目前已投產(chǎn)的大部分shell氣化爐均添加適量的石灰,或作處于最佳狀態(tài)下運行。者燒低熔點(diǎn)煤粉。對于灰熔點(diǎn)大于1456C以上煤種,則必須添加石1.9單位重量的原料煤可以多產(chǎn)生10%的合成氣,合成氣中的灰,否則造 成溫度太高，易把氣化內的水冷壁、燒嘴罩等內部件燒壞。有效氣體成份( CO+H)高達94%左右。爐溫達到1700C時(shí),無(wú)論是水冷壁還是噴嘴,壽命都無(wú)法保證。1.10開(kāi)車(chē)靈活殼牌氣化爐為水冷壁結構，開(kāi)車(chē)時(shí)在建立鍋爐第二,要求煤種必須穩定,否則,氣化爐溫度太高,水冷壁上掛的給水循環(huán)系統后經(jīng)開(kāi)工燒嘴點(diǎn)火就能很快達到煤氣化的要求溫度，渣都熔融掉流下來(lái)， 溫度太低又掛不上或不均。實(shí)用科技目沖擊反循環(huán)鉆機應用探討張華峰(中鐵十九局集團第三工程有限公司)摘要:結合“301"水庫大橋樁基施工,介紹了沖擊反循環(huán)鉆機的參數、性能、樁位旁 ,將鉆頭的尖端正對樁位標「平整場(chǎng)地施工工藝原理,提出了反循環(huán)鉆機施工的注意事項，為同類(lèi)工程施工提供借鑒。注點(diǎn)。安裝鉆機時(shí)要求底部應墊關(guān)鍵詞:沖擊反循環(huán)鉆機鉆頭鉆孔吸渣平,保持穩定,不得產(chǎn)生位移和沉L制作泥漿池1工程概況陷,頂端用纜風(fēng)繩對稱(chēng)拉緊。C定樁位白和鐵路“301“水庫大橋為跨越301水庫而設,水中表層普遍為4.3.2鉆孔前在護筒頂面依照大粒徑的孤石，覆蓋層較薄，下伏玄武巖。共有鉆孔樁66根，樁徑護筒壁上的護簡(jiǎn)頂面中心標識的[埋設護簡(jiǎn)1.5m,采用筑島的方法施工,筑島土為粒徑較大的砂礫土夾帶花崗巖。掛設十字線(xiàn)，然后對中鉆頭中心。2鉆機選取4.3.3開(kāi)始鉆進(jìn)時(shí)，采用小沖鉆機就位2.1回旋鉆機回旋鉆機耗能低，運輸方便,噪聲小,在軟弱地層程開(kāi)孔， 使初成孔堅實(shí)、豎直、圓鉆進(jìn)速度快,但在硬度較大的巖層中鉆進(jìn)速度慢甚至無(wú)法鉆進(jìn),不適順， 能起導向作用。待鉆進(jìn)深度超L孔反循環(huán)合本工程施工。過(guò)鉆頭全高加正常沖程后可按土「成孔、清孔-泥漿補充2.2沖擊正循環(huán)鉆機這種鉆機地層適應性強，設備簡(jiǎn)單,操作質(zhì)以正常速度鉆進(jìn)。 如護簡(jiǎn)外側土泥漿方便,但是無(wú)循環(huán)液，孔底巖渣較多,鉆孔速度低,孔內含砂率高,泥質(zhì)松軟發(fā)現漏漿時(shí)， 可提起鉆錐，「瀾孔深沉淤-處理漿比重大，不易清孔，很難保證樁的承載質(zhì)量。向孔中到入粘土，再放下鉆錐沖沖擊鉆成孔工藝流程圖2.3 沖擊反循環(huán)鉆機沖擊反循環(huán)鉆機結合了沖擊鉆成孔和反循擊,使膠泥擠入孔璧堵住漏漿孔隙,穩住泥漿繼續鉆進(jìn)。環(huán)排渣系統的優(yōu)點(diǎn),能用較高的頻率沖擊巖石,又能及時(shí)將孔底巖渣4.3.4泥漿補充與凈化開(kāi)始前應調制足夠數量的泥漿，鉆進(jìn)過(guò)抽出，使巖石不重復破碎,加大了鉆進(jìn)速度,成孔后孔底不用另花時(shí)間程中應 予補充。并應按泥漿檢查規定,按時(shí)檢查泥漿指標,遇土層變清理就很干凈。用于本工程既保證了樁的質(zhì)量又降低了成本?；瘧黾訖z查次數,并適當調整泥漿指標。所以,本工程全部采用CJF-20型沖擊反循環(huán)鉆機成孔。4.3.5根據地質(zhì)情況，必須檢查鉆頭直徑、鉆頭磨損情況，施工3鉆具參數及性能過(guò)程中磨損超標的鉆頭及時(shí)更換。在提升鉆頭時(shí),要小心謹慎,尤其CJF-20型沖擊反循環(huán)鉆機主副卷?yè)P機提升能力為50KN,最大是在快到護簡(jiǎn)底部將鉆頭慢提起，防止碰撞孔口護簡(jiǎn)以免造成護鉆孔直徑可達2.0m,鉆孔深度80m,卷?yè)P沖程1.5-3.0m,沖擊頻率簡(jiǎn)底部坍孔 或護簡(jiǎn)錯位或變形事故。4次/min,電動(dòng)機功率75KW,反循環(huán)泵為3PNL和6BS泵，可配液4.3.6在沖擊鉆進(jìn)過(guò)程中,關(guān)鍵是沖擊和吸渣量是否匹配,這也壓步履縱橫移位。其鉆頭除沖擊尖頭為耐磨材料外,其余為50mm是確?？?壁穩定及正常鉆進(jìn)的最基本最重要條件。在鉆進(jìn)過(guò)程中吸以上鋼板焊制而成,有多種規格可供選擇。渣工作應根據鉆進(jìn)地層和情況而定,不應過(guò)量吸渣,以免造成孔壁失本工程選用底部為階梯式圓柱形鉆頭,采用長(cháng)度60mm的短刃穩坍孔及發(fā)生埋鉆事故。角，間距300mm。這種鉆頭鉆孔時(shí)孔底形成錐穴狀,巖渣向孔底中4.3.7在沖擊過(guò)程中，必須經(jīng)常檢查鋼絲繩的磨損情況以及轉心部位積聚并由循環(huán)系統及時(shí)抽出，提高了沖擊功效并具有良好的向裝 置的靈活性和連接的牢固性，以防磨斷或因轉向不靈而扭斷鋼導向作用。絲繩，發(fā)生掉鉆事故。4施工工藝4.3.8雙卷?yè)P機卷鼓運轉要同步，在鉆進(jìn)過(guò)程中要保證兩根沖4.1沖擊反循環(huán)鉆機成孔原理沖擊反循環(huán)破碎入巖工藝的破碎擊鉆鋼繩松緊程度和卷放速度均勻一致,防止鉆孔偏移。機理是利用沖擊鉆頭對巖石進(jìn)行較高頻率的沖擊,使巖石產(chǎn)生破碎。其4.3.9 隨著(zhù)鉆孔加深，調整主卷?yè)P機鋼繩長(cháng)度的同時(shí)也要放下鉆頭上按有直徑15cm的橡膠管,管口接水泵,將孔底沉渣及時(shí)抽到地排渣管，排渣管下端的吸渣口與孔底之間距離應保持0.3-0.5m的面以上排入泥漿池，同時(shí)泥漿池上的清水流入孔內，進(jìn)行反循環(huán)。沖擊距離。 距離過(guò)大清除效果差，距離過(guò)小容易堵管。鉆頭由兩根鋼繩平衡連接,起落鉆都非常方便,大大縮短了輔助時(shí)間。5結束語(yǔ)4.2沖擊反循環(huán)鉆機施工工藝流程沖擊反循環(huán)鉆機施工工藝施工時(shí),還應根據實(shí)際情況合理的選取適用的鉆機,掌握施工工流程如下圖:藝流程及注意事項,保證施工安全、質(zhì)量,滿(mǎn)足工期要求,并能提高經(jīng)4.3施工注意事項濟效益。4.3.1鉆機就位以前先檢查鉆機的工作性能，確保鉆機各零部參考文獻:件、液壓系統及各種儀表正常工作。保證樁位附近平整,把鉆機開(kāi)到1TZ203- 2008中國鐵道出版社<客貨共線(xiàn)鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南》(上接第265頁(yè))第三,灰渣的粘溫特性必須好,因氣化爐是液態(tài)排渣,完全是靠在許多地方有金屬饒結的陶瓷用高壓N,將其流化，易出問(wèn)題:因為渣重力自流到渣池中。不同于德士古氣流把液態(tài)渣帶到水中。在煤粉有密相稀相,計量方法和液體 不同，瞬時(shí)流量不穩定,誤差較大，1450C,其粘度應小于25~40pa.s排渣順利,否則，易堵渣口或在池影響操作。 因為氧氣、蒸氣易于計量。其三者比例是主要控制參數,直中結成大塊,造成無(wú)法排渣停車(chē)事故。接影響到爐溫掛渣、消耗等。3.2煤氣的冷激問(wèn)題shell 爐子上升氣體溫度大約1400C以3.4除灰問(wèn)題Shell 采用陶瓷干法除塵,DN4750mm設備內部上,其中夾帶著(zhù)20~ 30%的飛灰。若這些飛灰被煤氣帶到氣化爐頂500 多根過(guò)濾管，氣體流動(dòng),陶瓷管內高壓氣通氣反吹,因此斷裂損部會(huì )在頂部過(guò)熱器上結成大塊，使氣化爐項部阻力大無(wú)法繼續運行。壞易發(fā)生 ,合成氣中飛灰遠大于1PPm,直接影響到冷激氣循環(huán)機的采用的辦法是用200C的煤氣和熱煤氣按1:1-1:1.5 的比例進(jìn)行運行和耐硫 變換催化劑使用壽命。激冷,使之降到900C左右,實(shí)現它是靠大功率的循環(huán)壓縮機克服<0.2MPa的壓差,并對氣體要求嚴格,氣體中夾帶的飛灰則易磨損或Shell氣化爐有著(zhù)自己的技術(shù)優(yōu)勢,煤種穩定的前提下,煤種適堵塞,爐子此處直徑為3000mm,要求混合均勻。用范圍才能廣泛。但大部分shell氣化爐用戶(hù)無(wú)法滿(mǎn)足此要求。殼牌3.3煤的輸送計量問(wèn)題shell 爐子采用干粉煤進(jìn)料，要求磨煤氣化爐存在堵塞 堵渣、積灰磨損和磨蝕、燒嘴罩泄露等問(wèn)題。針對系統將原料煤研磨到100μm以上，此時(shí)原料煤具有液體易于流動(dòng)相關(guān)的問(wèn)題,shell 公司與各家用戶(hù)積極合作,做了很多研究工作,取的性質(zhì)，但和液體又有區別,一是有細煤粉顆粒會(huì )造成設備和管道磨 得了很多的運行經(jīng)驗。目前最長(cháng)連續運行73天，般在30天左右。損,二是分密相濃度,三是沉降。由常壓到2.8MPa加壓有鎖斗,許Shell 氣化爐的連續運行時(shí)間在逐步增加，但是用戶(hù)為此也繳納了高多程控閥來(lái)回切換，因此閥門(mén)、管道的磨損比較嚴重;防止沉降堵塞，額的“學(xué)費"。