Shell粉煤氣化爐堵渣問(wèn)題探討

2013年4月大氛職、Apr2013第36卷第2期Large Scale Nitrogenous Fertilizer IndustryVol.36 No.2Shell粉煤氣化爐堵渣問(wèn)題探討程更新(中國石化安慶分公司,安徽安慶246001)摘要:通過(guò)剖析Shell粉煤氣化爐渣系統的設備構造以及排渣順序控制的運行過(guò)程,分析氣化爐堵渣原因,并探討相應的解決途徑。關(guān)鍵詞:Shell氣化爐堵渣工藝判斷Shell粉煤氣化技術(shù)(SCGP)國內相繼引進(jìn)了將灰水冷卻至50。20余套裝置并陸續投產(chǎn),各裝置的運行實(shí)踐表明,渣由收集罐進(jìn)入渣放料罐,在此過(guò)程中,灰水作為當今煤化工領(lǐng)域的核心技術(shù),SCGP相對較廣通過(guò)渣放料輔助泵循環(huán)回到收集罐中，同時(shí)系統的煤種適應性、繁雜嚴密的安保聯(lián)鎖控制確保本中補人高壓新鮮水以補充由水力旋流器底部排到質(zhì)安全、高的碳轉化率以及單爐運行周期長(cháng)等先廢水汽提及澄清單元的水。進(jìn)性特點(diǎn)已得到體現，但許多裝置也出現了氣化當所有的渣進(jìn)人放料罐后，放料罐即與收集爐頻繁堵渣帶來(lái)的煩惱,雖然在原料煤管理、混配罐隔絕并開(kāi)始卸壓，然后將渣全部排入爐渣脫水煤均質(zhì)化以及操作優(yōu)化等方面做了大量的工作和倉。低壓新鮮/循環(huán)水通過(guò)排放水循環(huán)泵送到放料許多有益的嘗試，遺憾的是未能根本解決堵渣問(wèn)罐中,沖洗、重新注水完成后,用高壓氮氣加壓(表題,嚴重制約了裝置的長(cháng)周期穩定運行。壓)至4.0MPa,然后與收集罐重新連通收渣。爐渣氣化爐堵渣的主要方式有渣口堵渣、渣屏堵脫水倉中的渣由撈渣機撈出，并經(jīng)送渣皮帶送往渣(渣池堵渣),影響因素目前傾向于煤質(zhì)波動(dòng)、不中間渣場(chǎng)。整個(gè)排渣過(guò)程由順序控制程序自動(dòng)運合適的氣化操作窗口以及氣化爐排渣口結構設計行,基本上不需要人工干預。的不合理性。煤質(zhì)和氣化操作窗口方面的影響因1.2氣化爐渣系統設備構造素業(yè)內已有同仁著(zhù)文論述，本文著(zhù)重從氣化爐渣氣化爐排渣系統主要由水冷壁壁籠底錐渣系統設備構造以及排渣過(guò)程,分析堵渣原因,指明口渣屏、渣池等組成。氣化爐運行時(shí),必然會(huì )形成判斷方法，探討解決堵渣問(wèn)題的根本途徑。- -定厚度的煤渣層,由于水冷壁的良好導熱性,使得這一煤渣層覆蓋在內表面并凝固，該渣膜層保1 Shell 煤氣化排渣系統護氣化爐不受氣化時(shí)形成熔渣的影響(以渣抗1.1 排渣系統流程渣),而沿著(zhù)爐壁落進(jìn)底部的渣口。在水冷壁壁籠氣化爐中產(chǎn)生的高溫熔融爐渣依靠自身重力底錐渣口下安置有圓錐形捕渣屏，在渣屏和渣池沿著(zhù)水冷壁向下流人氣化爐底部的灰渣激冷罐區之間安置- -冷卻熱裙座。(渣池),迅速分解成灰渣小顆粒,灰渣顆粒向下流錐形渣屏是一翅管式水冷壁,涂有耐火材料人渣收集罐中。為防止較大的煤渣顆粒被夾帶進(jìn)層(厚14mm),而熱裙座由高合金超級歐米伽管組水循環(huán)系統，約90 C的灰水通過(guò)渣水循環(huán)泵從收成,形成一個(gè)平坦的內面(補償熱膨脹的一部分),集罐頂部抽出，經(jīng)水力旋流器和循環(huán)灰水冷卻器收稿日*1:2013-01-28.循環(huán)回到灰渣激冷罐。水力旋流器的目的是將激作者簡(jiǎn)中國煤化工及工程師,1985年畢業(yè)冷循環(huán)水中的固體顆粒含量(質(zhì)量分數)控制在于合肥工業(yè)MYHc N M H G化安慶分公司生產(chǎn)部1%~1.5%，而循環(huán)灰水冷卻器則利用循環(huán)冷卻水工作。聯(lián)系電話(huà):0556 -5376442;E- -mail:chenggx.aqsh@sinopec.com。86大氛肥2013年第36 卷在氣化爐水冷壁壁籠下面，由渣池料斗和噴淋環(huán)渣屏的特殊結構;②渣池內部有氣體紊流,無(wú)規則組成渣池區。的氣流將氣化爐下渣口的液態(tài)渣吹向渣屏。液態(tài)渣在錐形渣屏表面不斷凝周,經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的累積,2堵渣機理在渣屏上形成的周態(tài)渣越積越大，一旦形成的大堵渣“架橋"一般指極度的“細渣屑”或渣放料渣塊脫落,就會(huì )造成渣池底部架橋堵渣。渣屏渣形輔助泵故障,導致渣收集罐或渣放料罐中的橋接,成過(guò)程如圖2所示:①飛灰、渣滴、渣末由于旋流或者是大渣塊在渣池底部或破渣機上方架橋。裝.從渣口飛人而沉積在渣口帽內;②渣滴和針狀渣置開(kāi)工初期堵渣主要發(fā)生在氣化爐設備泄漏或爐從渣口沿沉積在渣池壁;③飛灰、渣滴、渣末由于溫波動(dòng)情況下，堵渣大部分在渣收集罐或渣放料旋流沉積在渣池壁和環(huán)形空間;④飛灰/渣滴/渣罐;隨著(zhù)裝置運行時(shí)間的延長(cháng),堵渣衍變?yōu)榇笤鼔K末由于高溫易在渣屏的耐火泥上沉積;⑤沉積物在渣池底部或破渣機上方架橋，而且是穩定運行的逐漸堆積形成較脆和易斷裂的渣塊;⑥剝落的的情況下突然發(fā)生。從爐內清出的渣型及組分推渣塊導致渣池堵渣架橋;⑦沉積物使渣口架橋.使斷,主要是渣口和渣屏累積結渣形成大塊,脫落在渣沿渣口流到渣池壁。渣池或以下部位架橋聚集，造成下渣閑難導致停2.1細渣屑的形成極度的“細渣屑”生成大多由以下因素所導致:①氣化爐溫度控制偏低;②助熔劑添加不當;氣附-~0③裝置剛開(kāi)車(chē)過(guò)程中;④氣化爐設備泄漏導致?tīng)t溫波動(dòng);⑤上述因素的綜合作用。除了調節氣化條件外,通過(guò)“除橋”的方法一d般能夠恢復生產(chǎn),即在爐渣放料順控運行過(guò)程中，改變氣化爐和渣鎖斗重新連接的壓差設定點(diǎn),通過(guò)收集的“爐渣/細屑混合物"和隔離閥下面的重圖2渣屏渣形成機理量/壓差破壞橋接(如需要可重復進(jìn)行)。2.3渣放料順控運行對渣屏掛渣的影響2.2渣屏掛渣的形成渣放料罐是間斷工作的，排渣結束后需對渣錐形渣屏處的掛渣，目前普遍認為是由于渣放料 罐重新注水,然后用高壓氮氣充壓。在此過(guò)程的流動(dòng)性過(guò)好,熔融渣的液滴在重力下落過(guò)程中，中,渣放料罐中就積存有氮氣,而與渣收集罐連接被合成氣旋流連續帶到錐形渣屏處附著(zhù)，并不斷收渣時(shí) ,其中的氣體就會(huì )上升到渣收集罐.并且大的堆積凝固,形成鐘罩樣渣層或者鐘乳石樣渣(圖部分氣體聚集在渣收集罐頂部下降管外側區域。1為渣屏掛渣附著(zhù)物),在重力的作用下脫落,若渣由于下降管里有數百?lài)嵉乃畩A帶著(zhù)爐渣--起向下塊過(guò)大則形成架橋而堵塞,造成堵渣。循環(huán),再加上破渣機所增加的阻力,雖然在渣收集罐頂部下降管上方開(kāi)有4個(gè)φ6mm的排氣孔(圖3)，但在此盲區聚集的氣體很難完全流人到渣池內，而渣水循環(huán)泵在整個(gè)循環(huán)回路中于渣收集罐吸人口的壓力為最低，最終氣體都被帶入渣水循.環(huán)泵,造成泵出口流量波動(dòng)(排渣順控運行過(guò)程中渣水循環(huán)泵出口流量趨勢圖證實(shí)了這種波動(dòng)),導致渣池流場(chǎng)變化,進(jìn)而導致渣池內部氣體紊流(渣池噴淋環(huán)空間的熱電偶溫度波動(dòng)范圍近200C.顯圖1 渣屏掛渣示了渣中國煤化工氣體對流),這股錐形渣屏渣的形成實(shí)際上是多種因素綜合作氣流將MHCNMHG向渣屏，導致渣用的結果:①氣化爐水冷壁壁籠底部渣口和錐形屏 掛渣88大氛肥2013年第36 卷基于渣屏掛渣堵渣是因渣的流動(dòng)性過(guò)好這樣出渣口-.種認識，部分裝置采取了氣化爐相對低溫操作A5-縮徑|進(jìn)1的模式,這雖然在一-定程度上減少了堵渣的機率,H渣口但由于渣屏掛渣現象依然存在，并未能從根本上-盤(pán)管解決堵渣問(wèn)題，而且還會(huì )導致氣化爐碳轉化率下\渣屏降。這從氣化爐采取相對低溫操作模式后,灰、渣中碳含量明顯上升，濾餅產(chǎn)量大幅增加可得到證熱裙實(shí)。氣化爐相對低溫操作模式即氧煤比控制相對較低，顯然違背Shell 水冷壁氣化爐設計的初衷一-Shell 氣化爐水冷壁設計就是為了能在較高如爐膛溫度下操作以提高碳轉化率。氣化爐相對低溫操作,由于碳轉化率低,使得渣池循環(huán)水內細渣末多、排放量大,進(jìn)而又導致污水汽提澄清單元負荷過(guò)大,同時(shí)還造成系統水平衡的破壞。按照Shell圖4渣口和渣屏結構改造示意氣化爐設計思想一造渣 膜式水冷壁氣化爐的工4.2出渣口 直徑縮小(圖4)藝控制理想狀態(tài)應是:①實(shí)現水冷壁“以渣抗渣";錐形渣屏掛渣主要是由于渣的流動(dòng)性過(guò)好并②保證渣池排渣順暢;③氣化爐碳轉化率高;④氣被氣體旋流夾帶堆積凝固的結果，如果將氣化爐化爐出口合成氣的有效氣成分盡可能多。水冷壁壁籠底錐渣口在現有直徑基礎上縮小(減1001 700少約1/4),可達到以下效果:①增加底錐到渣口邊I 6100緣的距離;②降低渣池氣帽溫度;③減少氣化爐和x1 001 500渣池氣帽之間的氣體交換。4.3 降低渣屏表面溫度手I5e | 400些高溫下耐火泥和渣將形成很強的粘結，這是4器1300形成大渣塊的前提條件，渣和渣屏表面之間的粘f1 200.合力是表面溫度的麗數，通過(guò)減小渣和渣屏表面42810.8 0.9 10 12之間的粘合力，可以避免渣在渣屏積累形成大渣氧煤質(zhì)量比/ (kg.kg')塊。通過(guò)去除渣屏及底錐水冷璧上的耐火泥和所圖5氧煤比 與碳轉化率的關(guān)系栽的釘頭,可降低渣屏表面溫度;還可通過(guò)增加渣圖5基本上給出了預計氧煤比對氣化溫度、屏水冷壁Lamont噴嘴孔徑的方式，降低渣屏及渣碳轉化率、給定煤種的CO2和CH,含量以及氧氣池氣帽處溫度。蒸汽比的作用。最佳氣化條件(在熱動(dòng)力學(xué)條件4.4渣收集罐 下降管排氣孔增擴(圖3)下,碳“完全”轉化的最低的氧氣消耗量)是CO2含通過(guò)減少或避免渣池循環(huán)水中帶氣的方式,量最低的A點(diǎn)，實(shí)際上運行主要在較高氧煤比的以減少渣池內部的氣體素流,降低氣體旋流夾帶,B點(diǎn)上進(jìn)行,以保證煤的礦物質(zhì)成分有足夠的流動(dòng)達到緩解渣屏掛渣的效果。性和達到“完全”的碳轉化。1)將渣收集罐頂部下降管上原設計φ6mmx4原則上氣化爐/合成氣冷卻器的運行條件是的排氣孔擴至φ10mmx8，以便將下降管外側積聚由比率控制邏輯線(xiàn)路(13QC-1300)自動(dòng)調整-的氣體盡可能排放到渣池。根據系統負荷調整氧量，再根據合成氣中的CO22)渣水循環(huán)泵吸人口N3伸人渣收集罐內的含量調整氧煤比,最終確定氣化爐的進(jìn)煤量;氧氣長(cháng)度在原設計600mm的基礎上,再向下延伸100~蒸汽比保持恒定。為此,氣化爐的控制工藝條件應200mm,以降低循環(huán)泵進(jìn)口夾帶氣體量,使渣水循在下列中國煤化工的碳轉化率;②可環(huán)泵出口流量穩定,減少渣池內氣體紊流。接受的YHCNMHG會(huì )增加爐渣結塊,4.5氣化爐低溫操作模式探討造成氣化爐堵渣，而流動(dòng)性過(guò)高又會(huì )增加合成氣第2期程更新.Shell粉煤氣化爐堵渣問(wèn)題探討89冷卻器中灰結垢及渣屏掛渣風(fēng)險);③合成氣的質(zhì)容易導致出渣口堵塞“架橋”。選擇合適的相對穩量(主要是CO2或CH4的含量);④氣化爐膜式水定的煤炭資源以及混配煤的方法是減少堵渣、實(shí)冷壁上的熱負荷;⑤氧氣和蒸汽的消耗量(與①、現氣化爐長(cháng)周期運行的保障之--;而研究堵渣機③及④直接有關(guān))。理，從設備結構上實(shí)施改造才是最終解決堵渣問(wèn)題的根本途徑。隨著(zhù)對SCGP認識的不斷加深,通5結束語(yǔ)過(guò)強化煤炭管理,合理用煤,完善工藝操作,特別Shell氣化爐的“以渣抗渣”、煤燒嘴布置的上是設備結構上改進(jìn)后,相信Shell煤氣化裝置的單噴式流場(chǎng)、爐渣依靠重力流自動(dòng)向下流動(dòng)模式,很爐運行周期會(huì )得到有效突破。DISCUSSION ON SHELL GASIFIER SLAG BLOCKAGE PROBLEMCheng Gengxin(SINOPEC A nqing Branch ,Anqing 246001)Abstract :This paper analyzes the causes for the Shell gasifier slag blockage, and explores the appro-priate solutions by analyzing the equipment structure and the slag sluice sequence running process in the Shellcoal gasification slag system.Key words :Shell gasifier; slag blockage ;process judgementStamicarbon公司承攬中國尿素項目意大利Maire Tecnimont公司的技術(shù)許可及知識產(chǎn)權中心荷蘭Stamicarbon公司于2013年2月28日宣布,與江蘇靈谷化工有限公司新建尿素裝置承攬了2套合同。- - 是技術(shù)許可、工藝設計包和相關(guān)服務(wù),另-是為該裝置供應高壓專(zhuān)有設備。該裝置將擁有能力為2700t/d顆粒狀尿素,將建在江蘇省宜興市。工程工作將由中國成達工程有限公司進(jìn)行,計劃在2015年投產(chǎn)。該裝置將使用Stamicarbon公司的Urea2000Plus技術(shù),其特點(diǎn)是Stamicarbon獨特的池式冷凝器和高壓合成回路,完全采用Safurex不銹鋼制造。Safurex不銹鋼是高壓尿素設備使用的領(lǐng)先的耐腐蝕結構材料。Stamicarbon將直接向客戶(hù)提供Sa-furex保護性專(zhuān)有設備。錢(qián)伯章rororcrcrcrcrcrcrcrcrcrcrcrcrcrcrcrcrcrcrcrercrcrcrcrcrcrercrcrcrercrcrcrcrcrcrcrercrer四川美豐車(chē)用尿素工業(yè)裝置建設進(jìn)展四川美豐化工股份有限公司自2010年開(kāi)始,逐漸開(kāi)始著(zhù)手車(chē)用尿素生產(chǎn),2012年建成10萬(wàn)噸車(chē)用尿素溶液的實(shí)驗裝置。目前投資850萬(wàn)元的年產(chǎn)60萬(wàn)噸車(chē)用尿素溶液工業(yè)裝置正在建設中,預計最快在2013年3- 4月竣工。建成投產(chǎn)后,單噸車(chē)用尿素固態(tài)顆粒價(jià)格較普通尿素每噸高出500元,以此測算裝置建成投產(chǎn)半年即可收回全部投資。四川美豐作為未來(lái)潛在國內主要車(chē)用尿素供應商,將受益于油品升級和尾氣治理等相關(guān)政策,產(chǎn)品市場(chǎng)空間較大。--方面可以增厚盈利,彌補.尿素生產(chǎn)成本的增加，形成新的利潤增長(cháng)點(diǎn),更重要的是推動(dòng)公司逐漸轉型。汪家銘貴州開(kāi)陽(yáng)化工年產(chǎn)50萬(wàn)噸合成氨項目建成投產(chǎn)貴州開(kāi)陽(yáng)化工有限公司年產(chǎn)50萬(wàn)噸合成氨項目2013年1月21日全部打通系統流程,產(chǎn)出合格產(chǎn)品合成氨。一期50萬(wàn)噸合成氨項目是貴州市循環(huán)經(jīng)濟(國家)生態(tài)工業(yè)示范基地的重點(diǎn)項目,總投資42億元,位于貴州省開(kāi)陽(yáng)縣黃白井。項目于2009 年底正式開(kāi)工建設,2012年6月全面完成基建安裝任務(wù)并轉人試嚴在冷智r 中有暗兆采用多噴嘴對置式粉中國煤化工'煤加壓氣化技術(shù)等國內外最先進(jìn)的技術(shù)和工藝,建成達產(chǎn)后,將實(shí)現年銷(xiāo)YHCNMHG