SHELL煤氣化堵渣事故的應對處理

第26卷第12期化工時(shí)刊Vol. 26 ,No. 122012 年12月Chemical Industry TimesDec.12.2012doi:10. 3969/j. issn. 1002 -154X.2012. 12.012SHELL煤氣化堵渣事故的應對處理郭云飛高原(神華鄂爾多斯煤制油分公司,內蒙古鄂爾多斯017200)摘要主要簡(jiǎn)述了 shell煤氣化堵渣的現象分析了幾種主要的氧化物對灰熔點(diǎn)的影響,基于對煤灰的分析確定操作溫度,適度添加助熔劑改變灰組分,達到穩定運行的目的。關(guān)鍵詞堵渣現象 配煤灰熔點(diǎn)Analysis and Treatment for Sluicing Problemsand Slag Blockages in Shell Pulverized Coal Gasification PlantGuo YunfeiGao Yuan( Shenhua Erdos Coalliquefaction Corporation LTD. Neimengu Erdos 017200)Abstract Author has Introduced The phenomenon of Slag blockages in Shell Pulverized Coal Gasification Plant ,The Affction on several main oxides to ash meling point，depending on Coal Ash analysis to determine the proper Casi-fier temperature, Determine fux addition by modifying the ash composition, to achieve the purpose of stable operation.Keywords the phenomenon of slag blockages blended - coal ash melting point氣流床加壓氣化因其煤種適應性寬,碳轉化率Shell氣化爐排渣流程高、有效氣組分(C0 + H2)含量高而備受人們關(guān)注,已成為煤氣化的首選技術(shù)之一,而Shell氣化爐是其在殼牌煤氣化中,除渣單元-般命名為1400單中的典型爐型。Shell 氣化爐的操作溫度要求高于煤元。煤粉進(jìn)入氣化爐后與氧氣發(fā)生不完全氧化反應,灰的熔融溫度,采用液態(tài)排渣法。爐子內件為膜式水合成氣向上經(jīng)輸氣導管,合成氣冷卻器去下游工序，冷壁,僅在向火面有少量耐火材料涂層,采取以渣抗反應形成熔融態(tài)的渣向下通過(guò)氣化爐內的渣口流入渣保護內件。為使Shell氣化爐能順利排渣,其灰渣渣池V1401 ,被來(lái)自P1401的50C的灰水激冷為玻璃在氣化爐中的粘度應在2 ~25Pa●s之間,通常將粘態(tài)固體顆粒狀細渣,流人V1402進(jìn)行渣的收集,此時(shí)度為25 Pa●s所對應的溫度稱(chēng)為氣化爐的最低排渣V-1402與渣鎖斗V- 1403相連通。其中,V - 1402溫度。為適應液態(tài)排渣的操作要求,對于一些熔點(diǎn)較的渣水會(huì )經(jīng)P-1401進(jìn)人水力旋流器S- 1403分離高的煤種通常需要加入適量的助熔劑(通常為CaO)出-部分濃度較高的渣漿水排入水處理單元。收集或者配煤以降低煤灰的熔融溫度。在實(shí)際的運行過(guò)20分鐘后,V-1403與V- 1402隔離泄壓。當泄到程中,由于灰分的變化,爐溫控制不當,安慶,洞氮,神常壓后V- 1403內的渣排入渣脫水槽T- 1401 ,由撈華煤制油Shell氣化爐先后出現了氣化爐渣口嚴重堵渣機送上渣皮帶。而后渣鎖斗V - 1403通過(guò)低壓水渣而被迫停車(chē),造成了較大的經(jīng)濟損失,促使技術(shù)人進(jìn)行注水,再由高壓氮氣對其充壓,當V-1402與V員對爐子形成大渣塊的機理做出進(jìn)-步的研究和探-1403壓差很小時(shí)開(kāi)始連通收渣,如此反復形成--討,在實(shí)踐中積累了豐富的經(jīng)驗,現闡述如下:個(gè)完整的除渣循環(huán)。收稿日期:2012-11-30.中國煤化工作者簡(jiǎn)介:郭云飛(1982 -),男,本科,工程師,從事煤氣化技術(shù)攻關(guān)和經(jīng)濟核算工作,E - mail:.YHCNMH G-44-.郭云飛等SHELL 煤氣化堵渣事故的應對處理2012. Vol. 26,No. 12化 工時(shí)刊P1402出現抽空等現象,都可以說(shuō)明出現了堵渣的跡象。2灰渣成分分析當然渣池V1401渣水的密度、渣的外觀(guān)及合成來(lái)自補連塔礦的煤氣化后生成的爐渣,對灰分利氣組分CO2 ,CH,的變化趨勢等等,我們可以綜合上用1800型X射線(xiàn)熒光光譜儀分析其化學(xué)組分,其成述信息判斷堵渣的部位和嚴重程度。分如表1所示。4堵渣的機理淺析Shell氣化爐中灰的成分分析Table1 coal ash composion analysis of The Shell gasifier由于Shell煤氣化采用了液態(tài)排渣,這就要求液成分SiO2ALO,Fe20，CaOK,ONa,OSQ,MgO態(tài)渣必須有較好的流動(dòng)性,但其爐內無(wú)耐火磚,采用比例(質(zhì)44.64 22.23 9.99 14.46 0.85 1.52 4.27 0.45了以渣抗渣的理念來(lái)保護水冷壁,要求灰渣具有適度量分數)的結渣性能,這就要求在實(shí)際生產(chǎn)中,在灰熔點(diǎn)和渣更多的生產(chǎn)數據表明,實(shí)際生產(chǎn)中,通過(guò)配煤后，的流動(dòng)性之間找到一個(gè)最佳的切合點(diǎn)。為了提高原灰渣的成分主要是由SiO2、Al203、CaO、Fe2O,這4種料煤的碳轉化率,這就要求對低灰熔點(diǎn)煤,需要配高氧化物構成的,其中酸性氧化物(SiO2 + A1203)的含灰熔點(diǎn)的煤來(lái)提高灰熔點(diǎn),從而提高爐溫達到較高的量超過(guò)66% ,它們的含量越高,煤灰的熔融溫度越碳轉化率,而對于一些高灰熔點(diǎn)的煤種(TFT >高,渣的粘度是增加的;而堿性氧化物(CaO + K20 +1400C)為了滿(mǎn)足上述液態(tài)排渣的需要,通常需要加Na2O + MgO + Fe203)的含量小于30% ,它們的含量人適量的助熔劑(通常為CaO)以降低煤灰的熔融溫越高,煤灰的熔融溫度越低,渣的粘度是減小的,堿性度與黏度。因此研究煤灰的幾種氧化物對灰熔點(diǎn)的組分在40%時(shí),煤灰的粘度是最小的?；以械奈⒂绊憣饣癄t的正常運行就顯得非常重要。量氧化物Ti02、Na20、K20、SO3、P20,的含量相對較4.1 CaO 的作用少,而硫- -般起到降低灰分熔融溫度的作用。隨著(zhù)煤灰中Ca0含量的增加,在弱還原性氣氛| 3堵渣的現象中,灰渣中由SiO2與Al2O3形成的熔點(diǎn)較高的莫來(lái)石(3A1203,●2Si02) 含量在不斷減少,而由Ca0與為了防止堵渣而引起非計劃停工,如下工藝指標SiO2、Al20,形成的低共熔物鈣長(cháng)石(Ca0●Al2O3 .可以給我們起到預警作用。2SiO2)的含量在不斷增加,這使得灰渣的熔融溫度隨3.1渣輸送 皮帶的稱(chēng)重儀( 14W10001 )著(zhù)CaO含量的增加而不斷降低,當CaO含量增至渣皮帶的稱(chēng)重儀是最直觀(guān)的排渣指示。在日常35%時(shí),灰渣中鈣長(cháng)石的含量達到最大值,而莫來(lái)石的DCS監控中,我們可以看14W10001曲線(xiàn)的瞬時(shí)值的含量降至最低值,這使得灰渣的熔融溫度降至最低和累計值,一-般情況當曲線(xiàn)是有規則的鋸齒形分布值,而后隨著(zhù)CaO含量的增加,灰渣中鈣長(cháng)石的含量時(shí),我們就可以認為排渣是順暢的;而渣排到渣脫水明顯減少,而莫來(lái)石的含量有所增加,這使得灰渣的槽T- 1401數分鐘后,稱(chēng)重儀沒(méi)有指示,現場(chǎng)確認渣熔融溫度又隨著(zhù)CaO含量的增加而升高"1,添加皮帶無(wú)渣,就可以判斷有堵渣事件發(fā)生。CaO后,不僅降低了灰渣的流動(dòng)溫度(FT) ,而且也降3.2 撈渣機的電流低了灰渣的粘度,實(shí)踐表明,灰渣在1 400 ~1500C1400單元下渣后，是由撈渣機鏈條輸送的,撈渣溫度范圍內的粘度均小于25 Pa. s,符合Shell氣流機的電流曲線(xiàn)也是有規律的鋸齒形的曲線(xiàn),撈渣機空床氣化爐連續排渣的要求。但由于過(guò)高的灰分造載電流-般為9.2A ,撈渣過(guò)程中一般在9. 8A左右,成了設備嚴重沖刷以及氧耗和能耗的增加,一般峰值電流甚至可以達到11A,如果下渣幾min后電流的,經(jīng)過(guò)配煤摻燒的灰分中CaO含量在20%以下。幾乎沒(méi)有明顯的增長(cháng),可判斷出現了堵渣跡象。添加石灰石已被證明是降低堵渣風(fēng)險行之有效的3.3渣口的差 壓13PD10065渣口的差壓出現波動(dòng),就可以說(shuō)明渣口開(kāi)始有堵4.2 SiO2 與Al203的影響塞的跡象。SiO2在煤方i 中國煤化工般使用的氣另外,破渣機的油壓,肉眼觀(guān)察渣外觀(guān),渣水泵化煤種,SiO2YHCNMH0%范圍內，-45-.化工時(shí)刊2012. Vol. 26 ,No. 12化工縱橫《Comments & Reviews in C.I.》煤灰熔點(diǎn)隨SiO2含量的增加而降低。AI203 在煤灰●s氣化爐的最低排渣溫度之上,也就是說(shuō)氣化爐在熔融時(shí)起骨架作用，它能明顯提高煤灰的灰熔點(diǎn)溫正常操作時(shí)的溫度應該大于灰分的臨界的粘度溫度,度,當Al2O3含量增加時(shí),煤灰熔點(diǎn)相應提高。實(shí)驗同時(shí)為了保護膜式水冷壁以及銷(xiāo)釘,爐壁底部固定渣證明,當Al2O3≥40%時(shí),煤灰的軟化溫度-般會(huì )≥厚應>20mm,渣層的流動(dòng)部分在渣口出口處的厚度1 500公2。更多的文獻研究的是SiO2與Al203的比小于15mm。一般的氣化爐操作溫度應該比原料煤值,比值低于1. 4時(shí),可能發(fā)生嚴重的堵渣。一般來(lái)粉的液化溫度高150到250C,來(lái)保證渣的順利排講,配煤后硅鋁比在2.0以上,灰熔點(diǎn)在1 350C左右。出。4.3 Fe2O3 的影響Fe2O3的影響較復雜,灰渣所處的介質(zhì)性質(zhì)不同61 結論而有不同影響,Fe在氧化性氣氛中呈Fe2O3 ,熔點(diǎn)最(1)引起氣化爐渣堵的原因是多方面的,首先要高,為15659C ,在還原性氣氛中,Fe呈金屬狀態(tài),熔加強操作工的技能培訓,加強兄弟單位的技術(shù)交流,點(diǎn)1 535C,在弱還原性氣氛中,FeO的熔點(diǎn)為1深刻總結堵渣帶來(lái)的危害,生產(chǎn)過(guò)程中加強對煤種變420C ,所以在弱還原性氣氛中測得煤灰的灰熔點(diǎn)較化,灰熔點(diǎn)的變化,爐溫的波動(dòng),渣層厚度的變化的監低,諸多文獻中認為Fe20, 可作為助熔劑,這是由于控,做到提早預防,做出正確判斷,采取有效措施,保部分莫來(lái)石、石英與赤鐵礦分解的Fe0反應生成鈣證氣化爐平穩運行。事實(shí)上,只要做到煤質(zhì)來(lái)源大體長(cháng)石、鐵橄欖石(2FeO . SiO2)、鐵鋁榴石(Fe0●.上穩定,順利排渣是不難做到的。AI20z)等低熔融礦物,其反應方程式如下:(2)通過(guò)氣化爐渣堵現象作出理性分析,可以看Fe20, 9 FeO +02↑(還原性氣氛)出只要我們采取正確的預防措施，從根源上可杜絕氣莫來(lái)石(3Al203●2Si02) + Fe0→鐵橄欖石.化爐渣堵現象的發(fā)生,即便發(fā)生了堵渣,操作人員也會(huì )采取恰當的措施進(jìn)行處理,使系統盡快恢復正常。.(2Fe0●SiO2) +鐵尖晶石(FeO. Al203)隨著(zhù)技術(shù)人員對操作經(jīng)驗正反兩方面的總結,筆者相石英(SiO2) + FeO1 000C→斜鐵輝石(Fe0●信我們可以克服困難, Shell煤氣化長(cháng)周期運行的目SiO2)[3]所以煤中礦物質(zhì)中鐵含量較高時(shí),操作中注意爐標一定能夠實(shí)現。溫不可偏高。高溫(爐溫大于1680C)操作的條件參考文獻下,Fe2O3轉化為更為穩定的磁鐵礦Fe30,增加了堵[1] 宋文佳,唐黎華,朱學(xué)棟,吳勇強,榮用巧,朱子彬. Shell渣的風(fēng)險,運行-段時(shí)間還會(huì )增加合成氣冷卻器發(fā)生氣化爐中灰渣的熔融特性與流動(dòng)特性[J].化工學(xué)報,結垢的風(fēng)險。因此在生產(chǎn)實(shí)踐中,關(guān)注赤鐵礦對系統2009 ,VoL60 N0.7, 1 783-1 785.穩定運行的負面影響是必要的。2] 張同英,尚杰峰.殼牌爐氣化煤灰熔點(diǎn)檢測與分析控制[J].安徽化工,第37卷第2期, VoL37, N0.2, 2011年5L爐溫的選擇4月,52-53.在生產(chǎn)中,我們需要選擇-個(gè)合適的溫度,既能3] 烏曉江,張忠孝,周托,陳玉爽,陳國艷,陸成,黃鳳豹.氣保證粉煤充分的轉化,又能基于煤/灰分析,達到順利化條件下混煤灰熔融特性及礦物質(zhì)演變規律[J].燃燒科學(xué)與技術(shù).2010, VoL]6 ,NO.6,510 -512.排渣的目地,氣化爐溫度應控制在對應粘度為25 Pa化工信息我國又一世界級煉化生產(chǎn)基地在撫順崛起日前,中國石油撫順石化公司80萬(wàn)V/a乙烯裝置實(shí)現-次開(kāi)車(chē)成功,產(chǎn)出合格產(chǎn)品,并向下游聯(lián)合裝置提供優(yōu)質(zhì)原料。至此,撫順石化公司‘百萬(wàn)盹乙烯技術(shù)改造工程'8套主裝置實(shí)現全流程貫通并均產(chǎn)H中國煤化工a的撫順石化‘1 000萬(wàn)t煉油、100萬(wàn)t乙烯勝利竣工' ,我國又1 000萬(wàn)t級煉化生產(chǎn)基地在撫順HCNMHG一46-.