航天粉煤氣化爐的溫度控制

!第38卷第4期化工設計通訊2012年8月Chemical Engineering Design Communications●13●航天粉煤氣化爐的溫度控制郭興建，童維風(fēng)(安徽晉煤中能化工股份有限公司，安徽臨泉236400摘要: 介紹航天爐溫度的判斷方法，氣化爐溫度的控制手段，以及穩定爐溫的揩施。關(guān)鍵詞:航天爐;溫度;判斷;控制中圖分類(lèi)號: TQ113. 26文獻標志碼: B文章編號: 1003-6490(2012)04-0013-03Tempreature Control of HT-L Pulverized Coal GasifierGUO Xin-jian，TONG Wei- feng(Anhui Jinmei Zhongneng Chemical Co., Ltd., Linquan Anhui 236400 , China)Abstract : Introduce how to judge temperature of HT-L pulverized coal gasifier, the control meansof the temperature, and the measures of temperature stability .Key words: HT-L pulverized coal gasifier ; temperature ; judgement ; control航天爐粉煤加壓氣化屬于加壓氣流床工藝，計理念基礎上，由北京航天萬(wàn)源煤化工工程技術(shù)是在借鑒殼牌、德士古及GSP加壓氣化工藝設有限公司自 主開(kāi)發(fā)，獨特創(chuàng )新的新型粉煤加壓氣收稿日期: 2012-04-30 .作者簡(jiǎn)介:郭興建(1978-),男,安徽阜陽(yáng)人,助理工程師,在安徽晉煤中能化工股份有限公司粉煤氣化車(chē)間工作。方式，考慮到布袋對溫度的承受能力較低(不能兗礦混煤在U-GAS氣化爐試燒滿(mǎn)負荷運行超過(guò)230°C)，反吹閥已發(fā)生故障，且合成氣溫時(shí)，有效氣(CO+ H2)含量達72%以上，比氧耗度較低時(shí)易結露堵塞布袋，可以借鑒殼牌粉煤氣為300m'，比煤耗為0. 91t(收到基)，碳轉化率化除塵方式，選擇更加可靠的陶瓷過(guò)濾除塵方達到96%以上，冷煤氣效率達到81. 54%，裝置式，合成氣塵含量可以降到5mg/m3以下。無(wú)三廢排放，各項技術(shù)指標理想，符合預期。(2) U-GAS氣化爐的排渣系統出現了問(wèn)題，因此通過(guò)本次試燒證明兗礦混煤在U-GAS使氣化爐內灰渣不能連續排放，從而導致氣化爐氣化爐 上不僅能夠在滿(mǎn)負荷下長(cháng)期、穩定運行，床層高度不穩定，給氣化爐操作帶來(lái)- -定的難而且操作靈活簡(jiǎn)便，負荷調節能力強，氣體成分度。排渣系統是影響氣化爐操作穩定的關(guān)鍵因素等各項技術(shù)經(jīng)濟指標較好。表明該氣化技術(shù)煤種之一，所以排渣系統的優(yōu)化是亟需解決的問(wèn)題。適應性廣，對原料煤要求寬松，可以使用高灰熔該氣化爐排渣設計為螺旋冷渣機排渣方式，壓力點(diǎn)、高灰分、高硫、低發(fā)熱量的劣質(zhì)煙煤，只要提高后密封問(wèn)題和停車(chē)后重新啟動(dòng)困難問(wèn)題需要發(fā)熱量大于12 MJ/kg、粒度6mm以下均可使解決，可以借鑒魯奇爐刮刀固態(tài)排渣方式，估計用，因此完全適應于改造嶧化固定床氣化爐，真較為理想。正實(shí)現原料煤本地化，徹底解決原料來(lái)源的問(wèn)題，可以實(shí)現較好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。4結論由于U-GAS氣化技術(shù)工業(yè)示范裝置的氣化兗礦混煤在U-GAS氣化爐上氣化的整個(gè)工壓力目前只有0.22MPa，與嶧化現有合成氨系藝流程基本滿(mǎn)足要求。煤的干燥和輸送系統正統的匹配性較差，能耗偏高。如果氣化壓力提高常，輸送系統的輸送量、回轉窯出口的外水含量到1.0MP&中國煤化工更加合理，能均能達到設計要求。單臺冷渣機正常排渣亦可滿(mǎn)耗將大幅度MHCNMHG紙，因此，該足滿(mǎn)負荷工況下氣化爐排渣要求。技術(shù)的市場(chǎng)前景廣闊。14●化工設計通訊第38卷化技術(shù)。先后在安微臨泉，河南龍宇，山東魯西下各兩個(gè)。輔助測溫點(diǎn)十二個(gè)，分別測緩腔、盤(pán)等地建成并投產(chǎn)，裝置分單爐日產(chǎn)720t和1 500 t管、支撐板溫度，以輔助判斷氣化爐的運行情兩種爐型，臨泉最長(cháng)連續運行時(shí)間達到156d。況。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運行，爐膛上部的測溫點(diǎn)最易損壞。我公司2008年原始開(kāi)車(chē)時(shí)，最高顯示溫1航天爐的結構特征度1800C，超過(guò)設計溫度100C，根據對氣化航天爐由燒嘴、氣化爐燃燒室、激冷室及承.爐內部檢查結果，發(fā)現渣層嚴重破壞，水冷壁燒壓外殼組成。其中燒嘴為點(diǎn)火燒嘴、開(kāi)工燒嘴和穿，爐膛上部測點(diǎn)運行不到一個(gè)月就被燒壞。粉煤燒嘴組成的頂燒式組合燒嘴。氣化爐燃燒室用熱電偶測溫較準確，但費用高，使用周期內是膜式水冷壁結構，其主要作用是抵抗1 450短。氣化爐運行后期，則不能使用和參考。~1700 C高溫及熔渣的侵蝕。為了保護氣化爐2.2CO2和CH4判斷法.壓力容器及水冷壁盤(pán)管，水冷壁盤(pán)管內通過(guò)中壓粉煤和氧氣、蒸汽在氣化爐內反應后，生成鍋爐循環(huán)泵強制維持水循環(huán)。盤(pán)管內流動(dòng)的水吸CO、CO2、 H2和微量CH。如果氧氣加入量增收氣化爐內反應產(chǎn)生的熱量并發(fā)生部分汽化，然加，CO、H2、CH, 的燃燒就會(huì )加劇，使爐內溫后在中壓汽包內進(jìn)行汽水分離，產(chǎn)出5. 0 MPa度上升。CO和CH在反應后生成CO2,造成的中壓飽和蒸汽送人蒸汽管網(wǎng)。水冷壁盤(pán)管與承CO2含量升高，而CH,含量下降。反之，爐溫壓外殼之間的環(huán)腔通人流動(dòng)的CO2(N2)作為保低時(shí)，CO2含量下降，CH,含量上升。所以，護氣，水冷壁表面焊有抓釘并附著(zhù)一層耐火材通過(guò)出口合成氣中CO2或CH。含量的變化可以料。煤粉和氧氣、蒸汽在1500 C的高溫下瞬間判斷爐內溫度的高低。完成燃燒反應并生成熔融態(tài)灰渣，在回流氣體的2.3蒸汽流量 判斷法作用下，熔渣被甩到水冷壁表面。隨著(zhù)渣層厚度在無(wú)法直接測量氣化爐內部溫度的情況下，的增加，外表渣層就變成了熔融態(tài)，并向下流淌用汽包蒸汽流量來(lái)判斷氣化爐溫度的高低，以及而使渣層厚度減小。當厚度降到- -定程度時(shí)，熱氣化爐水冷壁掛渣的情況，是一個(gè)非常行之有效傳導作用增大，使熔渣溫度降低而固化，渣層重的方法。由于蒸汽流量直接反應氣化爐高溫氣體新聚積增厚。這樣維持動(dòng)態(tài)平衡，實(shí)現“以渣抗對水冷壁熱輻射的強弱，氣化爐溫度的變化很快渣”，保護水冷壁免受高溫燒蝕和熔渣沖蝕。就會(huì )表現為蒸汽產(chǎn)量的變化。所以，此種方法判渣層的厚度主要取決于爐內溫度，爐溫的波斷爐溫，響應時(shí)間短，最為真實(shí)可靠，也是爐溫動(dòng)會(huì )造成渣層厚度的變化。過(guò)厚的渣層會(huì )使氣化控制的重要依據。爐下部堵渣而停車(chē)。過(guò)薄的渣層會(huì )失去對水冷壁利用蒸汽產(chǎn)量來(lái)判斷和控制爐溫時(shí)，有一個(gè)的保護作用。鑒于爐溫對氣化爐的重要影響，對缺點(diǎn)，就是容易出現失真。所以要求蒸汽流量計其準確的測量和判斷就極為重要。由于氣化爐內指示必須真實(shí)、準確、靈敏，不能出現假數據。部處于4.0MPa高壓和1500C的高溫狀態(tài)，常我公司1#系統，由于是第一.套試驗設備，對蒸規手段無(wú)法直接測量溫度，只能通過(guò)-些間接手汽流量的估算不足，流量計量程過(guò)大，小流量不段來(lái)判斷。一般采用間接測溫法，CO2、 CH,含能正確顯示，操作時(shí)可根據蒸汽外送閥門(mén)的開(kāi)度量，以及蒸汽流量、合成氣流量等方法判斷。來(lái)判斷蒸汽流量的大小，只是反應稍有滯后。2.4 合成氣流量判斷法2氣化爐溫度的判斷合成氣流量，--般作為輔助方法來(lái)判斷爐溫2.1熱電偶 間接測溫法的波動(dòng)。在氧負荷一定的情況下，一般合成氣流由于氣化爐內溫度較高，無(wú)法直接測出爐膛量是在一個(gè)范圍內平滑的小幅度上下波動(dòng)(排除內的溫度，一般熱電偶不直接插人爐膛，而是插流量計失真現象)。如果合成氣流量短時(shí)間內突在耐火材料中，防止爐內高溫氣體的直接輻射,然增大或降低，則說(shuō)明氣化爐內的溫度出現波保護熱電偶，以延長(cháng)熱電偶的使用周期。通過(guò)熱動(dòng)，造成合中國煤化工致使合成氣電偶顯示的溫度趨勢來(lái)判斷爐溫的變化。氣化爐流量趨勢I:MYHCNMHG主要測溫點(diǎn)有十個(gè)，上錐段四個(gè)，爐膛上、中用這種方法判斷爐溫，會(huì )出現一定的偏差，.第4期郭興建等:航天粉煤氣化爐的溫度控制●15比如煤質(zhì)的波動(dòng)，是在操作中無(wú)法預知的。煤中4穩定爐溫的措施碳含量的變化，揮發(fā)分的變化，也會(huì )影響合成氣量的變化。特別是兩種或兩種以，上的煤摻燒時(shí)，4.1穩定入爐煤質(zhì)實(shí)現完全勻質(zhì)化比較困難，對合成氣量的變化影穩定氣化爐溫度，人爐煤質(zhì)是非常關(guān)鍵的- -響更大，這主要是根據操作人員在長(cháng)期的操作中環(huán)，只有保持人爐煤的品質(zhì)一致，才能保證其灰總結出的經(jīng)驗進(jìn)行有效判斷。熔點(diǎn)和粘溫特性的穩定。兩種或兩種以上的煤混除以上方法外，氣化爐的溫度還可以根據氣燒，在人爐前必須保證混煤的均質(zhì)化。為此，必化爐的渣口壓差，水冷壁盤(pán)管內的水密度，氣化須建立相應的配煤系統，同時(shí)保證煤源的穩定。爐壓力的變化，氣化爐液位，合成氣的出口溫度我公司從2008年系統運行以來(lái),試燒了十幾等判斷，進(jìn)行輔助控制。種不同的原料煤,進(jìn)行了多種摻燒配比探索，目前2.5小結主要摻燒的煤種有神木煤.新疆煤、晉城煤末,并由于對氣化爐內部溫度的測定是間接測量，在此基礎上添加了石灰石(助熔劑)。前期摻燒過(guò)無(wú)法迅速、直觀(guān)地進(jìn)行判斷，只靠單一的一種方一段時(shí)間的榆神煤,其灰渣粘溫特性較差,對爐溫法，容易出現誤判，給生產(chǎn)帶來(lái)隱患。所以，在的控制非?？量?不允許超過(guò)50 C的波動(dòng),最終實(shí)際操作中，必須結合3種或3種以上的方法進(jìn)造成爐內嚴重積灰，下渣口堵,迫使系統停車(chē)。行綜合判斷。使用不同的煤種，石灰石的添加量要隨之變化。兩種以上的煤混燒，可不添加石灰石，但其3氣化爐的溫度控制灰熔點(diǎn)不允超過(guò)1400 C。航天爐是頂燒式燒嘴，氣化爐的溫度是因為O2和C反應放出熱量煤灰熔點(diǎn)過(guò)高，不利于氣化爐頂部的掛渣。形成的。所以氣化爐的溫度控制，實(shí)際上就是4.2 穩定粉煤管線(xiàn)流量O2/C的控制?？刂芆2/C-般有以下方法。粉煤輸送過(guò)程中，流量的不穩定容易造成人.(1) 由CO2分析儀/控制器進(jìn)行比率的自動(dòng)爐氧煤比失調。要保證煤粉管線(xiàn)穩定，即要保證控制。粉煤的密度和速度穩定，所以，粉煤的懸浮和流(2)由CH分析儀/控制器進(jìn)行比率的自動(dòng)化效果必須穩定，在氣體輸送下，使粉煤均勻分布。這就要求粉煤的水分、粒度，輸送氣體量，(3)手動(dòng)調整比率。必須嚴格控制，以防止流量計工作不正常。(4)自動(dòng)設定比率值，這在開(kāi)車(chē)階段適用。4.3保證 氣化爐壓力的穩定比率控制信號通常對于3個(gè)粉煤管線(xiàn)是相等粉煤輸送與氣化爐保持0. 7~1.0MPa的壓的。差。爐壓波動(dòng)會(huì )造成壓差變化，粉煤流量波動(dòng)，正常運行，較理想的是采用間接調節方法中人爐氧煤比失調，同時(shí)也會(huì )使燒嘴火焰長(cháng)度發(fā)生的控制合成氣CO2(CH、)含量的方法來(lái)調節。變化，不利于爐溫調節和水冷壁掛渣。在開(kāi)車(chē)期間，或者嚴重失調期間(通常只有4.4保證入爐氧氣流量的穩定.在CO2和CH。兩個(gè)分析儀均失效時(shí))直接調整穩定的氧流量是穩定氧煤比的基礎，氧流量O2/C.波動(dòng)的原因主要有空分氧氣輸送波動(dòng)，氣化爐壓利用CO2和CH,控制，主要是根據CO2隨力不穩定,氧氣調節閥的精度差。氧流量波動(dòng)會(huì )O2/C的增大含量上升，CH。則下降，O2/C下使人爐煤粉、蒸汽產(chǎn)生波動(dòng),不利于爐溫的調節。降將表現為相反的規律。我公司由于是全國第一臺航天粉煤氣化爐，5結語(yǔ)開(kāi)車(chē)時(shí)沒(méi)有相關(guān)的實(shí)踐數據，致使CO2和CH .鑒于爐溫對氣化生產(chǎn)的重要性，要求對其進(jìn)的一些比率曲線(xiàn)無(wú)法置人系統，目前主要采用直行精確和平穩的控制。由于氣化爐溫度只能間接接O2/C控制法。這種控制方法，最大的缺點(diǎn)，判斷，這刻中國煤化工不斷積累經(jīng)是操作中的調節幅度不易把握，對爐溫的調節反驗，對出現MHCNMHG采取改進(jìn)措應滯后，對操作人員的技術(shù)要求高。施，這樣才能實(shí)現氣化裝置長(cháng)周期穩定運行。