殼牌煤氣化工藝除渣系統簡要分析

常鐵諾，張麗楠，王本興

（河南煤業化工集團中原大化集團公司，河南 濮陽457004）

殼牌煤氣化工藝除渣系統簡要分析

常鐵諾，張麗楠，王本興

（河南煤業化工集團中原大化集團公司，河南 濮陽457004）

簡述除渣系統的簡易工藝流程，并提出了生產中所遇到的一些問題和解決方法。

殼牌煤氣化；除渣系統；液位控制；渣水溫度

除渣單元在殼牌（Shell）干煤粉加壓氣化工藝中屬重中之重，其排渣的順利與否直接關系到整個氣化生產的穩定，以及是否可以完成既定的長周期生產任務。因此，對于此系統我們將從以下幾個方面進行闡述和分析。

1 除渣系統概述

為方便描述我們將沿用殼牌煤氣化對除渣系統設備位號的命名。

在殼牌煤氣化中，此系統被命名為14單元。本單元通過渣池V－1401、渣收集罐V－1402、渣鎖斗V－1403以及渣水泵P－1401、灰水泵P－1402形成的水域循環來完成收渣與排渣的過程。

2 除渣系統的簡述流程

14單元的進料物流包括：熔渣、高壓水、低壓水、高壓氮氣；產品物流包括：濕渣、灰水、排放氣體。

煤粉進入氣化爐后與氧氣反應形成熔融狀態的渣，而后通過氣化爐內的渣口流入V1401水域內，再由破渣機X－1401進行破碎后進入V1402進行渣的收集。其中，V－1402的渣水會經P－1401進入水力旋流器S－1403分離出一部分濃度較高的渣水排入水處理單元，而澄清的水則通過換熱器E－1401再次由噴水環噴出返回水域。

V－1403與V－1402連通前處于常壓狀態，先通過低壓水進行上水，再由高壓氮氣對其充壓，當V－1402與V－1403壓差極小時開始對接。V－1403經過一段時間的接料后再與V－1402斷開進行泄壓，當泄到常壓后V－1403內的渣排入渣脫水倉T－1401，而后再經以上反復形成一個完整的除渣循環。

3 渣水溫度研究

在熔渣排入V－1401的過程中，渣水的溫度會產生變化，這個溫度的變化與氣化爐的負荷和氧煤比的調節有著直接的關系。

在這里我們只分析氣化爐負荷對渣水溫度的影響。當氣化爐負荷升高時，產生的渣量也隨之增多，這樣水域的換熱量就會增大，溫度也隨之升高。反之，隨著氣化爐負荷降低時，水域溫度也會下降。

當前提是大幅度調整氣化爐負荷時，E－1401冷卻水溫度不變，煤種類不變，無手動干預氧煤比時，當氣化爐負荷提高時，水域溫度沒有升高或者降低，氣化爐會發生什么變化呢？

在生產實踐中，當出現上述狀態時，說明氣化爐的渣口已經發生收縮，也就是說出現了氣化爐渣口堵渣的情況。因為當氣化爐渣口收縮或堵死時，所產生的熔融渣進入14單元的量會減少或沒有進入，這樣水域的換熱量也會降低，從而導致溫度的降低。這種溫度的反應是相當準確的，為我們觀察和研究氣化生產提供了標志性的作用。當然還有一些其它的參數能夠說明渣口狀態，而且其變化會比水域溫度的變化更為及時，但是這些儀表參數并不在除渣系統，所以在這里不進行分析和闡述。

4 渣鎖斗研究

在V－1403泄壓時，如果其液位控制過高，最容易出現的就是泄壓帶水的現象，這種情況在正常環境溫度下并且少量帶水時會通過導淋和排水管線排出。但是如果環境溫度過低或泄壓大量帶水時則會導致V－1403泄壓不暢，從而無法順利排渣，同時液位過低時則更會造成渣池液位的大幅度波動，甚至觸發聯鎖跳車，因此V－1403的液位控制就成為了關鍵。

當V－1403下渣完成時會通過低壓水對其進行上水，殼牌煤氣化工藝所采用的是通過V－1403的液位對上水量進行控制，并且所控制的上水液位在90%左右。這種控制的優點就是較為直觀且容易操作，但是在V－1403內，渣水的濃度是相當高的，很容易發生液位計因堵塞而產生指示不準，特別是當環境氣溫在零下時更會產生儀表參數的漂移。這種現象在生產過程中是經常遇到的，并且加大了對液位控制的難度。于是我們利用上水時間對液位進行控制，并與液位控制上水進行對比找優。

在V－1403的上水流程中，低壓水泵P－3306為其提供低壓水。假設我們將要對V－1403上水到90%，則會列出一個簡單的計算公式：

T＝V×90%÷F

其中T為上水時間；V為V－1403的體積；F為P－3306出口的平均流量。

然而在實際生產過程中會遇到各種因素，比如，P－3306的流量與V－1403的液位同時發生指示不準的情況，這樣就要求操作人員具備較豐富的操作經驗。

5 撈渣系統

在V－1403泄至常壓后，排渣閥門打開，其中的煤渣和灰水被排入T－1401。在這部分的工藝中，殼牌煤氣化與一些其它煤氣化工藝所采用的撈渣系統都是大同小異，關鍵之處在于撈渣機的維護上。在這個工藝中只有一套撈渣系統，一旦出現撈渣機因過載跳車，就會使整個氣化生產陷入極為被動的局面，甚至被迫使整個氣化系統停車。那么應通過什么方式來減少撈渣機問題的發生呢？

首先，必須分析撈渣機過載跳車的原因。通過長期的生產經驗來看，其發生跳車的主要因素有兩個：（1）形成渣塊過大，損壞刮板；（2）形成渣塊過細，造成渣堆積卡死鏈條。

針對以上原因，我們進行了相應的技術改造和操作上的控制：

（1）通過加沖洗水對撈渣機鏈條進行沖洗，防止鏈條被卡；

（2）調節氧煤比和對破渣機油壓進行監控，防止形成過大的渣塊。

雖然在技術改造與控制操作指標后有效地防止了撈渣系統的跳車機率，但是一旦有意外發生，便是不可逆轉的，所以建議多設計一套撈渣系統，達到一開一備的目的。

6 總結

殼牌煤氣化這種新型的干粉加壓技術被引進國內后，形成遍地開花的狀態，其先進鮮明的技術特點也被各個生產廠家所認可。但是由于各地的自然環境不同等因素，在生產時所遇到的問題也不盡相同，所以技術方面的深入理解和一些因地而異的改造便成了我們現在所要解決的首要任務。

在以上對于除渣系統的分析中，我們闡述了一些生產中所遇到的問題以及解決方法，但很多方面還不夠完善，期待其他同行能夠對此系統提出更多的問題和處理方法以供我們學習和進步。

Brief Analysis of Slag Removal System in Shell Coal Gasification Process

CHANG Tie-nuo，ZHANG Li-nan，WANG Ben-xing

TQ 546

B

1671-9905（2011）06-0072-02

常鐵諾（1980-），男，2004年畢業于鄭州大學化學工程與工藝專業，主要從事Shell煤氣化技術工作。聯系方式；河南煤業化工集團中原大化公司甲醇事業部運行三部，電話：13525265013，E-mail：ximennuo＠163．com

2011-03-21