Shell粉煤氣化爐堵渣處理與研究

王峻

摘要：煤氣化技術在煤炭清潔中是一項關鍵技術，能將不易加工處置的固體煤轉變為氣體。Shell粉煤氣化工藝是目前較先進的煤氣化工藝之一，憑借優勢獲得業界青睞。但Shell粉煤氣化爐在運行中容易出現堵渣問題。本文剖析了Shell粉煤氣化堵渣原因，總結及分析堵渣帶來的危害，并對如何避免堵渣進行了探討，希望促使Shell粉煤氣化爐堵渣處理工作更好地開展。

關鍵詞：Shell；粉煤；氣化爐；堵渣

Shell粉煤氣化技術是煤氣化技術中較為典型的一項技術，憑借先進的工藝指標，在我國許多大規模的煤化工項目中均有使用，得到了業界青睞。但在具體運行中仍然產生了許多問題，其中堵渣現象較為突出，這在很大程度上影響裝置長周期運行的穩定性，造成了較大的經濟損失[1]。本文提出了有關解決方案，旨在維持裝置正常運行，降低堵渣發生概率。

1.渣量變化明顯

氣化爐排渣量在穩定狀態下能馬上指示渣系統皮帶秤，在負荷及撈渣機頻率不發生改變的條件下，撈渣機撈完爐渣時間十分穩定，查看爐渣曲線后便能作出判斷。送渣皮帶重量變化明顯，尤其是峰值顯著變高或變低，這表明其隱藏堵渣風險。

2.氣化爐和排渣罐壓差變低

如果V1402收集器連通V1403排渣罐，若V1402收集器錐底發生堵渣，相比V1401渣池和V1403排渣罐間靜壓差，V1301氣化爐與V1403排渣罐產生的壓差會顯著變低，且相差較大。系統在正常運行狀態時，渣口上下壓差十分接近，13PDI0065壓差值為負。渣口出現堵塞時，相比渣口下方壓力，上方壓力明顯較高。氣化爐渣口壓差在短時間內升高，產生較大波動，表明氣化爐發生堵塞，應通過合理提溫的方式作出處置。如還不能解決，需通過人工形式進行停車檢查。

3.循環水量變低

在供水泵未發生故障條件下，渣池循環水泵出口流量變得越來越小，且渣水循環系統補水量產生了顯著變化，這提示發生了堵渣。如果V1402收集器錐部發生堵渣，P1401渣池循環水泵大量開始減少，14FI0002噴淋水流量比之前有所減少。

4.渣收集器管表溫度變低

通常氣化爐落渣口發生堵渣時，渣池水溫變低，渣池液位也隨之發生變化。當渣池水溫降低，液位大范圍上升時，這提示爐內發生了垮渣。如果發生垮渣，比較熱的大渣塊掉入V1402，V1402渣收集器管表溫度馬上變高；但如果渣口變小，進到V1402的渣量變得越來越少，13PDI0065曲線波動越來越大，此情況可能是長時間低溫操作，O2/C未作出調整，未及時發現判斷處理渣口堵渣問題造成。

5.排渣罐壓力變化

如果V1403排渣罐錐部發生了堵塞，14PI0012的壓力在排渣時無法泄空，渣水在V1403錐部堵塞，下方T1401液位無明顯增高趨勢，14PI0012的壓力曲線異常。

6.撈渣機液位無變化

如果V1403排渣罐錐部發生堵塞，撈渣機T1401的液位14LI0007的曲線并無明顯的高低變化，會顯示呈直線。

1.渣口堵渣

當氣化爐操作溫度變低時，渣粘度日漸增大，流動性變差，積渣順著爐壁流向渣口，在渣口處聚積，渣口隨之變小，嚴重時可能堵塞嚴重。其原因是煤質短時間內發生變化，如灰熔點突然偏高、氣化爐發生漏水等情況。尤其是當氣化爐漏水時，漏進氣化爐的水吸收一些顯熱轉變成蒸氣，水蒸氣與爐中碳發生反應后會吸收大量的熱，使得氣化爐溫度極易變低，如果未適當提高氧煤比，長此以往，運行中極易發生渣口堵塞情況。

2.收集器錐部堵渣

低爐溫操作極易造成渣口堆積，當爐溫發生較大波動時，渣口的大渣塊就有可能瓦解，使得收集器錐部發生堵塞。高爐溫操作或者是灰熔點降低時，渣粘度開始變低，熔渣掉入渣池時，生成的液膜在爐中旋轉流場影響下而最終變成液絲，液膜與液絲在氣流擾動下，粘貼到渣裙，生成非常大的渣塊，受到爐溫波動影響，大渣塊垮落而引起堵塞。

3.排渣罐錐部堵渣

如果細渣與沒有反應充分的煤粉堆積到V1402收集器錐部，等渣排放到V1403后，排渣罐錐部也會發生類似的堵塞。

1. 渣屏氣帽上添加噴淋環式盤管

把陶制DN25 mm的盤管設置在氣化爐水冷壁壁籠底錐下方，盤管開小孔、噴水。在渣池內部分管上引出水源，這樣能保護氣化爐設備本體結構不受損害。在盤管噴出水幕作用下，使飛灰及渣末流到渣池，防止出現飛灰及渣滴的情況。此外，為使渣屏表面溫度降低或為讓渣屏與渣池氣帽位置的溫度降低，額外增加渣屏水冷壁噴嘴孔徑。

2. 減少出渣口直徑

一般來說，渣具有較強流動性，在氣體旋流夾帶下容易不斷堆積形成錐形渣屏刮渣現象。基于當前的氣化爐水冷壁壁籠底錐渣口，縮小其孔徑1/4便可獲得下述效果：底錐距渣口邊緣間距進一步增大，使氣化爐與渣池氣帽二者之前氣體的交換量變少，使渣池氣帽溫度變低[2]。

3.探究Shell粉煤氣化爐低溫操作模式

操作時，一些裝置使用了氣化爐相對低溫模式，這盡管降低了堵渣發生概率，但渣屏掛渣現象依然存在，并未切實得到解決，同時使得氣化爐碳轉化率開始變低。氣化爐相對低溫操作導致渣池循環水中細渣末增多，使得污水汽提和澄清單元承受壓力變大且會損壞系統水平衡。理想的控制狀態是維持渣池排渣的通暢、達到水冷壁“以渣抗渣”的效果、氣化爐碳轉化率高及出口有效氣成分在相對情況下越多越好。

氣化爐堵渣應做好提前預防工作，作出合理正確的判斷，采取合理有效的途徑，維持汽化爐運行的平穩[3]。僅僅依靠維持煤質來源的穩定，并不易維持排渣的順暢。科學合理地分析氣化爐堵渣情況，采取有效的應對方案，加強對煤種煤質的變化、灰熔點的變化、爐溫波動變化等的監控，做到早預防，及時判斷，避免氣化爐堵渣情況的出現，即便產生了堵渣，操作人員通過適當合理的調整措施便能進行處置，讓系統在短時間內趨于正常。技術人員總結和吸收操作經驗，必能克服上述問題，達到Shell粉煤氣化爐長期運轉目的。※

參考文獻：

[1] 劉鑫，康善嬌，劉衛兵，等.Shell氣化爐堵渣問題的探討[J].煤化工，2016 （1）：50-53.

[2] 程更新.Shell粉煤氣化爐堵渣問題探討[J].大氮肥，2013（2）：85-89.

[3] M Yu，W Shi.UNSMOOTH DEPRESSURIZATION IN SHELL COAL GASIFIER SLAG DISCHARGE TANK，ANALYSIS AND TREATMENT[J]. Large Scale Nitrogenous Fertilizer Industry，2016.