四喷嘴水煤浆气化炉温度的控制

四喷嘴水煤浆气化炉温度的控制

陈靖

兖矿鲁南化工有限公司山东滕州277599

摘要：四个喷嘴水煤浆气化炉四将布置在同一水平面燃烧器煤泥和氧气在一定比例进入气化炉，德士古气化炉，流场是非常不同的，反应物在炉长时间，导致整个炉等温反应器，上部和下部温度50℃。炉内分布有四对高温热电偶，用以指示气化炉内的温度。在此基础上，主要讨论了四喷嘴水煤浆气化炉的温度控制问题。

关键词：四个喷嘴；水煤浆气化炉；温度控制

1、确定气化炉的操作温度

CWS和氧气按一定比例进入气化炉。在煤种保持不变的条件下，氧煤比与炉温有一定的对应关系。当氧气流量恒定时，煤泥浓度降低，气化炉温度呈上升趋势，反之呈下降趋势。当煤泥浓度恒定时，氧气流量增大，气化炉温度升高，反之亦然。不同的温度对应不同的气体成分，尤其是甲烷，这是最敏感的。热电偶正常时，应及时绘制相应的甲烷含量与温度关系曲线，并根据工艺指标的变化及时调整气化炉。

之前确定气化炉操作温度在煤灰熔点+50℃，但近年来，由于煤炭原料供应短缺，一些原料煤供应商添加其他高灰熔点煤气化炉稳定运行的限制。为了保证气化炉的运行稳定，基本以灰分的粘温特性作为确定运行温度的前提，并结合煤浆灰分的熔点进行确定。为了延长耐火砖的使用寿命，气化炉的运行温度不宜过高，在液渣排放条件下，应尽量保持较低的运行温度。

2、气化炉运行温度因素

2.1各类煤引起的温度变化

气化炉温度是直接反映气化炉运行是否正常的重要参数之一。因为每个组件在气化炉在1350~1500℃下可以获得理想的转化率，和稳定的温度可以大大提高耐火砖的使用寿命是昂贵的。气化炉的温度是通过高温热电偶插入炉膛的室，如果气化炉的运行温度大于1350℃或更高，将导致高温热电偶测量值漂移和温度越高，漂移的更严重。因此，应选择合适的运行温度，以保证气化炉的正常运行。

气化炉的运行温度是根据煤灰的粘温特性确定的。渣的粘度在理论上控制在3~25Pa•s，实际粘度一般控制在10Pa•s左右。粘度小于3Pa•s时，对燃烧器和耐火砖的使用寿命影响较大。炉温高，炉渣粘度低。炉渣口膨胀后，温度下降过快。当粘度大于25Pa•s时，容易堵塞渣口。在25Pa•s时，温度的小变化会引起粘度的大变化。对于四喷嘴CWS气化炉来说，高温区位于燃烧器口，加入氧气将炉渣加热，如果处理不好，会导致炉拱温度过高。

2.2氧纯度的变化导致炉温的波动

日常生产中氧气纯度的波动非常小，这种波动实际上改变了氧原子与碳原子的比例，最终导致炉温的波动。2012年9月16日，GSM接班后控制显示CH4含量10-6、1100xTE1207显示炉内温度1250℃，气化炉的工作状态是正常的。18：00控制室显示气化炉炉温呈逐渐下降趋势，CH4含量呈逐渐上升趋势，上升速度非常快。此时，空分的氧纯度呈现逐渐下降的趋势，没有恢复的迹象。为了达到理想的工艺指标，控制室还在继续增加氧气流量。19：00空气馏分的氧纯度低于在线分析的下限，无法显示实际的氧纯度。在线分析表明，甲烷含量仍呈上升趋势，炉温继续下降。

2.3未见高压浆泵单缸

高压浆泵单缸不存在以下现象：

（1）压差变小甚至为零；

（2）浆液泵电流迅速下降，说明没有观察到，或进气管道堵塞，或进气单向阀卡死不能关闭；

（3）如果当前的泥浆泵开始时变化不明显，但系统的压力下降缓慢，和当前的泥浆泵压力也慢慢下降，这表明出口单向阀是困，不能关闭；

（4）浆液泵电流明显增大，出口单向阀无法打开；

（5）料浆流量计液滴；

（6）进口压力为负值。

驱动液体泄漏的现象类似泥浆泵单缸不看看，但是当单缸不看看泥浆泵电流下降速度是0.5h25，当驱动液体漏浆泵电流下降速度是大约0.5h10a；同时，煤泥泵压力波动趋势也有所不同。单筒不抬时，煤浆泵燃烧器压差波动较大，最大可达0.3mpa，而驱动液泄漏仅为0.2mpa，波动不太频繁，且有下降趋势。

2.4料浆浓度的降低导致炉温的波动

料浆浓度的波动是引起炉膛温度变化的最常见原因。当煤泥浓度降低时，气化炉温度呈现逐渐下降的趋势，下降速度远小于氧纯度下降的速度。当煤泥浓度下降时，气化炉温度响应相对较慢，最敏感的是气体成分，尤其是甲烷含量，会先发生变化。料浆浓度允许有0.5%的偏差，这对于气化炉来说是非常小的。一般情况下，8小时内甲烷含量的变化趋势可以清楚地反映出浆液浓度的变化。根据甲烷含量变化趋势可知，在当前煤种不变的情况下，煤泥浓度降低。

3、从炉渣样品判断炉况

启动初期根据高温热电偶的指示判断气化炉的运行状态，但后期系统已经烧坏，此时只能通过炉渣样等间接方法判断炉温。正常情况下，炉渣粒径约为5mm，表面光滑均匀，灰分适中，适宜占炉渣总含量的50%以上。

（1）炉渣细多，灰分多，但无拉丝现象，说明炉温高，炉渣流动性好，操作温度可适当降低。

（2）炉渣较细，呈黄绿色，分析铬含量较高，可适当降低气化炉运行温度。

（3）拉丝现象和炉渣量适中，说明炉渣流动性差，炉口堵塞，炉渣颗粒不规则。因此，应适当提高气化炉的运行温度。

（4）细丝如岩棉，没有形成渣块或渣粒，且数量过多，说明渣口或下水管堵塞严重，应减轻负荷或停止处理。

（5）炉渣颗粒出现粗粒，有少量小块，形状不是很规则，炉渣量合适，说明炉温低，流动性差，应提高炉温操作。

（6）粗晶粒明显增多，出现较大的渣块和渣块，形状不规则，说明炉温较低，炉温处理渣应提高。

（7）炉渣中有块状或丝状，炉渣量适中。分析结果表明，炉渣中碳含量高，说明燃烧器雾化效果差或存在局部喷淋现象，导致气化不完全。

（8）炉渣量过大，说明煤灰含量较高。应注意提高炉温或减少系统负荷，加强运行。如果添加量过小，可能会出现天幕渣，可以通过反吹碎渣机进行处理。实际运行中应根据渣样、DCS运行指示、浆液浓度、煤质分析等进行处理。

4、尾注

水煤浆气化炉的温度控制是整个气化炉长周期运行的关键。只有将温度控制在合理范围内，才能延长气化炉耐火砖的使用寿命，保证系统的长周期运行。

参考文献：

[1]李朋，于庆波，杜文亚等.熔融床煤气化技术研究现状[J].冶金能源，2010，29（2）：49-53.

[2]许华，赵德盛，于晓秋等.煤气化技术的发展与应用[J].辽宁化工，2012，41（2）：181-183.