,__#_，丨丨丨 DOI ：10. 16525/j . cnki . cnl 4-1109/tq . 2018. 04. 41
总第
176期
山
西
化
工
Total 1762018 年第
4 期
SHANXI CHEMICAL INDUSTRY
No. 4, 2018
姜杨
(同煤广发化学工业有限公司，山西大同
037000)
摘要：对売牌煤气化系统具体运行状况进行了分析，指出了売牌煤气化装置灰渣残碳量高的具体原因， 通过提升反应温度值以及压力值、保证煤线计量精确性、增设氧气预热装置等措施，进一步提升了燃烧 效率与气化效率，确保灰渣中残碳量有所减少。
关键词：売牌煤气化；残碳量；策略中图分类号:
TQ 545
文献标识码:A
文章编号：1004-7050 (2018) 04-0117-03
引言
在高温以及高压的条件之下，煤粉、氧气和较少 的蒸汽在特定压力条件下被输送至气化炉装置之 中，并且在非常短时间之内提升温度以脱出煤粉中 的挥发分，完成裂解、燃烧以及转化等反应。因为气 化炉装置中温度相对较高，所以，当有氧气存在时， 煤粉中的碳以及挥发分等主要是发生燃烧反应，当 氧气全部消耗完以后，发生碳转化反应，此阶段也是 气化阶段，所得产物主要为CO 气体与H 2气体。若 灰渣之中的残碳量相对较多，说明较多的碳未能进 行气化反应，这样不仅导致大量资源被浪费，也使得 CO 气体以及H 2气体产物数量有所减少，会给企业 带来一定的经济损失。
1壳牌煤气化系统具体运行状况分析
1.1灰渣残碳量高
我公司煤气化系统于2014年9月份开车运行， 在2015年4月正式投产使用。在壳牌煤气化装置 运行时一^直存在灰瘡残炭量尚的冋题，灰分之中的 残碳量高达16. 5%，而渣分之中的残碳量高达3. 9%，远远超出了残碳量设计值。因为灰渣之中残 碳量相对较高，导致系统运行中气化效率和碳转化 率相对较低，使得系统运行过程中成本投入相对较 高，同时，灰渣里面残碳量对火炬装置同样造成了不 利影响，导致系统运行的安全隐患有所增加。另外， 没有进行碳转化反应的这些残碳会吸附在过滤装置
收稿日期：2018-07-03
作者简介：姜杨，男，1989年出生，毕业于吕梁学院化学工程与工 艺专业，助理工程师，现从事壳牌气化炉工艺工作。
滤芯之上，使得过滤装置的压差有所增加，而且也明 显减少了滤芯的使用寿命。一些粒径小于3 的 煤粉颗粒会进入到湿洗系统之中，导致水处理系统 负荷进一步增加。针对煤气化装置中灰渣残碳量进 行取样分析，得出结果如表1所示。
表1煤气化炉装置总灰渣残碳量抽样测试数据
编号
取样测试时间
渣中残碳量/%
灰中残碳量/%
12015-04-20 2.815. 822015-04-26 2. 612.432015-05-021.88. 642015-05-083.210.852015-05-143. 913. 962015-05-20 2.716. 572015-05-26
3.4
10. 7
1.2
煤种分析
现阶段，由于受到受到各种因素的影响，我公司
壳牌煤气化系统运行中所使用的原料煤为较为劣质
的褐煤，煤质分析具体数据如表2所示。
表
2
煤质分析数据
检测项目
原料煤设计值煤质可接受范围
实际煤质
收到基水分质量分数/%34.0/32.7高位发热量/
M J
.
kg 一1
23.0/17.7收到基灰分质量分数/%11.0<1331.2灰分/
A
1203质量分数/%
3.0
>2
汽化炉
2.6
通过上述数据能够看出，在壳牌煤气化系统中 实际使用的煤质和原料煤设计值存在相对大差异，实 际使用煤种发热量相对较低，而且含灰量相对较高。
2壳牌煤气化装置灰渣残碳量高的具
体原因
在2015年壳牌煤气化系统运行时存在灰渣残
碳量较高的问题，其中主要原因包含以下几点。
• 118•山西化工
sxhxgy@163第38卷
2.1气化炉炉膛温度较低
由于炉膛中温度相对较低，导致很多碳没有发 生转化反应，使得灰渣之中碳含量相对较高。系统 运行时激冷比为1: 1，废热锅炉装置的入口温度仅仅为550 °C〜580 °C左右，但是气化炉炉膛的设计温度
为650 °C左右，而且在初合成气体之中二氧化 碳气体所占比例仅仅不足5%，而其设计值为10%，说明了气化炉的炉膛温度相对较低，导致气化反应不完全，使得灰渣中残碳量增加。另外，渣层也非常 厚，厚度值可达5cm左右，也从侧面证明了气化炉 炉膛中的温度相对较低，导致煤粉不能完全反应，从 而使灰渣中残碳量较高[1]。
2.2煤粉计量不精确
在壳牌煤气化系统运行过程中，最为关键的是 应当严格控制氧煤比例，以确保气化炉装置之中的 温度以及合成气成分的有效控制，保证以液态形式 完成排渣工作。在对氧煤比进行控制时，其是在维持输送至气化炉炉膛之中氧气量固定情况下，采取 调节煤粉数量的方法控制氧煤比，以对反应深度进行调节，确保气化炉装置中炉膛温度适宜，并保证气 化效率得以提升。氧气的计量相对来说较易控制，也较为准确，不过，在进行煤粉计量过程中却存在较大误差，这将严重影响到炉膛温度以及煤气化效率[2]。
因为气化炉装置中烧嘴部件和径向的夹角值是 4°，当煤粉颗粒经由一定的压力喷射到气化炉装置 中，会受到高速氧化剂剪切以及雾化作用，从而出现交叉状的射流，最后以锥形射流形式逐渐朝着气化 炉炉膛中心位置扩散，并且在中心形成切圆，烧嘴的 根部位置会形成回流，这样更加有利于煤粉发生稳定的着火与燃烧，烧嘴分布示意图如图1所示。
90°
在我公司壳牌煤气化系统运行过程中，煤管中 煤粉输送速率远远超出7 m/s，导致煤粉停留时间 相对较小，煤粉无法充分反应，而且炉膛之中反应介质速度场存在不均匀分布的问题，使得煤粉无法充 分燃烧，煤粉气化的效率较低。在停炉查看之后发 现，烧嘴部件的下方位置渣层厚度存在不均匀现象。
2.3烧嘴运行不够稳定
在壳牌煤气化系统之中，气化炉装置的烧嘴呈 水平对称分布，这样能够确保煤粉以螺旋状上升，使 得煤粉能够更为充分的燃烧。然而，2015年我公司 壳牌煤气化系统中气化炉烧嘴的同时在线率却相对较低，使得炉膛之中气流出现不均匀的问题，存在严重的偏流现象，导致煤粉燃烧不够均匀，使灰渣中残碳量较高[3]。
2.4氧气温度偏低
我公司运行的壳牌气化炉系统设计进炉氧气温 度为180 °C，但是，在壳牌煤气化系统运行过程中却 未能加设氧气预热装置，使得火焰的中心温度偏高，导致气化炉中其余部位温度也相对较低，灰渣之中 的残碳量也会随之增加。另外，由于氧气温度偏低，使得实际氧煤比出现偏低的问题。
3煤气化装置灰渣残碳量高的解决措施3.1提升反应的温度值以及压力值
通过有效提升氧煤比能够显著增加气化炉炉膛 之中温度值，从而加快煤气化反应的速率，以有利于 正反应顺利进行。通过提升氧煤比还能够有效增加 废气锅炉入口位置的烟气温度，会使得蒸汽产量有 所增加。另外，通过提升气化炉装置压力值同样能 够推动气化反应的进行，确保碳转化率进一步增加，气化反应的效率也会得到改善，从而使得灰渣中残碳量所有降低。
3.2保证煤线计量的精确性
重新对煤循环进行调整，确保全部煤线输送至 气化炉中的燃煤数量保持一致，同时确保气化炉装 置之中气流场能够保持均匀，精确控制单烧嘴氧煤 比，使全部煤线均投入生产，保证负荷的一致性。这样便能够保证气化炉装置之中气流保持稳定，从而 使煤粉能够和氧气更为充分接触，有利于燃烧效率 和气化效率的进一步提升，从而确保灰渣中残碳量 有所减少。
3.3增设氧气预热装置
通过增设氧气预热装置能够有效避免烧嘴部件 发生腐蚀，确保烧嘴使用寿命显著增加，同时促使气 化炉装置中反应温度的进一步提高，从而保证实际 进入到气化炉之中的氧气量更为
精准。
2018年第4期姜杨：壳牌煤气化装置灰渣残碳量高的原因分析与解决措施•
119•
4壳牌煤气化装置改造之后效果分析
在经过上述各项技术措施改造之后，壳牌煤气 化系统中气化炉装置的灰渣残碳量显著减少，达到 了设计要求，后期经过测试得出灰中残碳量均小于 2%，渣中残碳量均小于1%，具体测量数据如表3所示。
表3煤气化炉装置改造之后总灰渣残碳量抽样测试数据编号取样测试时间渣中残碳量/%灰中残碳量/% 12015-08-030.71.7
22015-08-090.51.3
32015-08-150.80.5
42015-08-210.30.8
52015-08-270.71.5
62015-09-030. 61.3
72015-09-090.30.65结语
结合我公司壳牌煤气化系统的具体运行状况，针对壳牌煤气化系统运行中存在的灰渣残碳量高这
一问题加以深入分析与探讨，同时制定了相应的措 施，确保灰渣残碳量最终达到了设计要求，系统中灰 份的残碳量控制在2%之内，渣份的残碳量控制在 1%之内。通过上述技术改造，不仅有效节约了煤炭 资源，还能确保壳牌煤气化系统更加安全与稳定的 运行，同时拥有极为显著的经济效益以及社会效益。参考文献：
[1]刘伟.壳牌煤气化工艺的可靠性分析和设计□].化肥
设计，2017,55(5):29-33.
[2]尚杰峰.气化煤质特性指标的检测对壳牌煤气化装置
稳定运行的影响[J].当代化工，2012,41(8):837-840. [3]张猛.循环流化床锅炉飞灰残碳量的控制[J].山西化
工，2017,37(1):68-69.
Cause analysis and countermeasures for high carbon
residue in ash of Shell coal gasification plant
JIANG Yang
(Datong Guangfa Chemical Industry Co. , Ltd. , Datong Shanxi 037000, China)
Abstract ：The specific operation status of the Shell coal gasification system i s analyzed.The specific reasons for the high amount of residual carbon in the Shell coal gasification unit are pointed out.The combustion efficiency and gasification efficiency are further improved by raising the reaction temperature value and pressure value,ensuring the measurement accuracy of the coal line and adding the oxygen preheating device.The amount of residual carbon in the slag i s reduced.
Key words：Shell coal gasification；carbon residue；strategy
《山西化工》投稿须知
1文题应简洁、明确，限20字以内，行文叙述清晰，主题突出，逻辑严谨，数据可靠，量和单位及其符号 应执行国际标准。作者署名要符合GB-7713的有关规定。
2 来稿需提供中、英文摘要和关键词，要求中文摘要300字左右，关键词3个〜8个，并请将篇名和作 者单位也译成英文。
3 本刊对承担国家和行业以及省重点攻关项目的论文优先发表，来稿时请予注明。
4参考文献按文中出现的先后排序，其著录格式应符合国际标准要求。
5本刊严格执行《中华人民共和国著作权法》的有关规定。来稿文责自负。若不同意删改，请注明。
6本刊为国内外公开发行，务请注意保密问题。
7 来稿请附作者简介：姓名、出生年月、职称、学历学位、何年何月毕业何校、主要成就、现从事主要技术工作及详细通讯地址、、邮编、E-mail。
8 欢迎通过投稿。如采用打印件，务请附带电子版。
9来稿请寄：太原市坡子街16号山西省无线电管理局三层，邮编：030009。
10 E-mail：sxhgbjb@ 126. com, sxhxgy@163
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议