航天炉渣口堵渣原因分析及处理措施
摘要：气化炉渣口堵渣是生产过程中经常遇到的异常状况对气化炉的安全稳定运行影响较大。根据航天炉的实际运行经验及渣口堵渣的实际处理方法研究引起渣口堵渣的原因及相应的处理措施对航天炉粉煤加压气化装置的安全稳定运行有一定的指导意义。 微生物过滤器
关键词：航天炉；渣口压差；黏温特性；堵渣；处理措施移通智能手机河南某化工企业气化装置采用HT-L航天炉粉煤气化工艺该技术是由中国航天科技集团公司下属航天长征化学工程股份有限公司拥有的专利技术吸收了当今世界先进煤气化技术的优点采用“粉煤+水激冷”流程自主研发了气化炉、气化燃烧器等关键设备形成了具有自主知识产权的煤气化成套技术。但在气化装置运行过程中由于多种原因出现多次渣口堵渣的异常状况结合企业的实际操作经验对渣口堵渣的原因及处理措施进行探讨。
1渣口压差介绍太阳能风扇帽
气化炉渣口压差是指气化炉炉膛压力（17PA1068）与气化炉合成气出口压力（17PIA1009）之间的差值（17PDIA1054）。渣口压差是气化炉控制中的一个重要指标是监测渣口是否堵渣的重要参数。气化炉满负荷运行时（氧量30000Nm3/h）渣口压差在25～35kPa之间。在生产过程中由于多方面原因渣口压差会经常性发生
波动渣口压差最大值会超过200kPa从而严重影响到气化炉的正常运行。针式吸盘
渣口压差测量值由三部分组成；
①渣口部位的压降：该部位的压差是实际渣口压差就是渣口上部燃烧室与渣口下部的激冷室之间的压差在正常情况下此部分压差小于5kPa。
②合成气穿过激冷室水浴的流阻：该流阻近似等于激冷室液位产生的压差正常情况下该部分压差占渣口压差显示值的主要部分。
③合成气出气化炉通道的压降：在负荷一定情况下该压差由合成气在设备内部通道的阻力决定通常情况下是固定不变的。
2渣口压差波动原因及处理措施
①气化炉负荷调整速率过快燃烧室中产生的合成气气量变化较快致使燃烧室压力与后续压力的压差波动从而造成渣口压差显示值波动。对于这种情况渣口压差显示值与气化炉的负荷成正比渣口压差波动值一般在5kPa以内负荷稳定后渣口压差就恢复正常。
车头时距②激冷室液位波动较大造成渣口压差显示值波动：激冷室液位压差是渣口压差显示值组成的一部分由
于激冷水流量波动、激冷室带水严重、激冷室积渣、操作不当等原因造成激冷室液位的波动渣口压差显示值也会跟随波动。激冷室液位的控制对气化炉运行至关重要激冷室液位是气化炉运行的重要工艺参数在检修过
程中对激冷水系统要严格控制检修质量保证该系统清洁通畅、稳定可靠。
③测量仪表失效：气化炉上使用的渣口压差测量值不是渣口压差的实际值对于渣口堵塞判断有一定的影响有可能造成判断失误或者延误处理。可根据气化炉压力和气化炉合成气出口压力计算压差值。
④渣口处轻微堵渣造成渣口压差波动：主要原因是气化炉操作过程中氧煤比调节不合适、煤质变化分析数据不及时、气化炉操作温度过低、原料煤质操作窗口较小等原因。一般通过适当提高气化炉操作温度就可以处理该状况。气化炉渣口压差波动长时间处理不了造成堵塞的情况将在下文进行介绍。
3渣口堵渣的表现和原因分析
3.1渣口堵渣的表现有以下现象
气化炉渣口压差长时间波动并且有不断上涨的趋势；合成气中甲烷含量没有变化但是二氧化碳含量呈现持续下降趋势并且提高氧煤比操作二氧化碳含量没有明显上升趋势；粗渣中有大渣块出现并且伴有玻璃丝渣；破渣机油压有不同程度的波动。以上现象有三个同时出现就可以判断为渣口堵塞。
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3.2渣口堵渣的原因
①气化炉氧煤比控制不当长时间处于低温操作粉煤灰大部分没有熔化只有少量熔渣顺着渣层下流。在锥形渣口部位温度较低一部分熔渣在锥形渣口处黏度变大流动性变差并且合成气中夹带
的大量没有熔化的粉煤在此处凝结。长时间运行后在锥形部位出现了大量的堵渣并进一步延伸至渣口部位形成渣口堵渣。因为正常情况下渣口尺寸要大于气化炉出口合成气管道内径渣口没有节流效果所以当渣口初期开始堵塞缩小时渣口压差测量值基本没有变化。当渣口继续堵塞后渣口尺寸逐步缩小当渣口起到节流作用后渣口压差就会明显增大但是此时渣口堵渣就比较严重了这也是渣口堵塞较难早期发现不能及早处理的原因。
②煤质波动较大黏温特性曲线操作窗口较小的原因。航天炉属于气流床气化技术液态排渣煤灰的黏温特性曲线是气化炉操作的重要依据。气化炉液态排渣要求灰渣的黏度应在5～25Pa·s灰渣在此范围对应的温度范围称为操作窗口一般气化炉适宜煤种的操作窗口应该大于100℃。煤的灰渣黏度为25Pa·s时对应的温度称为临界温度气化炉的操作温度应该远离临界温度气化炉在正常操作过程中一般要求操作温度高于灰熔点50～100℃。如果所用煤种操作窗口较小操作稍有偏差就会造成渣口堵渣。
③烧嘴物料通道异常造成气化炉内部反应流场破坏。烧嘴的核心目的是把氧气和粉煤加速进入到气化炉在气化炉内部形成流场使氧气和粉煤快速充分反应。流场的合理性决定了气化转化率和效率烧嘴的
结构在气化炉反应流场形成中占主导地位。烧嘴粉煤通道长时间运行磨损通道中粉煤流速下降火焰上移下部温度变低渣口位置熔渣流动性逐渐变差造成渣口堵渣；烧嘴粉煤通道有异物堵塞造成粉煤分布不均粉煤进入气化炉后在反应流场中有些
区域氧煤比高有些区域较低最终混合形成流动性较差的熔渣堵塞渣口。一般烧嘴通道内部堵塞的异物为原料煤中的纤维、塑料以及粉煤输送设备中的烧结金属破裂碎片或者内件固定用的螺栓螺母等；另外烧嘴氧气通道的旋流角度选择对流场影响也较大氧气喷出烧嘴的流速在70m/s左右粉煤喷出烧嘴的流速在15m/s左右氧气的速度远远高于粉煤的速度氧气旋流角度对流场的影响高于粉煤的影响。氧气旋流角度较大则流场反应不充分如果氧气旋流角度过小则会使火焰上移上部气化炉炉膛超温致使操作人员降低氧煤比而下部温度偏低熔渣黏度变大容易堵塞渣口。所以选择一种经过广泛實际运行验证的烧嘴对气化炉的稳定运行至关重要。
④水冷壁盘管泄漏造成熔渣凝固堵塞渣口。航天气化炉水冷壁采用盘管结构盘管外壁向火侧涂有5mm左右厚度的耐火料耐火料外层又有固渣层这些保护措施目的都是为了保护盘管。如果原始开车过程中初始渣层熔点低、渣层蓬松在后期运行过程中渣层就会脱落尤其在气化炉炉膛中上部高温区更明显。渣层脱落后耐火料在气流冲刷下盘管会暴露出来造成盘管出现裂纹甚至烧穿。一般控制盘管内部循环锅炉水压力比气化炉炉膛压力高0.8MPa左右所以盘管泄漏后盘管内部的锅炉水就进入到炉膛内部。锅炉水温度在270℃左右炉膛温度在1300℃以上锅炉水进入炉膛后形成激冷液态渣在盘管泄漏部位大量
凝固尤其是渣口盘管泄漏后引起渣口堵塞较为常见。
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