1、2023 年 第 2 期 化学工程与装备 2023 年 2 月 Chemical Engineering&Equipment 189 降低壳牌气化炉煤耗的措施 降低壳牌气化炉煤耗的措施 张皓然（晋能控股煤业集团广发化学工业有限公司，山西 大同 037008）摘 要：摘 要：为提高壳牌气化炉的运行效率，降低煤耗，本文通过对壳牌气化炉的激冷比,分析气化炉运行中存在的问题及其主要产生因素，煤烧嘴安装方式等进行优化分析，给予一定参考意见，目的是为实现节能降耗。本文主要探讨了壳牌气化炉的工艺流程、壳牌气化炉运行中存在的问题及原因分析、气化炉在运行中存在问题的解决措施、壳牌气化炉的整改效果，希望本文内容能
2、对相关领域提供一定帮助。同时希望相关企业能够提高节能消耗的意识，在生产和运行的过程中注意环保。关键词：关键词：气化炉激冷比；烧嘴水平度；运转效率；吨煤消耗 壳牌气化炉是我国煤气化工程中使用较多的装置，近几年较为常见的加工模式。壳牌气化炉主要是在高温、高压的条件下，煤气通过一系列的气化反应，在反应的工程中，将适量的原料煤在一定氧离子和蒸汽的作用下，进入气化炉中，通过一系列的物理、化学反应，完成煤气反应，得到想要的物质。这种壳牌气化炉的应用不仅能在一定程度上提高原料煤的利用率，减少煤废弃物，同时还能改变传统煤炭反应中碳离子转化率低的问题，在实际生产中，煤气化反应降低了氧离子的使用量，防止气化反应中
3、堵塞问题出现，进一步提高了生产效率，助力我国煤气化行业的快速发展。壳牌气化炉采用原料煤，利用合成气激冷、废锅合成技术，进一步提高了碳转化率和能量利用率，反应过程中耗氧低，生成有效的气体组分，成分高达 90%-93%，其优势较多。但在实际运行中，煤耗问题较为突出，为了解决这一问题，本文全面分析影响煤耗的主要影响因素，进一步实现煤气化过程中节能降耗的目标。本文主要从四个方面进行阐述，主要内容如下：1 壳牌气化炉的工艺流程 1 壳牌气化炉的工艺流程 图 1 煤气化装置工艺流程（示意）图 1 煤气化装置工艺流程（示意）壳牌气化炉是我国煤气化工程中的重要装置，其反应主要在高温、高压下进行作业，将煤粉、氧
4、气、蒸汽在高温高压环境下，加进气化炉，其反应在特定温度下进行挥发、反应、燃烧、裂解等物理、化学反应，整个反应过程时间较短，主要的工作原理是不断向气化炉内输入氧气，使得反应过程中碳进行充分燃烧，生成反应物，如含有一氧化碳、氢气等煤气。工艺流程如图 1 所示。原料煤在气化炉内与氧气、蒸汽进行反应，其反应环境的温度高达 1500-1700，其过程产生的液态炉渣经过水淬冷装置进入除渣环节。通过激冷气压缩机将合成气进行传输管换热，使得其温度可以降低到 700，再经过除灰、除湿后到达变换系统。通过除渣和湿洗后产生的废水，通过初步水处理工艺产生煤泥，同时将污水进行生化操作，将其外排。2 壳牌气化炉运行中存在
5、的问题及原因分析 2 壳牌气化炉运行中存在的问题及原因分析 2.1 气化炉在运行过程中存在的问题 在气化炉的运行过程中，在正常情况下，气化炉的运行负荷应控制在 19.0kg/s 以内，且气化炉的合成器流量不能超过 50kg/s，但当气化炉的冷气压缩机运行至 59kg/s 负荷时，气化炉的激冷比就会降低至 1.3kg/s，这也导致气化炉的激冷比比原设计的激冷比要低，在长期激冷比低下的情况下，就会造成气化炉的冷却器入口温度产生持续高温，煤质在长期高温的情况下就会产生黏性，导致在气化炉冷却器入口处经常出现积灰的现象，影响装置开车。为避免因冷却器入口处积灰，就会采用降炉温、降负荷的操作工序，但该操作会
6、导致气化炉装置产能达不到标准，消耗过高。经过长期的积累与调研，发现气化炉运行过程中主要存在的问题就是激冷比过低，这也导致出现连锁反应，气化炉内的各项机能都有所降低。在 2014 年的研究中也得到了证明，可以在气化炉中在增加一台冷气压缩机(图一黑色虚线处），从而提高气化炉的激冷比例，满足气化炉的产能要求。再增加一台激冷气器压缩机后也提高了新机组的设计能力，这也将原来气化炉的激冷比例上升 0.1%-0.2，气化炉的DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.02.086190 张皓然：降低壳牌气化炉煤耗的措施 冷却器入口温度也会有所降低，积灰现象也会减少。其次，用根据气化炉的实际运行
7、状况，合理的调整汽包蒸汽产量，在原来产量的基础上提高 0.4kg/s，并在原有气化炉产生的负荷上提高 0.5Kg/s，但最高不能超过 19.7kg/s，同时气化炉的合成气量也会控制在 50kg/s，激冷比例上升至最高(1.5）。随着气化炉内部运行的提高，也会促进粗煤气产量的提高，并超过原设计值 6000m3/h；合成氨产量高达1700t/d，这也是气化炉自开车以来最高记录。在气化炉中增加了一台激冷器压缩机后，一定程度上解决了气化炉中存在的一些问题。气化炉在 2015 年 1-6 月份运行过程中，气化炉的消耗指标较往年降低了许多，也是自气化炉装置以开车以来消耗最低的时期。表一是气化炉2013 年
8、-2015 年的消耗对比图。表一证明，提高气化炉的激冷比例能够有效降低煤消耗。表 1 气化炉 1000m表 1 气化炉 1000m3 3有效气煤耗对比有效气煤耗对比 2013 年 2014 年 2015 年 1-6 月 0.664 0.635 0.590 在气化炉的运行过程中，会定期对其进行检修，在 2015年 6 月 19 日检修过程中发现气化炉的煤烧嘴出现了裂纹现象，其原因是因使用寿命已过期，命其全部更换。检修五天后气化炉正常运行，在同一时间内发现煤腻产量与煤耗上与2015 年上半年的差异输出较大。2.2 气化炉在运行过程存在问题的主要原因 表二表明，2015 年上半年的煤耗量比 2015
9、 年的下半年煤耗量要高出许多，煤泥量在原有的基础上也提高了 100-150，其产量差异是在 2015 年 7 月中期发现的。经过研究表明，导致这方面的主要原因可能是 2015 年 6 月 19 日检修的四个煤烧嘴，经过再次检修确认更换的煤烧嘴质量良好，最可能的产生原因就是安装操作上出现问题。此后，在 2016 年检测时着重对气化炉煤烧嘴的安装操作上进行检测，将气化炉的排渣口平面中心点作为检测标准，在煤烧嘴中心处拉直线形成目标水平面:将水平面拉直确定后，再计算煤烧嘴烧偏角形成的四边形角度，根据计算结果做内切圆盘，圆盘切置完成后放置目标水平面上，且要与气化炉排查口平面中心点相吻合。而后测量气化炉没
10、烧嘴水平度。表 2 气化炉煤烧嘴水平度测量结果 mm 表 2 气化炉煤烧嘴水平度测量结果 mm 1#烧嘴 2#烧嘴 3#烧嘴 4#烧嘴 20 26 24 16 表三表明，在 2015 年 6 月更换的四个煤烧嘴水平度参差不齐，这也是导致气化炉运行过程中出现一些问题的主要原因。如:消耗过高、煤泥量过大等问题。3 气化炉在运行中存在问题的解决措施 3 气化炉在运行中存在问题的解决措施 在确定了气化炉存在问题的产生原因后，应提高气化炉煤烧嘴的水平度，准备气化炉煤烧嘴的更换工作，并在 2016年重新更换四个煤烧嘴，并确定各个煤烧嘴的水平度保持一致。安装完成后再次进行检测，避免出现问题。通过对比会发现调
11、整后没烧嘴的水平都基本保持一致，差距逐渐缩小。4 壳牌气化炉的整改效果 4 壳牌气化炉的整改效果 在 2016 年大修完成后气化炉装置正常运行。当气化炉的负荷量达到增高时，气化炉的氧煤比值就会上升至0.830，但在 2016 年 7 月时就发生了转变，从原来的 0.830降低到了 0.780，煤泥产量下降了百分之 40-60。在气化炉煤烧嘴水平度达到一致后，煤烧嘴的运行效果也达到了预期值。5 结束语 5 结束语 通过以上我们可知：在气化炉中新增加一台激冷气压缩机，会大大提高气化炉的激冷比例，同时高激冷比也一定程度上解决了壳牌气化炉冷却器入口处积灰的现象，降低了气化炉的消耗量，解决了气化炉装置的
12、负荷问题，这也是企业做到高收入、低消耗的主要途径。气化炉煤烧嘴水平度参差不齐，会导致气化炉产生大量消耗，尤其是煤消耗量会逐渐增加，因此应提高气化炉没烧嘴的安装水平，确保壳牌气化炉装置稳定运行。本文主要讲述的是关于壳牌气化炉煤耗的措施探讨，其中对壳牌气化炉的工艺流程进行了阐述，并分析了气化炉运行过程中存在的问题及主要原因，并提出了相关的解决措施，且赘述了一些问题整改后的呈现效果。本文主要探讨了壳牌气化炉的工艺流程、壳牌气化炉运行中存在的问题及原因分析、气化炉在运行中存在问题的解决措施、壳牌气化炉的整改效果，希望本文内容能对相关领域提供一定的理论依据，同时希望壳牌气化炉在未来有更大的发展空间，同时
13、相关企业要注意气化炉的节能消耗问题。参考文献 参考文献 1 王志刚,白进,马晓贝,等.共磨对配煤煤粉颗粒组成分布的影响J.煤炭技术,2018(11):339-341.2 刘淑琴,牛茂斐,等.煤炭地下气化特征污染物迁移行为探测J.煤炭学报,2018(9):2618-2624.3 樊君谊,张飞龙.德士古气化炉带水问题探讨J.天然气化工(C1 化学与化工),2018(3):74-77.4 Chang Yaping.Influence of coal type and coal quality change of coal blending on working condition of Shell
14、Gasifier and process adjustment measuresJ.Coal and chemical industry,2017(8):120-122.5 Yuan Dong,Liu Wenjie.Installation method of Shell pulverized coal burner and factors affecting installation accuracyJ.Chemical engineering and equipment,2017(4):140-142.6 Wang Geng,Shi Yun.Common problems of burner cover of Shell pulverized coal gasifierJ.Soda ash industry,2016(1):39-41.