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机电工程师
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气化炉渣口堵? 渣口堵现象和危害 在气化操作中,有时由于煤质的变动和多元料浆浓度的变化,有时因为供氧的增加,甚至因为高压煤浆泵打量不正常,烧嘴偏喷等干扰炉温的稳定,经常出现炉温短时间内急剧增长,操作温度从正常的 1300 ℃ 左右蹿升超过 1400 ℃ ,有时甚至超过 1500 、 1600 ℃ ,直至烧坏热电偶,这也是气化炉热偶通常只能使用 1 ~ 2 周的原因。伴随温度变化的是气化炉与激冷室压差显示 pdi31306 变化。正常情况下操作稳定时, pdi31306 为 20 ~ 30 kpa 或在上下范围内波动,当炉温蹿升并超过某一值时(由灰熔点决定), pdi31306 显示值在数分钟紧跟着增长起来,严重时直接涨至显示高限,并使得从燃烧室排出的灰渣减少从而使锁渣斗收渣曲线发生变化。长期低温下运行的气化炉积渣,在合成气的作用下缓慢聚集,迫使渣口收缩时也会导致渣口堵;另一个极端情况是破渣机上面发生渣 “ 架桥 ” ,长时间处理不掉,造成渣在下降管内堆积,显示气化炉压差增大。 渣口堵时显著变化的是合成气成分,我厂设计正常情况下合成气中有效其成分约占 78% ,其中, h2 34.3 %、 co 43.4 %, co2 含量为 21.5 %。当渣口聚堵时,可以通过在线分析数据观察到 co 含量上升, ch4 含量上升, co2 含量下降。当症状稍微缓和或渣口稍大后, co 、 ch4 含量出现下降,同时 co2 含量上升。根据气化炉内主要反应,该过程可以理解为,由于炉温升高渣口收缩,致使煤的裂解反应( cmhnsr→ ( n/4 - r/2 ) ch4 +( m - n/4 + r/2 ) c + rh2s - q )增加, ch4 含量上升;同时,高温有利于 co2 还原反应( c + co2→2co - q )和非均相水煤气反应( c + h2o→h2 + co - q ), co 含量上升, co2 含量下降。随着问题的缓解,系统反应温度降低,反应恢复到之前的状态,合成气相关组分含量恢复正常,所以处理完整个渣口堵问题后,合成气分析曲线表现为 ch4 、 co 同步先波峰再波谷的趋势, co2 则是先波谷再波峰的曲线。另外,当气化炉压差增大渣口堵时,中控可以监测到捞渣机电流持续偏低,现场检查渣型渣量均有异常:渣量减少,渣有明显拉丝现象。综合上述现象,控制人员应该结合渣口堵发生的机理判断、处理。 3 渣口堵的原因分析 发生渣口堵有两种情况:一是长期低温操作,渣流动性差积累较多,在渣口越积越多,逐渐使得渣口缩小;一是炉温超过合理的操作温度,即远超过原料煤种灰熔点 ft ,从而造成炉壁挂渣及气化炉锥底积渣熔融聚集在渣口附近,导致渣口缩小。发生的原因可能有以下几个方面的因素。 ( 1 )炉温低,灰渣流动性不好。主要是整体炉温小于所需操作温度,长时间在低温下操作,流动性不好的渣在炉壁和燃烧室锥底积累,当累积到一定程度时,在重力和气体冲击力的双重影响下,积渣顺着炉壁流向渣口,在渣口处聚积,渣口随之变小。 ( 2 )煤质差,灰分高、灰熔点高。由于操作要求略高于灰熔点 30 ~ 50 ℃ ,灰分高灰熔点高时温度很难把握,而且灰分高时灰渣含量较平时大,如若温度稍低,就会影响排渣,使得渣流动变慢,易在渣口聚集,造成渣口不畅。另一个原因是煤质的变动,往往表现在两个方面:一是拿低灰熔点的煤种代替高灰熔点的煤种参与反应时,由于对煤浆性质了解不够,仍在原炉温下操作,导致熔融态的渣不易挂渣,同时流向渣口发生堵渣现象;一是用高灰熔点的煤种代替低灰熔点的煤种时,由于炉温的提高,致使炉壁上原有的低灰熔点挂渣和气化炉锥底积渣瞬间熔融同时流向渣口。对于煤质变动,只要了解煤质就可以预防渣口堵。在煤质变动时,做到升温降温缓慢进行,以维持炉壁挂渣的动态平衡即可。 ( 3 )炉温突然升高积渣熔融聚集,包括氧煤比提高、煤浆泵不打量、煤浆浓度降低等原因。 ① 料浆浓度降低。当料将浓度降低时,虽然气化炉进水增多,维持炉温所需氧气量相对而言应该增加,但实际需氧量总体上讲仍旧是降低的,此时若仍保持原氧煤比操作,势必发生 “ 过氧 ” ,从而导致炉温升高,炉壁挂渣及气化炉锥底积渣熔融变薄,渣口聚渣增多。 ② 高压煤浆泵打量不正常。通常表现为高压煤浆泵一缸或多缸不打量,致使进入气化炉的料浆瞬间减少,即使进氧量不增加,也会出现 “ 过氧 ” ,从而导致炉温升高,炉壁挂渣和气化炉锥底积渣熔融变薄,渣口聚渣增多,渣口收缩。 ③ 氧煤比提高。当人为正常或者不正常地提高氧煤比时,容易造成炉温升高,加速熔融态的渣向渣口聚集。 ( 4 )烧嘴偏喷。这是多元料浆气化工艺使用顶置喷嘴亟待解决的问题。采用特殊材料制作的烧嘴工作在 6.5 mpa 、 1400 ℃ 高温的恶劣工况下,由于煤浆固体颗粒的冲刷和气化炉内返混流场的烧蚀,每运行一段时间都会发生不同程度的变形损伤,表现为以下。 ① 烧嘴同心度偏离。由于中心定位翼片的变形位移等因素,烧嘴同心度发生偏移,影响其工作特性。 ② 烧嘴尖端部受损。由于磨蚀和烧蚀作用,烧嘴使用一段时间其尖端部有可能出现裂缝、磨损和变形,致使物料流道变形扩大,从而改变雾化效果,影响工作特性。 ③ 烧嘴尖回缩。烧嘴回缩本身并无大碍,设计中都允许有 ±10% 的偏差,但该值的变化可以反映其他尺寸的变化。 总之,由于烧嘴自身的缺陷和工作环境的原因,烧嘴性能极易发生变化,明显的症状就是烧嘴偏喷。发生偏喷时,一方面煤浆出烧嘴时就偏流,雾化效果极差,造成渣中可燃物升高,火炬偏到炉子一边,使偏向部分的耐火砖冲刷磨蚀加快,严重时导致炉壁局部超温,致使局部挂渣和偏向部分的气化炉锥底积渣熔化,向渣口聚拢;另一方面,部分接触氧气较少的煤浆反应率低,造成区域温度低,渣流动性不好,易在渣口聚集,这两方面的因素都将导致渣口缩小且多呈不规则形状。此外,烧嘴张角增大也会引起渣口堵。德士古烧嘴的张角有严格的要求,运行较长时间后,烧嘴磨损,张角增大,燃烧不好,高压下带向炉壁的灰渣就会增加,当渣积到一定的程度,在重力和气体冲击力的双重影响下,积渣顺着炉壁流向渣口,在渣口处聚积,渣口随之变小。 ( 5 )需要指出的是,渣口不畅或渣口堵究其原因就是气化炉操作温度不当。气化炉温度的控制原则,是在保证液态排渣的情况下尽可能维持较低的温度,但是如果温度过低,渣的流动性会变差,在锥形渣口处渣就会越积越多,导致渣口减小,气体在燃烧室停留时间增长,气体成分就会随之改变。另一种情况是当气化炉温度突然升高时,炉壁挂渣和锥底积渣熔融使得渣口迅速收缩,气化炉压差 pdi31306 突增。这一点在我厂几台气化炉烘炉和投料开车中都得到证实。 ① 在烘炉时,为防止积渣熔融聚集,一般严格控制炉膛温度在 1150 ℃ ,长时间的恒温致使气化炉锥底积渣越来越多,但渣口变化不大,当燃料气稍微增加,炉膛温度略有上升时,渣口即刻缩小,有时甚至在几分钟内就堵死渣口,以至于不得不停止烘炉,人工砸渣口。 ② 如表 1 ,开车投料时,由于投料成功后氧煤比调整较大,使得炉内温度迅速升高,在气流的带动下气化炉锥底在烘炉阶段积聚的熔渣瞬间流动挤向渣口,导致渣口收缩, pdi31306 增长,我厂甚至因渣口 “ 堵死 ” 投料后停车数次。 4 渣口堵问题的应对措施 ( 1 )因为煤质的不稳定性,操作中很难确定一个相对恒定的温度,我们只有通过分析气体成分等,根据经验作出判断。生产运行中如果发现 co 、 co2 曲线异常 ( 氧煤比、煤浆相对稳定时 ) ,就要特别注意,尤其是当改变的趋势与改变氧煤比的趋势不同时:提高氧煤比, co 增大, co2 减少, ch4 含量上升,就可以判断渣口不畅,就要及时调整工况。这是因为气体在燃烧室内的停留时间增长,导致气体成分的异常变化。当然,渣口堵最直接的判断就是气化炉压差显示 pdi31306 的增长,尤其是在氧煤比增加,炉膛温度增长时。需要指出的是,合成气管线堵时 pdi31306 也会增长,但其增长是一个长时间缓慢积累的过程,且合成气成分并不发生异常变化。渣口堵时具有一定延时的判断依据是捞渣机电流和渣型渣量。 ( 2 )应对措施。若出现渣口不畅或渣口堵,首先应该考虑降负荷以换取缓解症状争取处理的时间,及时调整氧煤比,调整炉膛温度,缓慢熔渣。这个过程不能太急,尤其是降负荷操作需缓慢精心,可参考合成气在线分析数据和气化炉炉壁温度进行。而且,加氧要严格遵守多次少量的原则,避免造成渣口再次缩小,因为这时渣量较大。同时,应分析渣口收缩的具体原因,做好情况恶化准备,注意炉温变化趋势。如果发现及时,通过提高氧煤比,一般在 8 h 内就可恢复正常。渣口恢复正常,气体成分也相对稳定了,可以适当减小氧煤比,再观察几小时,确认无反复迹象,恢复到正常操作温度和负荷运行。渣口不畅聚堵时,现场主要注意监测炉壁温度、拱顶温度,必要时加大炉壁温度、拱顶温度监测频率,防止炉壁、拱顶超温烧红烧穿,在炉壁温度接近或达到设计高限时应果断停车处理。中控注意一氧化碳及甲烷分析数据及趋势,注意对气化炉表面热偶温度的监视。操作中也常会在渣口不畅时伴随 “ 架渣 ” 发生,这时操作上诸如破渣机正反转、锁渣斗反冲等将会耗用大量时间精力,更要注意熔渣速度和炉温、氧煤比的精细控制。 借鉴别人的,希望对你有用!! 查看更多
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职业:江苏诚信药业有限公司 - 机电工程师
学校:商洛学院 - 化学系
地区:福建省
个人简介:在年轻人的颈项上,没有什么东西能比事业心这颗灿烂的宝珠更迷人的了。查看更多
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