德士古废锅流程气化炉的应用

科技信息2012年第11期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION1废锅式气化炉的历史背景及合成气冷却器的描述1.1历史背景及世界使用现状1998年，北京首都钢铁公司当时出于向北京市民提供城市煤气的考虑，从意大利CTIP公司购进三套煤气化系统（包括美国Texaco公司气化炉和新加坡Syngas公司冷却器系统），这些设备原先是由瑞士苏尔寿（Sulzer）公司提供的。后来因为有了天然气供应和其他一些原因，政府下令该项目下马，所有设备处于长期闲置状态。1.2合成气冷却器的描述每个合成气冷却器系统都包含一台辐射冷却器和一台对流冷却器，两者之间通过一条水平走向的带有水夹套冷却的输送管线连接。燃烧室采用德士古公司的常规设计。辐射冷却器的主要用途是通过辐射传热的方式将高温合成气(含渣)冷却到某个规定温度，从而使煤渣固化后能落到下部的水浴中并形成颗粒。2废锅式与激冷式气化装置比较2.1德士古气化炉发展德士古气化炉是目前国内最常见的一种煤气化炉炉型，是第二代煤气化技术中最成熟、商业装置最多的技术，它具有对煤种适应性大、整体热利用率高、碳的转换率高及产气品质高等优点。经过多年的实验开发，它根据工艺流程，逐渐形成了两种不同形式，一种是废锅式流程，一种是激冷式流程。2.2废锅式气化装置气化炉与辐射废锅为上下法兰连接，气化产生的粗合成气和熔融态灰渣自气化炉渣口一起向下，经过喉管进入辐射废锅第一通道降温，大部分的熔渣经冷却固化后，落入辐射废锅底部水池，并通过锁斗排入渣池。粗合成气从第一通道出去后折返向上进入第二冷却通道，再从第二通道上部出辐射废锅经中间输送管线进入对流废锅继续降温，最后通过文氏洗涤器和合成气碳洗塔除去合成气中的灰尘送入变换工段；辐射废锅和对流废锅吸收大量合成气的热量产生10MPa蒸汽送入管网发电。2.3激冷式气化装置激冷式德士古气化炉燃烧室和激冷室外壳是连成一体的，上部为燃烧室下部为激冷室，激冷室内紧接上部气体出口设有激冷环。水煤浆和氧气在燃烧室内反映产生的粗合成气与熔融态灰渣一起向下，经过均布激冷水的激冷环沿下降管进入激冷室的水浴中。大部分的熔渣经淬冷固化后，落入激冷室底部，由锁斗定期排出。饱和了水蒸汽的粗合成气沿下降管和导气管的环隙上升，出激冷室去碳洗塔，进一步冷却除尘后送入变换系统。2.4两种气化装置比较废锅式与激冷式气化装置主要的差别在于：对高温粗煤气所含的显热的回收利用方式不同。在激冷式气化炉中，温度高达1370℃的粗煤气和熔渣在激冷室中直接用水激冷到220-260℃。显然，粗煤气和熔渣所带的大量显热被激冷室所吸收损失，在激冷过程中会使粗煤气失掉一部分物理显热，它大约等于低位发热量的10%。带废锅流程的气化炉又称为全热能回收式气化炉，它通过辐射冷却器和对流冷却器，可以把粗煤气的温度从1370℃降低到400℃左右，借以加热锅炉的给水，使之产生相当数量的高压饱和水蒸汽，供蒸汽轮机使用。这样，就能提高热煤气的效率。3废锅气化炉出现的问题及对策下面就废锅流程气化炉运行过程中出现的排渣不畅、死区温度高、水汽系统漏点多等三个典型问题和大家进行交流。3.1废锅排渣量少、内部结渣3.1.1结渣后的工艺现象废锅结渣后，首先表现为废锅内底部水浴液位大幅变化、温度突涨，拐点温度先升后降，死区温度突涨，气化炉底部捞渣机长时间排渣量少甚至无渣排出。停炉降温后打开人孔，可以看到辐射废锅中心第一通道被炉渣完全堵死。3.1.2结渣原因分析对于德士古气化炉，煤质的好坏直接关系到气化炉的安全运行。由于废锅流程结构特殊，其对煤质的要求更为苛刻，具体表现为：其一，对煤灰的粘温特性要求较高，激冷式流程一般在气化炉正常操作时，灰的粘度以不超过25Pa.s为宜；在相同的操作温度下，废锅式流程对灰的粘度则要求更低，否则，容易在水平墙位置形成大块渣，对破渣机上部蓬渣和下部给水联箱架渣构成威胁。其二，对灰份的要求高。激冷式流程对原煤的灰份要求范围比较宽，一般认为越低越好，最高也可以在灰分20%时正常运行，只是装置的经济性可能下降。通过实际运行摸索，发现废锅式流程对原煤灰份要求范围比较窄，对于羊场湾矿二区的煤来说大概为7%-12%，低于7%或高于12%时，结渣堵塞的风险将大大增加，具体原因目前还不是很清楚，有待进一步研究。3.1.3辐射废锅新增水冷壁改造通过结渣后的多次检查及对比分析，认为结渣最大的原因与新增水冷壁有很大的关系，一方面通过重新设计后的增大了第一通道的长径比，使得灰渣在落入淬冷水池前已与水冷壁发生了接触。另一方面，新增水冷壁共有十六片，分为八组，两片在上部共用一个水平的上联箱，在底部各有一个水平的下联箱，这些都是堆积灰渣的主要位置，同时，片与片之间的间隔距离过小，也成为结渣的因素之一。3.2目前存在的问题3.2.1对流废锅水冷壁漏根据阿尔斯通风险评估