多元料浆煤气化气化炉原始开车投料前几点问题探讨

多元料浆煤气化气化炉原始投料前几点问题探讨
王军龙
陕西延长石油兴化化工有限公司陕西兴平 713100
摘要: 介绍多元料浆加压气化技术气化工艺，再结合我厂多元料浆气化装置的情况主要就气化炉工程设计中及原始投料前需要注意但又较容易忽略的几个重要问题及隐患进行探讨，以期气化炉能够顺利投料且更为安全稳定地运行。

关键词: 气化; 氧气; 水煤浆; 振动
以煤为原料生产合成气，国内常用常压固定层气化炉，以无烟块煤或焦炭为原料。

该工艺能耗高、煤质要求高，需用无烟块煤或焦炭，操作时" 三废"排放量大，对环境污染比较严重。

多年来，为了提高燃煤电厂热效率，减少对环境污染，国内外对煤气化进行了大量的开发研究工作，促进了煤气化技术的发展。

目前已成功开发了对煤种适应性广、气化压力高、生产能力大、气化效率高、对环境污染少的新一代煤气化工艺，多元料浆气化技术便是其中的典型代表。

西北化工研究院从1967年就进行水煤浆加压气化技术研究，多元料浆煤气化工艺与传统的煤气化工艺相比，该技术具有环境污染小、自动化程度高等优点; 但从目前国内的一些多元料浆煤气化装置多年的运行来看，该工艺还存在着一些问题，如气化效率不高、工艺烧嘴使用寿命短、合成气带水带灰以及闪蒸系统磨损严重等，这些问题已经有很多相关论述［1 － 3］，在此不再赘述。

本文先简单介绍多元料浆气化工艺，再结合陕西延长石油兴化化工有限公司多元料浆煤气化装置的情况主要就气化炉工程设计中及原始投料运行前需要注意但又较容易忽略的几个重要问题及隐患进行探讨，以期气化炉能够顺利投料且更为安全稳定地运行。

1. 多元料浆煤气化工艺
多元料浆气化炉以水煤浆为原料，采用高纯O2为气化剂，属于增压喷流床气化。

多元料浆气化炉主要由烧嘴、燃烧室、激冷室或废热锅炉组成，烧嘴是为三流道设计，如图1。

图1传统的德士古工艺烧嘴结构示意图
水煤浆介于中心氧和外环氧之间走中间通道;气化炉上部为燃烧室，下部激冷室，为煤气冷却区。

原料煤、水和添加剂同时加入棒磨机，研磨成可供泵输送的水煤浆，其质量分数控制在58%～62% 附近。

水煤浆通过顶部喷嘴在高速氧气流作用下破碎、雾化喷入气化炉。

雾化水煤浆和氧气在炉内受到耐火衬里的高温辐射作用，迅速经历预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及炭的气化等物理化学过程，最后生成以H2 + CO 为主的合成气。

反应生成的合成气，与未反应的呈熔融状态的灰渣一起向下，熔渣经过激冷室冷却固化，落入激冷室底部排入锁斗。

被激冷水冷却并饱和的粗合成气，向上由合成气出口导出，进入洗涤塔。

由激冷室底部引出的黑水，在正常操作时，导入闪蒸系统处理。

2 主要问题及讨论
2． 1 氧管线的脱脂问题
氧气管线在制造和安装过程中产生杂物，包括:焊渣、铁锈、油脂、污垢等，尤其是油脂和污垢，是非常危险的安全隐患; 多元料浆气化炉采用高纯O2为气化剂，生产过程中，纯O2高速流动与这些杂质剧烈摩擦，极容易产生火花造成爆炸。

所以，在管道安装好后，使用前，有必要对用氧设备及氧气管道进行严格的脱脂清洗，除去管道在制造、运输、贮存及安装过程中所产生的油污、焊渣以及其他机械杂质，使被清洗的表面达到合乎要求的清洁度，为装置安全、高效地运行创造良好的条件。

脱脂前，先将管道内的焊渣、铁锈等清洗干净; 脱脂常用的溶剂为四氯化碳、精馏酒精、二氯乙烷等，材质为碳素钢、不锈钢及铜的管道、管件和阀门宜用四氯化碳。

管子内表面脱脂，可在管内注入溶剂，端部用木堵或其他方法封闭。

将管子放平浸泡1． 5 h，每隔15 min 转动1 次，如此反复多次，使管子的整个内表面都能均匀地受到溶剂浸泡和多次洗涤。

氧管线上的阀门和仪表( 尤其是与氧管相连的取压管) 最
好能够解体脱脂，脱脂前应将阀门拆成零件清除铁锈等杂质后，浸入溶液内脱脂; 若阀件上有油污，先用其他溶剂或方法清除油污，然后再用脱脂剂脱脂; 脱脂后，阀门和零部件要用氮气或干燥的压缩空气吹干后方能组装，以防生锈。

脱脂后的管件可用白色滤纸擦拭表面，纸上不出现油渍即脱脂合格; 氮气吹干后应该两端堵住，并用纱布包好，防止再被污染。

若材料为碳钢，脱脂之后，还要进行酸洗钝化。

总之，氧管线必须进行严格认真地脱脂，否则将会留下严重的安全隐患。

2． 2 气化炉黑水管道振动问题
根据我厂多元料浆气化装置在运行过程中存在着气化炉排黑水管线剧烈振动的情况，对管道、阀门、支撑及地角螺栓处水泥地板造成损坏，同时存在着安全隐患，对正常生产造成不利影响。

对于新建的多元料浆气化装置，这个问题是能够解决的。

产生振动的原因主要是由于管道过长，在传输的过程中，由于管道阻力，黑水管内压力下降，而大黑水处于高温状态，当压力降到该温度下的饱和蒸汽压以下时，大量水分气化，造成水汽两相流，从而产生水汽共振; 当大黑水管线有多处拐弯，物料撞击拐弯处，也是造成振动的另外一个原因; 停车时，大黑水切换至真空闪蒸器之前，黑水至真空闪蒸器分支一段温度为常温，切换后，温度急剧升高，热胀冷缩，使得该分支管线有略微畸变，这样也加剧了管道振动。

所以在德士古气化装置的工程设计过程中，气化炉黑水管线应不宜过长，同时尽量减少拐弯，也可适当安装加固管道支架的办法来减轻振动。

2． 3 煤浆泵软管破裂问题
我厂采用Feluwa 双软管煤浆泵来传输水煤浆。

图2 为Feluwa 煤浆泵双软管结构示意图，在电机的带动下，通过曲轴连杆活塞进行直线往复运动，往复运动的活塞会使液压驱动液产生一定的体积变化。

液压驱动液使平隔膜产生凹凸变形，驱动平隔膜与软管间的第二种液压驱动液。

二次液压液将这一运动由平隔膜传递给软管。

而输送介质的流通通道呈直线形，介质从底部进口管路通过单向止逆阀，进入软管腔，受到软管挤压后，通过单向止逆阀进入出口管路。

即被输送的流体仅与软管的内侧和阀门相接触，这样，运动机构只在清洁的驱动液中运行，免除了固体的水煤浆颗粒对泵的严重磨损，从而使泵的性能更加稳定。

我厂的煤浆泵使用一段时间后，发现其软管破裂，同时发现双软管和止逆阀处残留有尖锐铁屑，而这些铁屑是在水煤浆制备过程中棒磨机内钢棒相互碰撞摩擦时产生的。

为了减少水煤浆中的铁屑，应在水煤浆进入煤浆泵入口管线上设置强力电磁铁，吸附铁屑，减轻双软管受到的损伤，
延长其使用寿命。

图2 Feluwa 煤浆泵双软管结构示意图
2． 4 炉头氧气切断阀动作时间
炉头氧气切断阀动作时间对气化炉成功投料很重要，动作时间以3． 0 ～ 3． 5 s 为宜。

若开关动作过快，容易摩擦放电，易使高速纯氧闪爆，同时造成阀门与管道剧烈振动，易引起阀门管道损坏，也使得氧气流量波动幅度过大，不利于投料。

若阀门开动作时间过慢，氧气入炉时间太晚，易造成投料失败。

所以在气化炉原始投料之前，要严格调试氧气切断阀动作时间。

2． 5 氧气调节阀放大器漏气问题
我厂为调试氧气调节阀过程中，发现某些阀门无法动作，同时其放大器漏气严重。

拆开后发现放大器内有不少固体颗粒，而其密封橡胶垫已被这些固体颗粒磨破。

这些固体颗粒来自未吹扫干净的仪表气源管线，定时清除放大器内的杂质不是根本的解决办法，由于固体颗粒的存在，放大器的橡胶密封垫将会不断地被磨损，这样，氧气调节法随时可能有无法动作的情况发生，存在着严重的安全隐患。

所以在气化炉头一次投料前，应严格认真吹扫干净仪表气源管线; 最好在放大器仪表器管线入口处加一具有过滤功能的减压阀，即可过滤固体颗
粒，又可防止氧气总管压力的波动对阀门动作的影响，起到稳定仪表气工作压力的作用。

2． 6 液相管道压差式流量计取压管的安装
化工管道中的大多数流量计是压差式流量计，安装在液相介质的管道上时，其取压管根部阀不宜朝上，因为液体中残存的气体将聚集到根部阀上部使流量计的压差膜盒上的压力因介质变化造成了压力变化，从而使得流量计压差发生变化引起误差，造成流量计指示误差。

所以压差式流量计的取压管根部阀应水平安装或向下倾斜安装。

3 结语
除了以上问题外，在多元料浆气化炉原始投料前，还有很多值得注意的地方，比如: 气化炉热电偶应备有耐高温螺栓，投料前西北方地区应做好冬季的防冻工作。

只有做好工程设计和投料前的准备及调试工作，德士古气化炉才能够顺利投料且更为安全稳定地运行。

作者：王军龙 1985年10月11日出生陕西延长石油兴化化工有限公司
参考文献
［1］王旭宾．德士古煤气化装置运行状况及问题的探讨［J］．煤气
与热力，1997，17( 6) : 6 － 12．
［2］许令启．德士古煤气化技术改造的几个思路［J］．中氮肥，
2003，3: 19 － 21．。