四喷嘴水煤浆气化炉炉渣的优化控制

由于烧 嘴是水 平 放置 ， 下部 磨损 比上 部要严 重 ； 而 且 与煤 浆接触 的 烧 嘴 口处 间隙 变 大 ， 成 运 行 后 造
期 烧嘴 三环 不 同 心 ， 化效 果 变 差 。由于 烧 嘴 是 雾 对 置 式 布 置 ， 果 喷射 角 度 偏 移 ， 料 混 合 不 充 如 物
３ 结 语
通 过 对 四喷 嘴水 煤 浆气 化 炉 的工 艺 优 化 、 操
兖矿 国泰 水 煤 浆 气 化 炉 的设 计 操 作 压 力 为
作 总结 及相 关试 验 ， 并采 取 适 当措 施对 其 进 行 控
４ ２ＭＰ ， ． ａ 压力 升高 可 提 高气 化 反 应 的碳 转 化率 ，
合适 尺寸 的钢球 ， 保证 煤浆粒 度在合 理 的范围 内 。
球磨 机 的钢 球 有 ８ ｍ， ７ ｍ， ５ ｉ ０ｍ ０ｍ ５ａ ｍ，
４ ｍ和 ２ ０ｍ ５ｍｍ ５种规格 。球磨 机入料 量 也 会 影响煤浆 粒度 的大 小及分 布 ， 量过 大时 ， 入料 部
至 ５７ ０ Ｉ ／ ０ Ｉ ｈ时 ， 渣 中可 燃 物 为 零 ， 效 气 成 Ｔ 炉 有
造 成渣 中残 碳 量 增 加 ， 可燃 物含 量 升 高 。 以下 是
４次 运行试 验 时 ， 同压 力 条 件 下 炉 渣 中 可 燃 物 不 含 量数 据 （ ２ 。 表 ）
表 ２ 不 同压 力条件下炉渣 中可燃物含量数据
保 证煤 浆粒 度分布合 理 。
２ １ ２ 煤浆 灰分 的控制 ．．
气化炉 炉渣 中可燃 物 含 量 高 、 锁斗 排 渣不 畅 等 问
题 。但 经过 工艺 运 行参 数 的调 整 和 摸索 ， 行 情 运 况 日趋稳定 ， 炉渣 中可燃 物 质量 分数 降 低 至 ５ ； ％ 并 通过烧 嘴 的改 造 ， 长 了 四喷 嘴水 煤 浆 气化 炉 延 烧 嘴的使 用寿命 ， 造 了单 台气 化炉 烧 嘴 连续 运 创 行 １ １ｄ的记 录 。 ５
对面 和左右侧 的煤 浆碰撞 ， 氧气 与煤 浆充 分混合 、
燃 烧 ， 炉膛 内的 反应 时 间一 般 为 ４— 。 当负 在 ６ｓ
荷低 时 ， 煤浆 相互 碰撞后 未能 充分 混合 ， 造成转 化
小氮肥
第３ ９卷
第１ ０期
２１ ０ １年 ｌ ０月
１ ９
率 降低 、 炉渣 中可燃 物上 升 。 当负荷过 大 时 ， 分 部 未反 应并 且 方 向 向下 的 煤 浆 颗 粒 会 直 接 出气 化 炉 ， 成 炉 渣 中可 燃 物 含量 的上 升 ， 以 ， 化 炉 造 所 气 运行 负荷 必须控 制 在一定 的范 围内 。 目前气 化 炉 长期 满负 荷运行 ， 据炉 渣样 品分 析 ， 渣 中可燃 根 炉
分析 ， 为最 大 可 能 为氧 气 流 量 偏低 所 致 。加 氧 认 试验 数据 见表 １ 。
２ ３ １ 氧煤 比的控制 ．．
ｃ 气 化 炉 系统 原 始 试 车 时 ， 炉渣 中可 燃 物 质
量 分数非 常高 ， 高时 为 ６ ％ 以上 ， 均 ０ ５ｈ出 最 ０ 平 ．
实 验结 果 表 明 ： 氧煤 比较 低 时 ， 在 炉温 较 低 ，
物 含量越低 。影 响 煤浆 粒 度 的 因素 ： 料煤 的硬 原
度、 钢球 级配 、 生产 负荷 、 球磨 机 原料 粒 度大 小 入
调整 ； 选用 原煤 、 水洗精 煤 和库存 煤按 照适合 的 比
例 进行 配煤 ， 既能节约 成本 ， 又能 很好 地控制 炉渣 中可燃 物含量 。
２ ２ 负 荷 的控 制 ．
气流量 ４８ ０ ｍ ／ （ 态 ） 氧煤 比 为 ４ ０（ Ａ ０ ｈ 标 ， ０ 与
及 Ｂ 气 化 炉 相 同 ） 煤 浆 的 灰 熔 点 为 １１ ０ ｃ ， ８ ｃ。 由于此 前 Ａ 及 Ｂ 气 化 炉 氧气 流 量 一 直 与 出空 分
工段 的氧 气流量 不 相 符 ， 并通 过 对 现 场 炉渣 样 品
１ ８
、 肥 氮
第３ ９卷
第１ Ｏ期
２１ ０ １年 ｌ Ｏ月
四喷 嘴 水 煤 浆 气 化 炉 炉 渣 的 优 化 控 制
蒋 兵 杜 锁
祝 亚 荣 wenku.baidu.com
（ 陕西 未来能 源化 工有 限公 司 榆林 ７ ９０ ） （ 东兖矿 国泰４ ． 有 限公 司 滕 州 ２ ７ ２ ） １０ ０ 山 Ｌｚ ＿ ７５７ 山东充矿 国 泰化 工有 限公 司 （ 以下 简 称 充 矿 国泰 ） 四喷嘴对 置式 水煤 浆 气化 炉 以 纯氧 和 水 的 煤 浆作 为原 料 ， 用 气 流 床 反 应 工 艺 ， 压 力 为 采 在 ３ ５～ ． ａ 温度 为 １２ ０～１３ ０ 的 条件 下 ． ３ ８ＭＰ 、 ０ ６
操 作 压 力／ ａ ＭＰ
１０ ．
分降低。所以 ， 高氧煤 比可以降低 炉渣 中可燃 提 物含量 。综 合有 效 气 成 分 、 温 、 气 量 等 因 素 ， 炉 发
现氧煤 比控制 在 ４ ０左 右 ， 保 证炉 渣 中可 燃 物 ８ 在
炉 渣 中 可燃 物 质 量分 数 ／％
ｌ ８
燃烧 ， 成 以一氧 化 碳 和氢 气 （ 积 分数 在 ８ ％ 生 体 ２
左 右 ） 主 的粗 煤 气 ， 渣 经 锁 斗 后 排 出 ， 后 为 炉 然
出售
分 未充分 研磨 的大颗 粒煤浆 会被 压人煤 浆 出料 槽
中， 导致 煤浆 粒度 分 布 中大 颗 粒质 量 分 数 明显 增
加 ， 可能 使 球 磨 机 产 生 大 颗 粒 带浆 现象 （ 收 也 回
压 力越 高越有 利 于气化 反应 。但 考虑 到压 力 升高
制 ， 以有 效地 把 炉 渣 中可燃 物 质 量 分 数 控制 在 可
５ 左右。 ％
后制 炉成 本及 耐火砖 的冲刷 以及后 系统所 能承 受
（ 收到 修 改稿 日期
２ １ －８１ ） ０ １ —２ ０
外， 由于选用 的煤种 不稳 定 ， 料煤 的煤 质 分析结 原 果滞后 ， 不能 及时指 导操作 工艺 参数 的调整 ， 也会
２ 炉 渣 的 优 化 控 制
２ １ 煤 浆的控 制 ．
２ １ １ 煤 浆粒 度的控 制 ．．
导致炉 渣 中可燃物 含量 升高 。水洗精 煤灰 分质量
分数 ９ ～１ ％ ， ％ ２ 原煤灰 分质 量分 数 １ ％ ～２ ％ ， ７ ７
等 。煤 的硬 度 与采 购 的煤 质 有 关 ， 易控 制 。入 不
球 磨机原料 煤粒 度 大 小 与煤 质有 关 ， 与破 碎 机 也
破 碎效果 有关 。兖 矿 国泰采 用的破碎 机 为重 锤式
四喷嘴水 平对 置式 气化炉 的烧 嘴在气 化炉 中
部 ， 调节负 荷时 ， 在 相对应 的 ２只烧 嘴会 同时加 量 或减量 。煤 浆进 入 气 化 炉时 ， 分 煤浆 先气 化 后 部 与 氧气反应 ， 有气 化 的煤 浆 与氧 气 混 合 与来 自 没
表 １ 加 氧 试 验 数 据
炉渣 中 的可燃物 多 ； 随着 氧气 流量 的增 加 ， 温上 炉
的负 荷 ， 统必 须 保 证一 定 的压 力 ， 系 但在 开 、 车 停
及 生产 负荷 不稳 定 时 ， 力 波 动 或 降压 运 行 均 可 压
升， 粗煤 气 中有效 气成 分 略有 变化 ， 总体波 动不 但 大， 炉渣 中可燃物 明显 减少 ； 当氧气 流量 继续 增大
物质量 分数 控制 在 ５ 左右 。 ％ ２ ３ 气 化 炉温 度 的控 制 ．
一
卡 车渣 （ Ｂ 气化 炉平 均 ４ ｈ出一卡 车 渣 ） Ａ及 ；
有效 气体 质量 分数 在 ８ ％ 左 右 ， 气量 偏 低 。Ｃ ２ 发
气化 炉 的每只 烧 嘴 煤 浆 流量 为 １ ｈ左 右 ， ２ｍ ／ 氧
系统带 浆 ） 。一 旦 出 现此 现 象 ， 须 及 时 调 整 球 必 磨 机入 料量 ， 将球磨 机负 荷控制 在正 常范 围 内 ， 以
１ 四喷嘴水煤 浆气化炉运行情况
兖 矿 国泰 的 四喷 嘴水 煤 浆 气 化炉 于 ２０ ０ ５年
７月 一次开 车成功 。虽然 在原 始 开车 阶段 出现 了
分， 会影 响气化 反应 ， 渣 中可燃 物含 量也会 发 生 炉
由表 ２可见 ： 操作 压力 为 ３ ６ＭＰ 时 ， 在 ． ａ 炉渣
中可燃 物含量 随 着 压 力 的升 高 而 下 降 幅度 较 大 ； 当压 力 高于 ３ ６ＭＰ 后 ， 渣 中可 燃 物 含 量 的 ． ａ之 炉 变化 不大 。在 正 常 生产 时 ， 化 炉 的操作 压力 最 气
四喷 嘴水煤浆 气化 炉原料 煤选 用反 应活性 高 的年 轻烟煤 ， 一般 有水 洗精煤 和原 煤 ， 独使用 或 单 掺混 使用 。 由于需 要 有 一 定量 的储 备 ， 放 时间 存
过 长 ， 料煤 长期 与空气接 触而 被风化 ， 原 致使 其反 应 活 性 降 低 ， 应 后 炉 渣 中可 然 物 含 量 升 高 ； 反 另
质量分 数控 制 在 ５ 左 右 ， 效 气 体 积 分 数 控 制 ％ 有
在 ８ ％左 右 。 ２
２． Ｏ ３． ０
ｌ ６
１ １
２ ３ ２ 中心 氧 的控 制 ．．
３． ４ ３． ６ ３． ８
８ ５ ６
兖 矿 国泰 烧 嘴 最 长 连 续 运 行 时 间 为 １ １ ｄ ５ 。
炉渣 中可燃 物含 量不 同 。针 对上述 情况 所采取 的 措施 ： 尽可 能 固定 原料 煤煤种 ； 时对采 购 的原料 及 煤进 行分 析 ， 据 分 析结 果 进 行相 应 的工 艺参 数 根
煤 浆 的粒度大 小 会 直接 影 响 气化 反 应 ， 粒 颗 度越 小 ， 反应 越 好 ， 的转 化率 越 高 ， 渣 中 可燃 碳 炉
波 动 ， 时需根 据 炉渣 中可燃 物含 量 、 口气 体 的 此 出 成分 、 气化 炉炉 壁温 度等 原 因综 合 分析 ， 对烧 嘴 的 喷射 角度 进行调 节 ， 并适 当调 节氧 煤 比。
２ ４ 压 力 的 控 制 ．
好控 制在 ３ ７Ｍ ａ左右 ， ． Ｐ 以得 到更 高 的碳 转 化率 。
破 碎机 ， 过 连续 ６年 多 的运 行 ， 体效 果较 好 ， 通 总
虽 煤种 发生多 次更 变 ， 仍 可 以保 证 入球 磨 机 的 但
原料煤 粒度控 制在 ＜１ ０ｍｍ的要求 。 球磨 机在使 用过 程 中 ， 球与煤 浆摩擦 碰撞 ， 钢 钢 球会逐 渐磨损 变小 ， 煤浆 的粒度逐 渐变 大 ， 因此 需 根据煤 浆粒 度分 布 情 况及 生 产 经验 ， 时 补 充 及