气化炉渣口堵塞原因分析及预防处理措施

气化炉渣口堵塞原因分析及预防处理措施

潘洪杰

新疆天业汇合新材料有限公司 832000

【摘要】Shell气化工艺技术作为一种新型的气化炉工艺，能将难以再加工处理的煤固体转化为气体，获得了很多工业加工企业的青睐。但是，在气化炉中的粉煤，由于在液化流动过程中出现的多种原因，很容易造成不同程度的渣口堵塞。因此，为了更好地确保气化炉能够稳定运行，需要针对气化炉渣口的阻塞因素进行合理的分析与研究，并通过多元化的手段来调整气化炉的使用方法，使其在气化效果更佳的同时，降低潜在的渣口堵塞可能性。

【关键词】气化炉；渣口阻塞；预防处理；阻塞原因

0引言

SHELL气化工艺具有碳转化效果好、氧气消耗低、环境要求简单等优点，在很多工业产品的生产加工中得到了广泛的关注与应用。但是，SHELL气化炉在应用过程中，容易出现一个问题，那就是当气化炉运行周期不断增加后，渣口会出现阻塞，而且渣口阻塞现象会随着时间的增加而变得越来越严重，进而给工业生产造成了一定的影响，也使得气化炉渣口问题成为很多专业人士的头痛问题之一。对于气化炉而言，渣口阻塞是一件非常严重的问题，也是一件不容易处理的事件，他极有可能造成整个系统的停车，严重时还会有设备损坏的风险。

1气化炉渣口阻塞因素的研究与分析

1.1 由于原料发生变化而引起的阻塞

SHELL气化炉的进料口位于气化炉的左、右两端，分别完成对不同原料的输送。其对应的原料包括两类，分别为：1）煤粉；2）氧气。其中，SHELL气化炉工作原理如图1所示：

图1 SHELL气化炉工作原理

从图1可以看出，就进料而言，右端入口的氧气流量稳定，纯度也非常容易控制，所以其对应的给料不会有大幅度的变化，也基本不会受到外在的因素影响。而与之相对应的左端入口，主要输入的是粉煤，粉煤受外界的意外因素影响，对气化炉有一定的渣口阻塞作用。与此同时，在气化炉内部，粉煤熔融产生的硫化物和氧化物等对气化炉的渣系统有很大程度的影响，炉温波动的不稳定因素，也是引起渣口阻塞的一大原因。

1.2 粉煤熔融引起的渣口堵塞

气化工艺是通过高温熔渣的方式来保证气化炉的正常运行，因此熔渣的流动性成为了有效工作的必要条件。而一旦原料煤层产生不同程度的变化，或是煤源发生了变化，都会影响粉煤熔融的温度，当温度差有了很大的变化时，就很容易导致渣口堵渣。

1.3运行工艺引发的渣口堵塞

气化炉在具体的运行作业中，对稳定性的要求很高，只有保证气化炉在运行时能够具有稳定性，才能有效降低煤线波动。一旦在煤粉在输入过程中，压罐的煤线发生偏差，则会直接导致给料仓迅速产生一定的压力波动，引起炉温变化，并间接的引发渣口堵塞现象。同样的，如果煤线的保护性装置烧嘴头因为波动而被烧坏，则极有可能会发生异物堵塞、仪表显示混乱等问题，给气化炉带来严重的使用问题。

SHELL气化炉的最大特点之一是，它以氧气作为资源与粉煤共同工作。在煤线中氧气的具体负荷量需要按照相关标准规定的氧煤比进行合理的调整。相对于氧气负荷而言，煤粉阀在时间速度上具有一定的滞后性，所以当煤粉的流量发生变化后，马上会产生的问题就是现实中的氧煤比问题，氧气过盛导致氧煤比失衡，会给气化炉的温度带来不确定性的变化，使得水冷壁上渣层产生变化，时间长了，会直接导致气化炉渣口堵塞。

1.4装置设备问题导致的渣口堵塞

气化炉的装置设备中，以烧嘴头最容易出现设备类型故障，其主要对应的故障原因包括4个部分，分别为：1）烧嘴头泄漏，当气化炉的煤线不稳定时，会造成一定程度的煤线波动，并引发烧嘴头的升温，而烧嘴头一旦各部位受热不均，就会出现裂纹或是破损现象，这些现象能够给气化炉带来了渣口堵塞。2）调和水温度发生波动，正常工作状态下，调和水的温度为210℃，这个温度标准有明确的规定，不能随意更改。如果调和水发生温度太低现象，就容易发生硫腐蚀现象，引起烧嘴头部分材料的损坏，导致渣口堵塞。3）火焰回火喷出，当煤粉渣量较大时，气化过程中，煤渣超过了烧嘴罩，就很容易导致烧嘴喷出能够回火的火焰，烧坏烧嘴头。4）烧嘴罩挂渣，煤粉与氧气在气化炉的燃烧过程中，会形成一种旋转流场的气流，这个气流对水冷壁起到了一定的保护作用。但是，如果烧嘴罩挂渣，则会导致煤渣流入烧嘴罩，影响嘴罩附近温度，甚至烧穿烧嘴罩。

2渣口堵塞的预防处理措施

气化炉在正常运作时，很多因素都能够直接或间接的导致渣口堵塞。而一旦渣口堵塞则会直接影响气化炉的作业，并给工业生产带来不同程度上的经济损失。因此，采用有效的措施，避免气化炉渣口堵塞，是确保气化炉能够正常运作，提高生产效率的最佳手段。

2.1确保原材料的稳定性

在原材料输入气化炉过程中，氧气原材料具有一定的稳定性，只需要正常从输入口输送就可以。但是，粉煤的稳定性则需要采用有效的措施来保障。为了能够让煤粉的给料稳定，不会出现煤质的大幅度变动，采用配方煤的方式，最为安全可靠。例如将煤质稳定的上湾煤与高灰硫的乌海煤按照3：2的比例进行混合配比，炉内熔融状态时，煤质变化不大，且在高温状态下不容易形成较大的渣块。当气化炉炉温控制在1300℃，效果更为显著。

2.2改进烧嘴头

气化炉烧嘴头是使用过程中最容易出现故障的元件，也是使用寿命相对很短的一个元件。它潜在的故障原因，与很多因素有关。如果能够对烧嘴头进行改进，将会给工作人员带来更大的方便。因此，在结构方面，对煤烧嘴进行优化改进，把烧嘴头环向过渡的位置由原来的方角改为圆滑的圆角，能够让冷水更方便流动，并能够有效降低应力集中带来的内部压力，从物理的角度上，增加了烧嘴头的使用寿命。

2.3 控制煤线运行状态

尽量减小煤线波动，就可以降低气化炉内炉温的波动，给气化炉的正常应用带来方便。因此，在进行煤线运行的过程中，把煤粉下料输入口调节阀进行改进，能够减小给料时的压力波动。同时，控制煤粉循环也是保障煤线稳定的一项重要工作。

3结论

在气化炉的运作过程中，渣口堵塞会直接给气化炉的稳定运行带来不利的影响。因此，针对渣口堵塞潜在的原因进行问题分析，并通过设置原材料配比、改进烧嘴头、控制煤线等方法实施有效的预防与处理，对气化炉的维护与应用有着非常重要的作用。

参考文献

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