提高德士古气化炉单炉运行周期分析

提高德士古气化炉单炉运行周期分析

袁硕

国能新疆化工   新疆乌鲁木齐    831400

摘要：据BP《世界能源统计年鉴2021》数据，2020年中国煤炭储量1431.97亿吨，占全球总量的13.3%，位居世界第四位；同时，中国的煤炭消费总量也达到了8227万吨，占全球消费总量的54.3%。在“双碳”目标带动下，越来越多的煤炭应用于煤化工行业，不仅能生产出更多必须的化工产品，还能通过煤化工过程中产生的热量作为能源。煤炭气化技术广泛应用于煤化工行业，笔者结合监造工作经验，介绍的德士古气化是煤炭气化技术中经常使用的核心设备。

关键词：德士古气化炉；单炉；运行周期；

引言

我国是煤炭资源消耗大国，在多种生产中需要使用煤炭为原料。当前的煤气化工艺有着广泛的应用，许多企业具备成熟的气流床气化技术。煤气化技术有着环境污染小、粗煤气质量好、原料选择范围广、碳转化率高、气化强度大的特点。这种技术有着较长的持续性，而且操作比较方便灵活。但是，在实际生产中，容易出现带水问题，难以维持德士古气化炉的液位，不利于保障设备的稳定性，会影响到工业生产。

一、德士古气化炉的结构特点

该德士古气化炉为III类压力容器，设计压力为7.15MPa，工作压力为6.50MPa，设计温度为燃烧室1150-1350℃，激冷室280℃，工作温度为250℃。气化室的工作介质是高温煤气、熔渣，激冷室的工作介质是高温煤气、熔渣、灰水。该气化炉从结构上分为气化室、激冷室、内件。气化室段由气化室筒体、预热烧嘴、四工艺烧嘴、内锥形封头、接管组成；激冷室由激冷室筒体、锥形封头、卸料口短节筒体、设备法兰、接管组成，如图1所示。内件由洗涤冷却循环组件、降液筒、气泡分割器、静态破渣器组成。该气化炉技术要求：壳体任一截面上圆度公差不大于±5mm；筒体直线度，在任意3m范围内为2mm，筒体总长度上为7mm；四工艺烧嘴接管中心线必须在同一平面上，平面度偏差不大于1mm，且该平面必须与气化炉中性线垂直，垂直度偏差不大于1mm；顶部预热烧嘴法兰与激冷环的同轴度偏差不大于±3mm；托转盘水平度偏差不大于±3mm。

二、德士古煤气炉的优点

2.1有着较强煤炭种类适应性

德士古煤气炉可以使用油焦、木炭、二手烟煤等它们不受灰分熔点的影响，如果灰分熔点较高，则添加适量的辅助溶剂，使用时尽量选用质量较好、灰分熔点较低的煤。原煤需要成型，所以只需选择大约10mm的粒径。

2.2有着连续生产性

氧气和煤的生产仍在继续，这些原料可能继续进入气炉。可以确定，固定的废物处理过程具有很高的可操作性，无需停止和处理废物。

2.3有着较高的气化压力

在高压下，体积可以大大减少，单炉的实际生产量更高，因此在生产过程中节省了压缩气体的金钱和能源。

2.4合成气有着较高的质量

使用德士古煤气炉可保证活性成分比例超过80%的气体质量，并可用于甲醇生产。

三、提高德士古气化炉单炉运行策略

3.1抓好备炉工作

备炉工作的质量是影响气化炉能否长周期运行中的一项重要因素，公司经过长期备炉检修工作，积累了大量的经验，并不断探索和完善，制定了《气化炉常规备炉检查·检修确认表》，形成相对成熟的检修制度，进一步提高了备炉质量。根据前期气化炉运行实践的探索，将气化炉备炉工作清单化、标准化管理，能有效控制检修和清洗质量。目前，因清理不彻底，黑水排放管线堵塞，激冷水量不足已经成为直接拉低气化炉平均运行周期和制约气化炉最长连续运行时间的重要因素。同时，管线冲刷、腐蚀减薄导致泄露也是最重要的影响因素。实行气化炉备炉清单化和标准化管理可以有效控制因清洗不到位和测厚检测不到位引起的气化炉未达到运行周期停车的现象。根据近几年的运行情况来看，我公司将坚持这一好的做法，并不断动态完善备炉清单，根据装置运行存在的问题及发现的隐患，及时补充清单。

3.2提高煤浆质量

（1）将原有钢条编制而成的磨煤机滚筒筛改为钢板冲孔卷焊而成的滚筒筛，改造后其具有较高的刚度与耐磨性，既有效延长了滚筒筛使用寿命，又能防止大颗粒杂物进入煤浆中，大大降低了高压煤浆泵进出料单向阀卡阀、磨损的风险。其次，定期检查滚筒筛有无破损，粗粒子下降管是否堵塞，避免粗粒子进入大煤浆槽。（2）在磨煤机滚筒筛增加除铁器，当煤浆经过磨煤机出料口时，可将煤浆中的铁片或铁屑吸在磁铁上；定期清理除铁器，可有效减少煤浆中的铁片或铁屑，防止其进入高压煤浆泵，减少高压煤浆泵单向阀卡阀次数。（3）及时关注磨煤机粒度分布，根据分析结果添加钢棒、挑拣断棒，稳定磨煤机钢棒级配；稳定煤浆黏度，避免黏度过低造成煤浆沉降、分层。（4）在磨煤机出料槽泵出口增加煤浆过滤器，过滤器上设置导淋，定期进行排放和清理过滤器。

3.3完善气化炉备炉清单化管理

气化炉备炉工作清单化，加强备品备件全生命周期管理，能有效控制检修和清洗质量。在气化炉备炉工作清单化管理工作中，我们已经对设备、阀门、润滑油、炉砖等备品备件实行了标准化的全生命周期管理。通过实行气化炉备炉清单化和标准化管理可以有效控制因清洗不到位或测厚检测不到位及设备故障等引起的气化炉停车。在生产运行中，总结气化炉长周期运行的短板和瓶颈问题，增补到气化炉备炉清单确认表，并加以改进，进一步完善气化炉备炉清单内容。

3.4设备表面保温螺母保护

在燃气炉运行过程中，数千个热电偶螺母焊接在气缸体外、气室段顶头外，以检测气室温度，进行相应的控制。圆筒中螺母的纵向间距为200mm，辊子支座的辊宽通常约300mm，因此存在问题:设备不允许在最终热处理后进行焊接工作，因此在设备最终热处理前进行焊接工作圆柱放置在辊子支座上，始终接触一个热扭矩螺母圆。给出了两种处理方案:第一种是设备最终热处理后焊接热电联产螺母，提供局部热处理，然后进行局部热处理。第二种解决方案采用宽400mm的板，比15mm厚的辊子支座的辊宽，半径为1910mm的两个半圆(气化炉直径为3600mm，气缸板厚度为110mm)，在电弧板与之间的干涉位置开一个50mm的孔 在对设备进行最终热处理前焊接气缸上的两个电弧板，并用滚轮支架接触保护板的位置，以保护热电联产螺母。 该方案的缺点是，喷砂设备经过热处理后旋转时，设备可以沿设备气缸在辊架上径向移动，造成设备辊与缸之间的接触，从而损坏了热电偶的螺母；另一个缺点是，在装运设备之前，卸下工具可能会损坏原材料。

结束语：

进一步探索解决气化炉长周期运行的瓶颈问题，下一步计划将激冷水管线滤网进行扩容增备和选型改造，以解决长周期运行后激冷水量不足的难题。通过煤浆提浓和粗粒子回收，实现原料煤吃干榨尽;通过细渣回收综合利用，实现环保和经济双丰收。

参考文献：

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