德士古气化炉渣堵机理探讨

第２９卷化肥工业第３期

德士古气化炉渣堵机理探讨

米冬梅聂成元

（山东充矿鲁南化肥厂滕州２７７５２７）１啪平６

摘要介绍了造成德士古水煤泉加压气化炉渣堵的几个影响因素．井分析了产生原因，从选用优质耐火砖稳定气化炉运行、严格控制炉温、使用破渣机等几个方面提出了预防气化炉渣堵的有效措施。

关键词德士古气化炉渣堵机理

Ｊ

气化炉渣堵现象

根据目前德士古装置运行的实际情况来看，

灰渣已堆到气化炉的人孔以上，并发现大量直径

在２００～３００１ｍ左右的块渣及２０

块，很难处理，严重影响ｒ生产。

２

ｍｍ左右的渣

气化炉的渣堵现象可以分为３类：

（１）熔渣堵塞渣口，使燃烧室的灰渣无法排出，堆满燃烧室的底部。目前国内德士古装置还未出现这种类型的渣堵。

（２）熔渣逐渐积累到下降管内壁上，直至挂满下降管而堵塞气体通道。这种类型的渣堵仅上海焦化厂报道过，其它厂家还未出现此问题。

（３）激冷后的大块灰渣堆积在气化炉锁斗上部ＬＨｖ一５１阀的上部。锁斗排渣无法顺利进行而造成渣堵。这种现象较为普遍，本文主要对这种渣堵现象进行分析。

生产中渣堵现象的具体表现如下：

（１）渣堵时，气化炉的渣口压差变大，而且压

力波动很大。

渣堵的原因分析

根据渣的组成和生成原因，炉渣可以分为４

２．１炉渣的组成与分类类。

（１）灰渣灰渣为直径０

５～５０

ｔｒｕｎ的渣粒，主要来源

于气化炉内煤浆颗粒在雾化燃烧过程中，微粒间碰撞烧结后，随着气流进入激冷水浴，经过激冷破碎而成。其主要成份见表１。

表１灰渣的主要成份（％

（２）锁斗循环泵的流量由正常的２２Ｏ一／ｈ

锐减至１０．０ｍ３／ｈ左右，严重时降至零，锁斗系统

（２）块渣

直径在５．０ｎⅡｎ以上的为块渣，但质地较为疏松，主要来源于沿炉壁流下的熔渣。当温度低时，炉壁积累了厚厚的渣层，当温度突然升高时，大片的熔渣被烧下来，进入激冷室，未能被完全激冷破碎。其主要成份与灰渣相同。

（３）疤渣

无法运行。

（３）渣量由正常的３～５ｔ／ｄ降至极少，气化炉排出物甚至出现清水。

（４）大量的细灰渣被带入闪蒸系统，闪蒸罐及其管线出现渣堵，沉降槽底部排出的几乎全部

为细灰渣。

充矿鲁南化肥厂自１９９４年气化炉运行达到设计能力后，至１９９７年渣堵现象并不明显。１９９７年后，由于Ｂ炉拆除厂破渣机，渣堵问题逐渐暴露出来，每年均有数次严重渣堵，影响气化炉的安全运行。特别是在２００１年】月至４月间，Ｂ炉出现２０余次渣堵，致使气化炉被迫减负荷。其中特别严重的渣堵有３次，锁斗及闪蒸管线均被灰渣堵死，致使气化炉被迫停车处理。打开人孔检查，

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疤渣为块渣，但质地较为坚硬且致密。成因是熔渣的组份渗透熔解耐火砖的组份后，形成ｒ低熔点化合物。当熔渣的侵蚀作用加强、生成的低熔点化合物较多时，就进入激冷室。这种熔渣通常难以被激冷破碎，其主要组成包括Ｃ８２ｓｉ０４、Ｃａ２Ｓｉ０５，ＣａＡｌ２１％０７，ＣａＯ‘Ａ１２０３‘Ｓｉ０２、ＣａＣｒ０３、ＣａＺｒ０４等低熔点化合物，质地较为坚硬，大都呈熔融玻璃状。

，

万方数据　

第２９卷

化肥工业第３期

（４）砖渣

砖渣主要是一些损蚀剥落的耐火砖碎块：熔渣的主要成份逐渐滑着耐火砖的气孔或裂纹侵入耐火砖内，形成共熔物。开停车过程中，压力、温度巨变时，共熔物发生热应力膨胀，沿着气孔或裂纹使砖分离、剥落，进入激冷室成为砖渣。主要成份和耐火砖略为不同，见表２。

表２砖渣及砖本体的主要组成ｆ％）

项Ｈ

ｃｑ吐

ｚｒ０２

ｓ１０２

灿２０３

ＣａＯ啦０３

砖率体７８５０

４．２０１．２０８４０

０５００４６砖渣６５

８０

２－８０

１１．２０

１１．２０

５

５０

２４０

２．２渣堵原因分析

（Ｉ）原料煤种变化的影响

人炉煤中灰份含量的变化及灰渣组份的变化，也会影响到灰渣的熔融特性（即确定气化炉操作温度所需要测定的人炉煤浆的灰熔点１ｊ）。灰熔点过高或过低，均会使气化炉温度发生变化，影响气化炉排渣。煤灰渣的组份又是灰渣粘温特性的主要影响因素之一，其中Ａｂ０３、Ｓｉ０２的含量过高均会使灰渣熔点升高，粘度变差，而灰渣中

ｈ０３、ＣａＯ的含量也会影响灰渣的熔点和牯度。

因而，如果煤种的灰份含量增高，灰渣中的Ｆｂ０３、ＣａＯ含量过高，将会导致灰渣的熔点过高，粘温特性变差，灰渣的焦渣特性（即灰渣的粘结指数）变大，容易形成质地坚硬、体积较大的块渣，造成渣堵。

（２）耐火砖的损蚀过程发生变化

在气化炉的反应区，熔渣会与耐火砖形成一层低熔点化合物。随着外界因素如气化炉操作工况、煤灰组份等的变化，会加剧灰渣对耐火砖的损蚀，使低熔点化合物逐层被剥蚀下来，形成大块的疤渣。当投料或压力波动较大时，也会使耐火砖沿裂纹剥落，形成大块的砖渣，使锁斗排渣困难，造成渣堵：这种渣堵一般较难处理，需停车处理。另外，耐火砖的自身质量及砌砖的整体质量也是决定结渣快慢的一个因素。若耐火砖的含铬量高、气孔率小、砌筑砖缝小且灰浆饱满，其相应抵抗灰渣的侵蚀性也强，不易结渣。

（３）气化炉操作工况的影响

气化炉的操作工况较为复杂，其中操作炉温是影响气化炉渣堵的一个主要因素。

万　

方数据①由于外界工况如氧压的变化，炉温由高射低变化幅度较大时，炉温低时挂在耐火砖表面的

厚厚熔渣及低熔物脱落，在激冷室形成块渣和疤渣。另外，炉温高时，熔渣中的各侵蚀性金属元素活跃，极易渗透进入耐火砖本体，加快砖的损蚀。高炉温也会使砖的抗侵蚀能力和机械强度下降，加快耐火砖的烧损，这就不可避免地造成气化炉的渣堵。工业试验证明，炉温每升高１００℃，熔渣对砖的损蚀就会加快ｌ倍。

②压力的髟晌较炉温而言相对较弱，但其影响也不容忽视，因而气化炉操作压力应尽可能保持稳定。

（４）设备因素

设置破渣机的目的是为防止大块的熔渣和砖渣所造成的渣堵。但从装置投用至１９９７年底，并未暴露出特别严重的渣堵现象，相反由于破渣机轴封泄漏原因，严重影响了气化炉的安全运行，因而将破渣机拆除，并与Ａ炉作对比试验。这也是由于存在设备缺陷而造成２０００年初Ｂ炉渣堵特别严重的又～重要因素。

（５）其它影响因素

由于烧嘴装配尺寸不匹配或烧嘴使用后期磨损较为严重而形成偏喷，发生反应区偏流现象，使煤浆与氧的反应过程变化而导致渣的生成状态也发生变化，形成大块渣，造成渣堵。另外，由于气化炉的不稳定运行，也会导致块渣的生成。

３

预防气化炉渣堵的措施

３，１稳定煤源，优化配煤技术

水煤浆加压气化要求煤种在反应性、成浆性、

灰熔融特性方面均应达到一定的指标：热值在２５．１２Ⅲ／ｋｇ以上，灰熔点（Ｔ３）在ｌ

３００

ｏＣ以下（但

不可过低），原料煤中的灰份含量不得高于１２％～１５％（越低越好）。为防止气化炉渣堵，并充分考虑到运行的经济性，我们采用精煤掺配技术。所选用的精煤品种均符合指标，并对采购煤种严格把关，特别控制煤种的灰份含量绝对要小于１０％。通过采用一定的掺配比例达到降低人炉煤的灰熔点、改变煤灰渣的组份，以减缓对耐火砖的损蚀，改善熔渣的形成状态，最大限度地减少疤渣、砖渣的生成．从而尽可能地防止气化炉渣堵现象的发生。

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３．２把好耐火砖的质量

化肥工业第３期

煤浆泵的ＰＬＣ系统进行技术改造，以保证气化系统不会因气化炉的安全联锁系统及高压煤浆泵的气化炉的运行周期。我厂单炉最长运行周期是２００１年１０月份创下的８７

ｄ２０ｈ。

耐火砖要严格按照其理化性能标准选用，严炉技术要求：控制横向灰缝≤１ｒｍ、纵向灰缝≤

ｌ８

把质量关。还应加强砌筑质量管理，严格执行筑ＰＬＣ系统误动作而造成的不必要停车，从而延长

ｍｍ，灰缝耐火泥浆要饱满，垂直度偏差±５

ｍｍ／ｍ，水平度偏差为±４ｍｍ／ｍ，最大同，ｔＬ，度为±（２）建立严格的工艺、设备、仪表、电气的“四位一体”的联合巡检制度，严格执行检查项目，严格执行工艺指标，最大限度地消除生产隐患，确保气化炉安全平稳运行。

（３）严把烧嘴质量关，包括烧嘴的装配质量。烧嘴在使用后期雾化状态不理想时，应及时更换。３．５回装破渣机，消除隐患

通过Ｂ炉与未拆除破渣机的Ａ炉的对比试验后，决定于２００１年１１月回装破渣机，以消除严重渣堵的影响。

结语

（１）引起气化炉渣堵的原因是多方面的，诸如煤种灰份含量及组成变化、熔渣对耐火砖损蚀的加剧以及炉温的大幅度波动，均能改变渣的状态，造成排渣不正常，容易导致渣堵。

（２）对德士古气化炉采取了正确的预防措施，基本上已杜绝了渣堵现象的发生。即便发生了渣堵，操作人员也会采取不同的措施进行处理，使系统尽快恢复正常。

（３）每年可避免因气化炉渣堵而造成合成氨系统停车至少２次，每次开停车中相关工序设备的运行费用、放空的合成气及检修费用累计可达２０万元。仅此一项，年节约费用４０余万元左右，经济效益十分显著。

５一。另外，严格按照烘炉曲线烘炉升温，控制

升温速率为２５℃／ｈ。３．３严格控制操作温度

（１）正常运行时，要严格执行工艺指标，控制

炉温在１３５０。Ｃ以下，这对防止气化炉的渣堵十

分重要。若高温热电偶烧坏后，可根据在线质谱仪测得的气体成份含量及甲烷含量综合判断炉温的高低，严禁超温操作。并且采用氧煤比自动跟踪技术，可以避免炉温的大幅度波动。采用新的高温热电偶装配技术，延长高温热电偶的使用寿命，对稳定炉温同样重要。

（２）投料时炉温不可过高。投料是系统一个突变的过程，炉温会瞬问猛升，加快耐火砖的损蚀，加速疤渣、砖渣形成，易造成气化炉的渣堵。因而在投料时，要将投料的氧煤比调低，控制炉温在合适的范围内。

（３）加强人炉煤浆灰熔点的检测，每天都应准时、快速地将灰熔点（Ｌ）检测出来并将结果报给控制室．由操作人员参照灰渣的粘温特性变化情况．随时调整气化炉的操作温度。

（４）通常以灰渣流动时其粘度在２５～３５排渣较为顺利。

３．４稳定气化炉运行．加强气化炉安全生产管理

Ｐａ・ｓ

４

时的温度作为气化炉的操作温度，此时气化炉的

（１）对德士古气化炉的安全联锁系统及高压（收稿日期２００１—１２—２４）．庐ｄ≯廿．护《≯廿、驴ｑ≯驴廿毋，ｐ、矿、驴廿■≯廿－廿ｑｐ廿廿廿廿廿廿驴《ｐ驴矿驴驴矿驴驴驴驴妒矿驴驴妒－驴《Ｐ廿廿廿湖北省化学研究所精脱硫剂实现出口

湖北省化学研究所气体净化中心继２０００年出口ＥＡＣ一６型硫醇硫醚精脱硫剂到美国和英国、２００１年出口ＥＨ一２中温耐硫水解催化剂到东南亚后，２００２年１月又成功出口了．６６ｍ３＂０３型特种氧化铁精脱硫剂和１０ｍ３Ｅｚ一２型宽温氧化锌精脱硫剂。

经国外某公司测定，Ｔ７０３型精脱硫剂的硫容高出该公司２个对比产品的９０％一１００％。国家

化工催化剂检测中心的测定表明，ＥＺ一２型宽温氧化锌精脱硫剂的硫容高于化工行业标准２０％～３０％，外国公司测定其硫容达到该公司氧化锌的指标，认为ＥＺ一２在宽的温度范围内（２００～３７０℃）是一种好的脱硫剂。

上述产品的出口标志着我国在这一领域内的研究开发成果已经达到先进水平。

（湖北省化学研究所气体净化中ｏ

４３００７４

孔渝华叶敬东）

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