关于壳牌气化炉渣口堵的原因及预防措施研究

(晋能控股煤业集团广发化学工业有限公司，山西 大同 037008)

摘 要：随着我国经济社会的不断发展，工业技术也得到了快速发展，煤化工行业得到了一定进步。我国在壳牌气化炉的设计、安装、运行等经验技术上也取得了不断发展。本文介绍了气化炉渣口堵渣的多种原因，针对渣口堵渣的问题进行分析，并且对于渣口堵渣现象提出相应的解决措施，目的是更好的解决当前气化炉的渣口堵渣问题，保证气化炉能够长期稳定运行。

关键词：气化炉；渣口；原因；判断；处理

我国壳牌气化炉的排渣方式主要使用液态排渣技术，此技术的核心主要是以渣抗渣，此技术主要是适合煤质较好的、碳转化率较高、耗氧量较低的冷煤气。该技术主要是利用化学和物理相结合的方式进行处理，在处理过程中冷水壁可以将余热回收，煤粉在一定的压力和气流作用下，对余热进行回收。此项工艺主要是受气化温度、压力、煤质等等因素的影响。壳牌气化炉在运行过程，炉内的渣温度一般可达到1500℃，受冷水壁的影响，可以生成固态的行时，一般将压力值控制在4MPA左右，温度在1400℃-1600℃。

1  气化炉堵口堵渣现象

我国在2010年进行投料试车期间，气化炉在投料的前期，气化炉的渣口压差上涨，工艺气中的一氧化碳含量上涨，二氧化碳含量降低，炉内温度上涨，排出的渣形开始出现拉丝现象，随着设备运行，不断出现绿色环保的熔渣，并且渣量不断减少，最终出现无渣状态。在2010年和2011年，气化炉在运行中渣口的压差不断提高，气体成分也出现变化，随之而来的是渣形和渣量出现问题，温度不断提高，导致气化炉不能稳定运行。除此之外，煤质的不断波动，导致气化炉经不能稳定运行，出现低负荷状态。渣口出现堵渣情况，会导致炉内温度不断上涨，气体成分不断变化，当变换的触媒达到运行的时限时，导致后续的操作无法进行。

2  气化炉渣口堵渣事故分析

2016年9月，某煤化公司的操作人员，发现气化炉的压差出现变化，但是通过现场的核查发现，煤渣和排渣将出口堵住了，导致气化炉不能正常运转，所以操作人员将气化炉进行暂停操作。

通过下图图一中可以看出，在下午两点左右，气化炉的数据还是较为稳定的，运行中的压差和气体成分含量也较为稳定。在下午两点半左右，气化炉出现波动，操作人员为了了解实际波动原因，对于现场的运行数据进行记录。

图１　气化炉的运行数据

操作人员对煤气化的运行数据、煤含量、氧含量进行对比分析，通过技术分析技术人员要是能在气化炉的运行初期对氧煤比例进行控制，气化炉可以很快的恢复到正常状态。实际情况是，技术人员是在运行一定时间后，各种情况都考虑到后依然会存在数据波动，那么氧煤比对此次问题影响不大，此时可以手动暂停气化炉，防止出现安全事故。

3  气化炉堵口堵渣的原因分析

3.1  气化炉石灰石的添加剂量分析    

在气化炉中添加一定剂量的石灰石，可以降低炉内煤的温度，防止一些不确定性的问题发生，同时还可以降低熔点值，防止温度变化使得气化炉发生堵渣事故。一般情况下，会在气化炉内添加一定剂量的石灰石，一般添加量会在25%以下，这种可以保证熔点能在1200℃，进而可以降低煤灰的熔融温度，保证气化炉能稳定运行。在一次事故中，当时操作人员发现炉内氧气的负荷已经达到17.4.kg/s，通过计算可以得出磨煤进入烧嘴后的运行时间大月8到10个小时，通过对石灰石的含量进行分析，可以统计出来石灰石呈现一条斜线，这也表明了炉内石灰石的含量较为稳定，操作人员规范操作，当时是技术人员为了更准确分析还对料仓内的煤进行了分析。

表1可以发现，石灰石的添加量，判断石灰石的添加量可以得出当时是满足企业的生产需求的。

表１ １＃～４＃角阀煤料的石灰石含量

表2是在煤粉反应中石灰石的含量，通过图表可以得出，在气化炉堵渣前，煤粉中的石灰石含量较为稳定，是满足正常的生产要求的。

表２ 煤粉中石灰石的含量

通过以上的数据分析，可以得出气化炉堵渣事故的发生与石灰石的含量不存在直接关联，操作人员添加石灰石的操作，是符合正常规范的。

3.2 气化炉内石灰石中CaCO3的含量分析   

在石灰石中CaCO3可以降低煤灰粉的熔点，CaCO3的含量多少会影响气化炉的排渣问题。在表3中可以看出CaCO3的含量较高，CaCO3可以降低煤灰粉的熔点，所以通过以上分析可以得出石灰石中成分含量是符合生产工艺要求的，同时排除了石灰石对于气化炉渣口堵渣问题的影响。 

表３ 石灰石的成分分析

3.3  气化炉的原料分析

煤的产地和地理因素的影响，所以煤质的指标有所不同，壳牌气化炉的稳定性受煤质影响，煤灰粉的成分直接会影响气化炉的运行情况，同时也影响液态排渣。

气化炉使用的煤是经过配比合成的，煤在不同矿区煤质是不同的，矿区不同层面的煤质也有所差别，我国今年讲求降本增效，为了控制成本，我国煤化企业会尝试不同配比的煤，煤质的波动大，煤的成分波动会更大，灰熔点变化更高，对于这种变化要是不能及时的了解，不能对气化炉及时调整，就会导致安全事故发生，特别在固定碳和灰分变化较大的情况下。

3.4 投料前炉内清理不合格，投料后导致设备负荷增加    

气化炉在运行前，需要停车检查，对于炉内的熔渣进行处理，一部分熔渣和耐火砖紧密结合，清理难度较大，随着炉内温度不断升高，熔渣会逐渐融化，融化后会沿着炉壁流下来，熔渣到达炉底后，温度下降，熔渣掉落速度减慢，在此处堆积。在对气化炉投料后，随着温度增加，气化炉负荷加快，大量的熔渣会在短时间内掉落在渣口，导致堵渣情况发生，此种情况要是不及时处理，会影响设备运行。

3.5  温度变化造成堵渣问题出现   

企业为了提高经济效益，更好的提高产量，一般设备正常运行下是低温环境操作，目的保证液态渣可以正常排除，为了提高产量，会尽可能的降低温度，但是长时间的低温操作，会导致炉壁内产生大量熔渣，熔渣可以降低对于耐火砖的损耗，但是随着设备运转，炉温一单升高，并且一直持续高温，会导致熔渣不断融化，并向渣口堆积，造成气化炉渣口堵渣问题。

4  气化炉堵渣现象如何判定   

4.1 气化炉压差判断      

气化炉压差会有两个数据，一个是测量数据，一个是计算数据，压差在炉子出现问题时，数据会发生变化，通过数据可以看出异常，当炉内温度较高时，气化炉渣口熔渣较少，压差会发生向下的变化，如果压差发生向上的变化，说明渣口存在堆渣问题，此时需要及时处理熔渣，防止渣口堆渣严重。

4.2 气化炉内工艺气成分判定   

气化炉在稳定运行时，工艺气的成分相对较为稳定，当渣口发生堵渣现象时，炉内流通的面积会减少，工艺气在炉内的留存时间变长，导致二氧化碳继续参加化学反应，产生一氧化碳，二氧化碳含量逐渐降低会导致一氧化碳不断升高。在此期间，炉内加氧越多，会导致渣口堵渣情况越来越严重，根据工艺气的成分可以判定堵渣的情况。

4.3 熔渣渣形的判定   

气化炉渣口发生堵渣情况后，炉内的温度会不断升高，通道变窄，炉内产生的渣先从颗粒状变成棉细渣，最终形成沫渣，出现拉丝现象，随着熔渣增多，渣量逐渐增多。气化炉渣口通了后，熔渣会流下来，出现块渣，渣形逐渐变好。

5 气化炉渣口堵渣情况的预防措施

5.1 提高煤质量   

气化炉的原料煤要合理选择，对于使用煤质进行数据分析，避免不断换煤，保证原料煤的质量，在通过煤配比选择优质煤，控制灰分量，灰熔点等数值，灰分控制在6%左右，灰熔点在100℃范围内。

5.2 控制炉温   

气化炉的工作温度是导致渣口堵渣问题的关键因素，炉内的操作温度要参考灰熔点和黏温趋势图来控制，同时根据氧煤比进行控制，保证熔渣的流动性。气化炉一般的操作温度会大于100℃，炉壁底部的厚度在20毫米以上，温度超过200℃，操作人员应该严格按照炉温要求来设置，防止因为炉温变化过大，导致炉渣堆积。

5.3 定期对气化炉数据进行监测    

在日常工作中，操作人员应该加大对于设备数据监测，要做到通过数据变化，及时发现问题，保证在问题严重前发现，及时给出对应的解决措施，及时定位堵渣位置。

6  结语

综上所述，近几年，气化炉堵渣问题频发，操作人员主要通过把控原料煤的质量来解决气化炉的堵渣问题，通过对造成气化炉渣口堵渣的原因分析，可以了解到，煤的灰分成分会对于堵渣问题影响较大，导致熔渣的流动性较差，导致堵渣情况发生。同时还需要监控气化炉的各个仪表的运行数据，对于数据的变化及时进行检测，出现问题时，及时调整炉温；定期对于设备进行检修，降低气化炉堵渣问题的发生；同时要不断完善堵渣处理的流程，加强夜班管理，同时让操作人员规范执行，对于指标数值的变化及时判定，给出解决措施。不断对气化炉进行改进和升级，提高设备的运行效率，保证设备的稳定行。

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      来源：化学工程与装备 - 官方网站 - 创刊于1972   2022年第12期   在线投稿  >>