煤质与炉壁超温对德士古气化炉稳定运行的影响

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为了提高气化炉的生产能力，实现气化炉长周期，安全稳定运行，并达到高产、优质、低耗之目的。要加强煤质管理，固定碳、化学活性、机械强度、热稳定性、灰熔点等指标入厂前要严格把关，力求提高；尽量降低硫份、灰分等杂质的含量。把灰分的含量作为重点来抓，灰分应尽可能的低。同时做好煤浆的制备工作，稳定煤浆浓度，并尽可能的提高煤浆浓度。其次，选择合适的操作温度是长稳优运行的保障，气化温度的选择原则是在保证液态排渣的情况下，尽可能选择较低的温度。具体的确定方法是使液态渣的粘度略低于250CP，即为最适宜的操作温度。

一、煤质对气化炉运行的影响

灰分是不直接参加气化反应的惰性物质但却要消耗煤在氧化反应中所产生的反应热用于灰的熔化。煤中灰分含量高则有效成分就少送入气化炉同体积的煤浆灰分高的煤产气量少灰渣量大灰渣中碳含量大碳转化率低。之所以将灰分作为重点，主要从以下几方面考虑：首先，灰分直接影响煤中的有效成分，进而影响煤气化的效率。实践证明，灰分增高1%，在入炉煤浆量同样情况下，生产能力下降约1.8%，其次，灰分中以SiO2为主，灰分高时，煤中煤矸石就多，SiO2就高，这样导致煤灰中CaO+Fe2O3+MgO/SiO2+AL2O3比值降低，而该酸碱比直接与灰的粘度和灰熔点有关，每当灰分升高时，炉温被迫提高，以保证渣能顺利排出，这样，势必增加氧耗，降低耐火砖的使用寿命。

根据煤的粒度分布及可磨指数来决定磨煤机的粗细棒配比，以达到最优的煤浆粒度分布，从而保证较高的煤浆浓度。选择合适的工艺条件（煤和水的比例），调配最佳粒度和粒度分布是制备具有良好流动性和较为稳定的高浓度水煤浆的关键。运行一定时间后，对磨煤机的粗细棒的磨损情况及煤浆粒度分布作以比较分析，决定是否补充磨煤机的棒量。

添加剂在水中具有分散作用，可以降低煤粒表面的亲水性能和荷电量。适宜的添加剂能降低煤粒表面的水化膜和粒子间的作用力，进而改变煤浆的流动性，且煤浆的粒度越细，效果越明显。根据煤的性质选择合适的添加剂及添加剂的加入量。加入量过小，煤浆粘度增大，不利泵的输送；加入量过大，添加剂费用将很高，应该通过实验来确定添加剂的最佳加入量。

煤中水分包括外表水和内存水。外表水分不稳定易造成煤浆浓度波动外表水突然增大，煤浆浓度降低气化效率降低外表水突然减少煤浆浓度升高粘度增大滚筒筛通不过引起煤浆外溢造成原料浪费及污染环境。内存水是煤的内在水分即煤的结合水以化学态形式存在于煤中，煤的内水高同样会增加运输费用。

二、炉壁超温对气化炉运行的影响

在气化炉的运行过程中，操作温度的控制显得特别重要，它直接关系到气化炉能否长周期稳定运行。在操作过程中，氧煤比过高，系统热负荷增加，有效气成分下降，CO2含量升高﹔另外，气化温度过高，耐火材料腐蚀加剧，影响或缩短了耐火材料的使用寿命，甚至烧坏耐火衬里。实践证明，气化炉运行温度升高50℃，持续3～5天，炉砖寿命明显减少，甚至出现脱落，裂缝等严重后果，严重将引起炉壁超温，导致停车。德士古气化炉为钢制圆筒形承压容器，内衬三层耐火材料。正常运行时，气化炉内温度1300～1400℃，壳体外表面温度在220～250℃左右，而发生严重超温时可达到500℃左右。

烧嘴在接近正常使用寿命后期，由于不同程度的烧损减薄乃至穿孔，以及通道结垢堵塞，会使料浆的雾化状况发生恶化，火焰形态发生变化，从而在局部区域产生过氧超温；此外，烧嘴烧损易引起料浆偏流，造成炉膛内高温气体返混加剧、火焰偏向燃烧甚至返舔烧嘴，也使得炉拱顶特别是上口法兰侧壁超温。

耐火砖正常减薄、烧损造成炉壁超温在接近耐火砖使用寿命后期，气化炉的向火面砖由于炉内高温工艺气的冲刷、蚀损、开停车等原因，不断减薄，整体热阻减小，炉壁温度会在一个较长的时间内保持缓慢上升趋势，直至造成炉壁大面积温度上耐火材料选用不当引起的炉壁超温，德士古气化炉作为高温高压反应器，为防止炉体超温和局部过热，最基本的保证就是有一个可靠的炉衬，以确保炉内的生产工况稳定并且保护炉体在正常温度下工作。如果炉体内衬所选用的耐火材料不当，就会造成耐火砖开裂、脱落等，最终导致炉体炉壁超温，继而焊道裂，酿成安全事故。高温气体窜入后到达炉壁，造成拱顶超温。

检维修不当引起的炉壁超温，检修后烧嘴遗留异物修时，因将氧气喷嘴端面堆焊高温合金时衬上的一直径27mm、高度12mm不锈钢衬环遗留在喷嘴里面，导致重新开车投料后不久，炉拱顶和颈部即出现超温报警，实测温度达到330℃。后停炉更换烧嘴后重新投料运行，一切正常。因检修不当造成耐火材料受损分析原因是闪爆造成炉砖表面剥落并引起炉口砖松动和浇注料破碎，经运行一段时间后，浇注料跑损，引起高温窜气。

工艺操作不当引起的炉壁超温，负荷过低导致局部区域过氧超温动，减薄严重的刚玉砖大部脱落，导致上部刚玉砖衬里因无支撑而下滑，在炉顶部形成空档，造成拱顶部超温。

重开车过程中烘炉和投料操作不当引起炉壁超温，当前工序故障引起紧急停车时，由于停车前来不及经过提温熔渣这一步骤，致使停车后炉壁挂渣较多，导致下次投料前的烘炉过程中有部分挂渣被熔下致使渣口变小。而烘炉时渣口处温度受炉内火焰及负压影响，相对较低，若此时操作不当、盲目投料，投料后产生的新渣就会附着在旧渣的表面，导致渣口积渣越来越多，直至完全堵塞渣口。一段时间内随着压力的升高，当炉内热量积聚到一定程度时，就会发生炉壁超温现象。

气化炉压差上涨时提温熔渣操作不当， 当煤质大幅波动而导致炉壁挂渣增厚时，就会引起气化炉压差呈轻微上涨。此时若提温熔渣操作不当，譬如此时若采取大幅提高炉温的做法，大量炉壁挂渣会瞬间被熔下堵塞渣口，造成炉内气流通道受阻，燃烧区域发生改变，此时气化炉压差进一步升高，并出现气体成分大幅波动

综上所述，严格控制煤浆质量，密切关注炉温变化并及时做出调整，可以保证气化炉长期稳定运行。