煤质变化对四喷嘴气化炉运行的影响及防范措施.pdf
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1、四喷嘴气化炉是目前国内煤化工装置中主流工艺,其特点是生产负荷大、反应速度快、碳转换率高,且易于实现自动化控制,被广泛应用于煤制氢、煤制合成氨、煤制甲醇、甲醇制烯烃等煤化工装置。四喷嘴气化炉在运行过程中的关键环节是:原料煤质量的稳定;气化炉渣口压差的稳定;气化炉内温度的稳定;氧煤比的稳定;气化炉操作压力的稳定。其中,原料煤质量稳定性是保证四喷嘴气化炉运行过程中顺利进行的重要条件。由于我国煤炭资源分布不均,煤炭质量差异较大,因此煤质变化对四喷嘴气化炉运行带来一定的影响。其中,对气化炉运行影响最大的是原料煤中的灰分,其含量越高,气化炉内渣量越大,合成气产量低。对气化炉运行有利的是灰分含量低的原料煤,
2、其灰分含量越低,渣量越少,因此,在实际生产中要根据不同的煤种采取不同的煤质稳定操作措施,以保证四喷嘴气化炉长周期运行,从而提高其运行可靠性。1 保障四喷嘴气化炉正常运行的重要性1)在气化过程中,四喷嘴气化炉是核心设备,它的运行状况直接关系到整个工艺的稳定。而气化炉内氧煤比、温度、合成气产量等参数都与原料煤的性质有关,因此原料煤的性质稳定性是保证四喷嘴气化炉正常运行的重要条件。2)四喷嘴气化炉内气流速度稳定与否,决定着气化反应速率,进而决定着合成气产量。而合成气产量又直接关系到煤制氢装置的产量,影响企业效益。因此,为了保证四喷嘴气化炉正常运行,必须保障原料煤质量稳定。3)四喷嘴气化炉操作压力和氧
3、煤比的变化也直接影响着合成气产量、合成气有效气含量等指标,进而影响着煤制氢装置的稳定运行。4)在气化过程中,四喷嘴气化炉的操作压力和氧煤比的变化是影响气化炉运行稳定性的关键因素。若气化炉压力升高,则会使氧煤比发生波动进而影响气化炉温度和气化炉渣口压差;若气化炉压力降低,则会使氧煤比降低,气化炉温度降低,气化炉渣口压差升高。因此,保证四喷嘴气化炉操作压力和氧煤比的稳定是至关重要的。摘要:四喷嘴气化工艺是目前煤化工生产的主流工艺,因其运行周期长、可靠性高,一直以来在煤化工领域占据着举足轻重的地位。气化炉是煤制氢、煤制合成氨、煤制甲醇、甲醇制烯烃等煤化工装置中重要的核心设备,其正常稳定运行直接关系到
4、整个煤化工装置能否安全稳定运行。因此在实际生产中需要对其进行精心维护和管理。但在实际运行中,由于煤质变化引起的原料煤质量不稳定会对气化炉的正常运行造成影响,导致气化炉运行负荷波动,严重时甚至会造成系统停车。因此,对四喷嘴气化炉出现的问题进行了总结并提出了相应的防范措施。关键词:煤质;气化炉;四喷嘴;防范措施中图分类号:TQ545文献标志码:A文章编号:10036490(2023)07001303The Impact of Coal Quality Changes on the Operation of Four Nozzle Gasifiers and Preventive MeasuresW
5、ang Zhi-gangAbstract:Thefournozzlegasificationprocessiscurrentlythemainstreamprocessincoalchemicalproduction.Duetoitslongoperatingcycleandhighreliability,ithasalwaysplayedapivotalroleinthefieldofcoalchemicalindustry.The gasifier is an important core equipment in coal chemical plants such as coal to
6、hydrogen,coal to synthetic ammonia,coal to methanol,and methanol to olefins.Its normal and stable operation directly affects the safe and stable operation of the entire coal chemical plant.Therefore,in actual production,it needs to be carefully maintained and managed.However,in actual operation,the
7、unstable quality of raw coal caused by changes in coal qualitycanaffectthenormaloperationofthegasifier,leadingtofluctuationsintheoperatingloadofthegasifier,andeven causing system shutdown in severe cases.Therefore,this article summarizes the problems that occur in the four nozzlegasifierandproposesc
8、orrespondingpreventivemeasure.Keywords:coalquality;gasifier;fournozzles;preventivemeasures煤质变化对四喷嘴气化炉运行的影响及防范措施王志刚(中海油惠州石化有限公司,广东惠州 516086)收稿日期:20230415作者简介:王志刚(1987),男,吉林农安人,助理工程师,主要研究方向为煤化工。煤化工与甲醇化 工 设 计 通 讯Coal Chemical MethanolChemical Engineering Design Communications14 第49卷第7期2023年7月5)四喷嘴气化炉是一
9、个多变量控制系统,其运行状况直接影响着煤制氢装置的稳定运行。其中,原料煤性质变化对四喷嘴气化炉运行的影响最大,因此原料煤质量控制也是保证四喷嘴气化炉正常运行的重要条件。2 煤质变化对四喷嘴气化炉运行的影响2.1 灰分灰分主要指煤中所含的不溶性矿物质,它是煤燃烧时的最终产物,它对气化炉的影响非常重要,主要是因为灰分在高温下,特别是在气化过程中,会引起焦炭发生炭化,从而会使焦炭之间的孔隙变大,而且还会降低焦炭的强度。灰分太高会影响气化炉的操作,特别是对四喷嘴气化炉来说,如果灰分含量偏高,气化炉排渣会面临一定风险,对炉内燃烧室反应产生的合成气组分有较明显变化,同时影响气化炉生产效率甚至影响四喷嘴气化
10、炉的稳定运行。本装置四喷嘴水煤浆气化灰分控制在小于10%,过多的灰分会带走大量的反应热量,并对耐火砖有一定的侵蚀作用,也不是越低越好,如果灰分太低,耐火砖上挂不上渣,就起不到保护耐火砖的作用。2.2 灰熔点灰熔点是衡量煤化学活性的一个重要指标,它是煤中可挥发分与灰分含量的比值。灰熔点最重要的是流动温度,用以指导气化炉操作温度。水煤浆气化一般要求煤的灰熔点控制在1 300以下,最好控制在1 230左右,黏度一般在30 Pa s 左右,一般认为煤灰成分中酸碱比决定煤的灰熔点,比值尽量低些来降低灰熔点,硅铝比决定煤的操作窗口温度高低,正常要求碱酸比1.85左右,硅铝比大于1.7较为合适。灰熔点越高,
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