航天炉粉煤气化装置长周期稳定运行总结_黄保才

航天炉粉煤气化装置长周期稳定运行总结黄保才，童维风，任山，郭兴建（安徽晋煤中能化工股份有限公司，安徽临泉236400）［摘要］通过对工艺的不断优化和对设备的改进，安徽晋煤中能化工股份有限公司航天炉粉煤气化装置的运行周期和稳定性不断提高。

从工艺控制和设备管理两方面对航天炉粉煤气化装置稳定运行的控制思路和方法进行了论述。

［关键词］航天炉；长周期稳定运行；工艺控制；设备管理［中图分类号］TQ 546［文献标识码］B［文章编号］1004－9932（2013）05－0004－03［收稿日期］2013-01-21［作者简介］黄保才（1983—），男，安徽固镇人，助理工程师。

Summary on Hangtian Pulverized Coal Gasifier's Long Steady OperationHUANG Baocai ，TONG Weifeng ，ＲEN Shan ，GUO Xingjian（Anhui Jinmei Zhongneng Chemical Co．，Ltd ，Linquan 236400，China ）Abstract ：Through process optimization and equipment modification ，the running span and steadibility of Hang-tian pulverized coal gasifier in Anhui Jinmei Zhongneng Chemical Co．，JP 〗Ltd were greatly risen．This paper mainly introduces the control approach and method for keeping the gasifier steady operating from two aspects ，process control and facility management．Key Words ：Hangtian gasifier ；long steady operating ；process control ；facility management0引言具有中国自主产权的粉煤气化技术———航天炉（HT-L ）粉煤气化技术的研发和成功应用，表明中国已进入煤气化时代，为中国广大煤资源合理利用提供了设备基础。

我公司航天炉（HT-L ）粉煤加压气化装置于2008年10月31日一次投料开车成功，开始了装置试车阶段，此阶段最长运行了0.6d 。

通过对系统暴露的问题逐一进行改造、完善，2009年装置最长连续运行了45d ；之后通过对工艺的不断优化和对设备的改进，装置的运行周期和稳定性不断提高，2010年最长连续运行周期达到89d ，2011年创造了156d 的新纪录，2012年再次刷新纪录，最长连续运行周期达到215d ，创造了粉煤气化史上新的辉煌。

从航天炉装置能维持运行到稳定运行，到目前的长周期、稳定、经济运行，经历了不断摸索、改进和完善的过程，以下从工艺控制和设备管理两方面对航天炉粉煤气化装置稳定运行的控制思路和方法进行论述。

1工艺控制1.1磨煤单元负荷控制磨煤单元的稳定运行，有利于粉煤的稳定输送，减少氧煤比的波动，可降低对气化炉燃烧的不利影响。

磨煤稳定性主要表现在磨出的粉煤细度、水分含量合格且能连续输送稳定。

航天炉配套的磨煤机型号为MPS180，最大出力为31.57t /h 。

原煤水分含量一般大于10%，气化炉高负荷运行时，输送到炉内的粉煤量达到28t /h ，磨煤机基本达到100%负荷。

当原料煤的全水含量≤10%时，还可以提高磨煤机负荷至105%，但磨出的粉煤粒径增大，水分含量上升，粉煤管道磨损加快，管线输送波动大，粉煤在气化炉内燃烧不稳定、不完全，这种情况下再提高磨煤机负荷已不利于气化炉的长周期稳定运行。

因此，一般采用1台磨煤机80% 100%负荷运行，备用磨煤机间断补料，磨出的粉煤相对稳定，有利于气化反应的稳定性。

第5期2013年9月中氮肥M-Sized Nitrogenous Fertilizer Progress No.5Sep．20131.2气化炉负荷控制影响气化炉负荷控制的主要因素有烧嘴的尺寸、使用周期（泄漏）和煤种。

不同煤种或配煤的黏温特性不同，对应的气化炉负荷也应不同，若强行提高气化炉负荷，不利于气化炉长周期安全稳定运行。

但是气化炉高负荷运行是整个装置经济运行的关键，因此要合理地、尽可能高地控制气化炉负荷：①根据原料煤的供应情况，尽可能选择气化炉高负荷运行需求的配煤比例；②配煤后的混煤流动温度要≤1400ħ，要合理添加石灰石量，最好将流动温度控制在1300 1 350ħ；③尽量减少影响气化炉负荷波动的因素，包括煤种变化和混煤比例的变化，因为当煤种改变或配煤比例改变时，都会发生气化炉换渣和重新挂渣的过程，当大块渣脱落的时候，存在耐火材料脱落受损和渣钉不同程度的烧蚀，为保护气化炉，最大限度地减小耐火材料和渣钉的损伤，在每次煤种或配煤比例改变时，应提前适当降低氧煤比，控制适当偏低的炉温；④因为气化炉加减负荷或是调整负荷的过程都是非常缓慢的，因此由于系统问题气化炉减负荷后，在加负荷过程中要先控制氧煤比比正常值适当偏低，加到正常负荷时再调整氧煤比至正常控制值，如果加负荷过快，会引起挂渣和炉温的波动，影响的时间会更长；⑤当汽包补水量正常，主盘管密度＞700kg/m3且波动比较平稳，要控制较高的氧煤比，着力找准氧煤比和主盘管密度的控制点，以提高气化炉负荷。

1.3气化炉氧煤比控制气化炉氧煤比调节原则：①气化炉加负荷时，先加煤，待煤稳定后再加氧；②气化炉减负荷时，先减氧，后减煤，待煤稳定后再减氧；③气化炉工况表明氧煤比偏低时，应加氧，加氧时每次以0.1%的幅度缓慢递加；④气化炉各工艺参数显示氧煤比偏高时，要及时先减氧，气化炉工况稳定后再调整合适的氧煤比；⑤粉煤管线粉煤流量的波动、系统压力波动等会造成氧煤比的波动，氧煤比向上波动最大值应满足主盘管密度＞700kg/m3。

1.4气化炉炉膛温度监控炉膛温度直接反映了气化炉内壁挂渣的好与差（气化炉挂渣较好时，一般炉膛温度显示＜500ħ），表明了入炉煤的黏温特性。

气化炉正常运行时，一般控制炉膛温度＜1000ħ。

当炉膛温度＞800ħ，应采取以下措施：①及时降低氧煤比，控制炉膛温度＜800ħ；②适当降低气化炉负荷；③调整配煤比例。

1.5气化炉上锥段温度监控气化炉上锥段温度反映了不同煤种和烧嘴本身在燃烧时回流到炉顶挂渣的基本状况。

气化炉正常操作时应控制上锥段温度＜600ħ。

当上锥段温度超过500ħ时，应采取以下措施：①适当降低氧煤比或调整配煤比例；②适当降低气化炉负荷，同时减低气化炉压力，使烧嘴燃烧的火焰下移；③分析判断烧嘴的燃烧火焰形状是否改变。

当上锥段温度显示发生故障时，可通过气化炉壳体外壁温度来判断上锥段温度的高低，正常状况下应＜350ħ。

1.6气化炉主盘管密度控制气化炉主盘管密度直接反映了炉膛整体和局部挂渣的好与差，正常操作中要求：①汽包液位要控制平稳，避免汽包补水过大或过小对盘管密度造成影响；②主盘管密度显示要大于700 kg/m3，且整体平稳；③尽量加大主盘管循环水量，循环总量最好大于450m3/h；④若出现汽包补水量和产气量的异常增大或主盘管密度低于700kg/m3，及时降低氧煤比，以满足挂渣要求；⑤因烧嘴泄漏或堵塞偏喷造成主盘管密度低，要及时停车处理；⑥煤种、煤质变化造成主盘管密度波动，要及时对煤进行调整，同时适当降低气化炉的运行负荷。

1.7合成气气体成分监控影响气化炉合成气成分的主要因素有气化炉的操作温度、煤质、烧嘴本身的结构尺寸、氧与煤充分燃烧的程度、蒸汽加入量等。

合成气中的CH4含量较为直观地反映了气化炉炉温的高低，如果CH4含量显示较高，炉膛温度又难以控制，氧煤比很难提高，就要分析判断原因，并找出更好的工艺操作条件或对设备进行调整。

1.8入炉蒸汽的调节水氧比一般控制在0.05 0.1。

正常运行期间一般不需要改变水氧比，开车初期要根据气化炉运行状况作适当的优化调整：①观察排渣的外观质量，如果针状或丝状的渣较多，说明气化炉温度偏高，可适当提高水氧比，降低氧煤比，如果粉末状的细渣太多，说明炉温偏低，可适当·5·第5期黄保才等：航天炉粉煤气化装置长周期稳定运行总结降低水氧比，提高氧煤比；②如果合成气中H2含量较高，蒸汽加入量大，可适当降低水氧比；③不同的烧嘴所需用的蒸汽量也不尽相同，蒸汽加入量要根据烧嘴的特性和气化炉运行情况来调节和优化。

1.9气化炉渣口压差控制气化炉渣口压差表明了粉煤燃烧后形成的灰渣较好的流动性所对应的温度控制范围，即液态渣从气化炉内壁流到渣口时，随着温度的下降，灰渣仍保持较好的液相流动性。

气化炉正常燃烧时，渣口压差应≤35kPa且较为稳定，当压差出现波动时，应根据不同的情况进行处理：①煤质、煤种或配煤比例发生变化，对此采取的措施是调整配煤比例；②烧嘴燃烧的火焰形状（直径、长度）发生变化，对此采取的措施是适当降低氧负荷所对应的系统压力0.1 0.3MPa；③检查排渣颜色及形状，根据情况适当降低氧负荷或提高氧煤比；④当渣口压差波动较大且难以控制时，降低气化炉负荷所对应的系统压力，综合分析判断烧嘴是否堵塞，以及堵塞的严重程度。

1.10气化炉液位控制影响气化炉液位的因素有激冷水流量、黑水排出量、气化炉压力、气化炉负荷以及激冷室内的积灰结垢情况。

在激冷水流量、黑水排出量、气化炉压力、气化炉负荷一定的情况下，如果气化炉液位呈缓慢下降趋势，且难以提升，说明激冷室内的积渣结垢现象在不断加剧。

延缓或阻止渣垢的不断产生，仍是目前稳定气化装置努力的方向。

1.11渣颜色和形状及其控制渣是粉煤燃烧和气化反应的最终产物，较为直观地反映了粉煤燃烧和气化的状况，不同的煤种所产生的渣有所不同。

影响渣的颜色和形状的主要因素有煤种及配煤比例、气化炉操作温度、烧嘴自身的结构尺寸和烧嘴的堵塞程度。

几年来的运行表明：既要追求渣的残炭越低越好，同时又要实现高产量，短时间内可以实现，但很难做到长时间的安全运行。

其原因在于：①如果控制渣中的残炭较低，必然要控制较高的气化炉操作温度，而入炉煤的黏温特性有它相对应的操作温度，超过该温度，会出现气化炉工况的不稳定，会产生较多的针状或丝状渣，这种渣黏性很大，在水中的流动性非常差，易在激冷室等黑水系统中的扩散区、盲区内形成渣垢，是气化装置长周期运行的潜在隐患；②在高负荷运行下，过多地追求渣的低残炭率，就要控制较高的氧煤比，使得烧嘴处于超温的状态下，降低烧嘴的使用寿命。

所以渣的颜色和形状也反映了气化炉的总体运行状况：细料多，颜色发黑，说明炉温低，煤耗高；渣呈细沙状态，伴有少量针状或丝状渣，颜色呈黄绿色，说明炉温很高，煤耗低。