德士古煤氣化技術(shù)改造的思路及存在的問(wèn)題探討

2011年第18期內蒙古石油化工德士古煤氣化技術(shù)改造的思路及存在的問(wèn)題探討劉懷祥(中國神華包頭煤化工分工司,內蒙古包頭市014010)摘要:針對德士古水煤漿加壓氣化裝置存在的帶灰帶水、耐火磚壽命短、燒嘴運行周期短、激冷環(huán)結垢、管道閥門(mén)磨損等問(wèn)題進(jìn)行分析,提出了相應的改進(jìn)措施。關(guān)鍵詞:德士古;水煤漿;加壓氣化技術(shù);問(wèn)題探討及改進(jìn)錯施;合成氣洗滌;煤灰份中圖分類(lèi)號:TE305文獻標識碼:A文章編號:1006- - 7981(2011)18- -0111- -031德士古 煤氣化技術(shù)在我國的應用2.1.2配煤技術(shù)的 應用.德士古煤氣化對原料煤的德士古煤氣化技術(shù)在我國的應用始于80年代苛刻要求,使單一的原料煤種很難滿(mǎn)足系統正常運末,從國內已投入運行裝置的運行效果來(lái)看,技術(shù)控行的需要,采用配煤技術(shù),擴大氣化用煤來(lái)源已成為制簡(jiǎn)單、生產(chǎn)穩定、安全可靠,裝置的開(kāi)工率、設備國國內現有德士古氣化廠(chǎng)的共同之舉。陜西渭河化肥產(chǎn)化率高。經(jīng)過(guò)三十年的吸收、消化,我國在水煤漿廠(chǎng)由原來(lái)的灰熔點(diǎn)較高的黃陵煤改為灰熔點(diǎn)較低的氣化領(lǐng)域積累了豐富的設計、安裝、開(kāi)車(chē)以及技術(shù)研華亭煤;魯南由灰熔點(diǎn)較高的七●五煤改為混配精究開(kāi)發(fā)經(jīng)驗。煤;淮化也由原灰分高、灰熔點(diǎn)高的義馬煤改為義馬2德士古 煤氣化技術(shù)發(fā)展的幾個(gè)思路煤中摻配石油焦、華亭煤、北宿煤、三河尖煤等且都2.1 配煤技術(shù)的應用取得了成功,掌握了一定的配煤經(jīng)驗。配煤不但可以2.1.1德士古氣化工藝對煤質(zhì)的要求。 煤的灰分、使原不能用于氣化的單煤、石油焦可以氣化,拓寬了成漿性、灰熔點(diǎn)、粘溫特性是影響德士古氣化經(jīng)濟運德士古氣化的原料來(lái)源,并能保持系統的長(cháng)周期穩行的幾個(gè)重要指標。煤中的灰雖不直接參加氣化反定運行,降低煤耗、氧耗。應，但要消耗反應熱,增加氧耗、煤耗,灰分每增加2.1.3實(shí)行混 合器、旋風(fēng)分離器、水洗塔三單元組1%,氧耗將增加0.16%以上?；曳侄?渣量多,隨渣合?？朔铣蓺鈳?、帶灰現象由于設計和操作的原而損失的碳也相應增加,且給鎖渣系統及灰水處理因,氣化爐出口合成氣經(jīng)常出現帶水、帶灰現象,有系統的運行帶來(lái)難度。成漿性能好的煤易制得較高時(shí)還帶渣,對氣體凈化的觸媒活性帶來(lái)嚴重威脅,導濃度的煤漿,可降低制漿成本,煤漿濃度高,合成氣.致管線(xiàn)結垢和堵塞。借鑒華東理工大學(xué)在新型多噴中的有效氣體成分(CO+H2)將增加。根據經(jīng)驗,煤嘴對置式氣化爐裝置中的經(jīng)驗,采用“分級”的概念，漿濃度每提高1% ,(CO+H2)將增加0.15%以上。德氣化爐出口合成氣經(jīng)過(guò)混合器、旋風(fēng)分離器、水洗塔士古氣化為液態(tài)排渣,灰熔點(diǎn)高,操作溫度就高。在三單元組合,達到先“粗分”再“精分”。在混合器后設正常生產(chǎn)條件下,耐火磚表面有一層煤渣層,適當厚置旋風(fēng)分離器,以除去80%~90%的細灰,煤氣進(jìn)入的渣層可以減緩氣體和熔渣對磚表面的沖刷,溫度水洗塔時(shí),已經(jīng)較為潔凈;加入水洗塔的洗滌水比加低時(shí)渣層較厚,溫度高時(shí)渣層較薄,會(huì )影響耐火磚的入混合器的潤濕洗滌水更為清潔,保證洗滌效果。水使用壽命,不利于系統的經(jīng)濟運行.煤的粘溫特性也洗塔采用泡罩塔,其操作彈性及對沉淀物的兼容性直接影響氣化爐的操作溫度,有時(shí)灰熔點(diǎn)低的煤,灰優(yōu)于篩板塔,避免把渣和水帶入后系統,克服合成氣的粘性溫度并不低,如義馬煤其T4溫度一般小于帶水、帶灰現象。目前大型氣化爐設計激冷室直徑大1300C ,當溫度在1400C以上時(shí),灰粘度較小,低于于燃燒室直徑,使氣化爐內合成氣得到充分洗滌和1400C,灰粘度急劇增大,流動(dòng)性變差,故氣化爐操冷卻,降低氣化爐內氣體速度,可進(jìn)-步減少合成氣作溫度應綜合考慮灰熔點(diǎn)和灰粘度。國內多家投運帶灰、帶水。中國煤化工德士古爐多年來(lái)的實(shí)踐表明:低灰分、成漿性能好、3存在的片CNM灰熔點(diǎn)低、粘溫特性好的煤比較適合氣化。3.1 使用前,離耐火磚使用壽收稿日期:2011-08-28112內蒙古石油化工2011年第18期目前影響德士古氣化裝置長(cháng)周期穩定運行的目前國外向火面耐火磚使用壽命達兩年，國內“瓶頸”是氣化爐燒嘴運行周期短。氣化爐燒嘴運行耐火磚使用壽命一年左右,耐火磚更換費用占整個(gè)周期一般60天左右,超過(guò)60天后合成氣產(chǎn)量降低和裝置維修費用的50%,因此研究使用新型耐火材料盤(pán)管冷卻水泄漏。損壞的主要原因就是燒嘴噴頭磨制作耐火磚至關(guān)重要。氣化爐- -般操作溫度為1300損、出現熱應力裂紋及冷卻水盤(pán)因管露點(diǎn)腐蝕而泄~ 1400C,比原料煤的灰熔點(diǎn)高50~100C ,液態(tài)熔漏。水煤漿霧化過(guò)程中煤漿顆粒直接沖刷噴口使噴渣沿向火面耐火磚內壁向下流動(dòng)，與磚接觸,對耐火嘴磨損是影響燒嘴使用壽命的主要原因。為了減輕磚造成侵蝕和破壞。熔渣中含有的CaO和Fe2O3組磨損，可以選用高強度耐磨材料及把燒嘴中煤漿和分侵入耐火磚，與耐火磚中的氧化鎂組分生成氧氣混合形式預混改為預膜。當噴嘴結構形式定型MgFe2O。。- -般認為耐火磚中的尖晶體MgAl2O,對后，選用碳化鎢、硬質(zhì)合金,如Umco50和Hay-熔渣的侵蝕作用具有一定的抵御性,但是熔渣中含ness188等高強度耐磨材料,大大延長(cháng)燒嘴使用壽有的FeO組分侵入耐火磚,Fe+取代了耐火磚中的命.在燒嘴噴頭處,改變氧氣管?chē)婎^和煤漿管?chē)婎^配Al3+,這種置換作用導致磚體膨脹,造成耐火磚脆合間隙,使煤漿與氧氣混合形式由預混改變?yōu)轭A膜，裂,所以作為向火面耐火磚高鋁磚容易受到熔渣侵從而減少煤漿對噴口的直接磨損,同時(shí)可提高產(chǎn)量。蝕。而主要組成分為氧化鉻的RedexBCF一86C型由于負荷的變化造成燒嘴頭部外表面熱負荷的變化耐火磚受熔渣侵入耐火磚晶間結構影響,性能退化，而引起燒嘴熱應力裂紋，裂紋在煤燃燒產(chǎn)生的硫化造成耐火磚脆裂;發(fā)生脆裂的耐火磚,在爐內溫度變氫侵蝕作用下進(jìn)-步擴大,在燒嘴頭部安裝一個(gè)陶化幅度較大時(shí)，會(huì )導致耐火磚脫落。主要成分為瓷環(huán)可以有效避免,同時(shí)可防止噴頭磨損.燒嘴盤(pán)管Cr2O3、Al2O及ZrOz的ZC-60型耐火磚,一般能經(jīng).泄漏主要由于露點(diǎn)腐蝕和焊接質(zhì)量問(wèn)題。為了防止受熔渣的侵蝕作用ZC-80和ZC-90耐磨性?xún)?yōu)于盤(pán)管露點(diǎn)腐蝕,應將氣化爐熱量充分地傳到氣化爐ZC-60。氧化鉻含量越高耐腐蝕性越好,但抵御剝的爐頸上,從而將盤(pán)管附近區溫度在露點(diǎn)溫度以下落的能力越弱。氣化爐目前主要使用ZC-80或ZC.運行的可能性降到最低,改變盤(pán)管材質(zhì),選用I-90耐水磚。nconel600、HastelboyC- - 22及276等材質(zhì)可進(jìn)一步3.2鉬保護管 熱電偶與磚后熱電偶結合使用,提高抑制露點(diǎn)腐蝕,HastelboyC- - 22及276比Inconel600熱電偶使用壽命更耐露點(diǎn)腐蝕。氣化爐溫度影響耐火磚的壽命、氣化爐的排渣3.4改變激冷環(huán)結構,防 止激冷環(huán)結垢堵塞及氧氣的消耗,是氣化爐安全、高效運行的重要保激冷環(huán)結垢堵塞造成激冷水流量下降是德士古證。目前在德士古煤氣化裝置中,氣化爐溫度測量主裝置長(cháng)周期運行重要制約因素。對激冷環(huán)灰垢進(jìn)行要采用熱電偶,熱電偶的平均壽命遠比期望值低,有元素分析,灰垢含40%~ 50%鋁、10%~ 20%硅、的在投料成功后幾天內就損壞,給操作和安全運行10%~20%鐵和一-定量的鈣、磷、硫、鈦、鎂等。選用帶來(lái)了重大隱患,頻繁更換熱電偶也顯著(zhù)增加企業(yè)理想的分散劑,在激冷水上水管線(xiàn)加裝激冷水過(guò)濾成本。根據德士古公司研究情況及各廠(chǎng)家使用和改器,也可選用新型激冷環(huán)來(lái)減輕結垢問(wèn)題;增加激冷造情況,使用金屬鉬保護管來(lái)取代陶瓷熱電偶保護水布水孔數可以使激冷環(huán)布水更加均勻,增加清理管,且需把熱電偶隱藏耐火磚后。鉬在高溫下極其堅孔數可以在停車(chē)檢修時(shí)方便和徹底清理激冷環(huán)。激硬,在還原性氣氛下使用具有良好的抗侵蝕能力,但冷水進(jìn)水方向改為切線(xiàn)方向進(jìn)水,激冷環(huán)法蘭中布在升溫過(guò)程中極易被快速氧化,因此應在一定的溫水箱由方體改為半球體,避免灰渣在激冷環(huán)內沉積，度下安裝使用。把熱電偶置于耐火磚后,雖然靈敏度進(jìn)一步減少結垢。簡(jiǎn)化激冷流程,激冷水來(lái)源由黑水降低及反應時(shí)間延長(cháng),但是對照鉬保護管熱電偶完改為“潔凈”的一級及二級工藝冷凝液,可以更有效好時(shí)鉬保護管測量溫度、隱于磚后熱電偶溫度、氣化避免激冷環(huán)結垢。爐各工藝參數的對比關(guān)系,在鉬保護管熱電偶損壞3.5 采中國煤化工l磨損問(wèn)題時(shí),根據隱于磚后熱電偶溫度,可以準確判斷。氣化德士1HCNM H2的灰渣嚴重磨損爐溫度,為判斷氣化爐工藝運行趨勢和對氣化爐準管道閥門(mén)。昌e石順(出黑水外噴,造成嚴重確操作提供保證。污染和水的浪費;閥門(mén)閥芯磨損嚴重,關(guān)閉不嚴,在3.3.選用耐磨材質(zhì),提高燒嘴噴頭和盤(pán)管壽命開(kāi)停車(chē)時(shí)無(wú)法處理系統。運行時(shí)調節系統困難,有時(shí)2011年第18期劉懷祥德士古煤 氣化技術(shù)改造的思路及存在的問(wèn)題探討113必須停車(chē)處理。為了解決管道磨損問(wèn)題,必須采用綜進(jìn)等,使該技術(shù)在我國的應用越來(lái)越成熟可靠,也大合治理方式。首先加強水質(zhì)管理,盡可能減少黑水固大促進(jìn)了德士古煤氣化技術(shù)自身的發(fā)展,為該技術(shù).含量,重新篩選絮凝劑和分散劑;然后調節閥閥芯及在我國更廣闊的應用打下了堅實(shí)的基礎。泵內殼材質(zhì)采用碳化鎢、Stee16#鍍層保護;泵出口[參考文獻] .管線(xiàn)加限流孔板;管道易磨損部位采用陶瓷襯可有效防止管道閥門(mén)磨。1] 許令奇.德士古煤氣化工藝。中氮肥, 2003,4結束語(yǔ)(3):3.德士古煤氣化技術(shù)在我國應用的幾十年里，國[2]陳永獻.德士古煤氣化技術(shù)存在的問(wèn)題.河南內許多廠(chǎng)家根據各自不同的工藝現狀對該技術(shù)進(jìn)行化工,2005,(11).了多項改進(jìn),包括為提高氣化效率的氣化爐型改進(jìn)，[3] 顧進(jìn)。德士古煤氣化裝置合成氣洗滌的改進(jìn).為延長(cháng)使用壽命的噴嘴尺寸調整,為解決帶水問(wèn)題安徽化工,2005,(3). .的碳洗塔內件改造,為延長(cháng)運行周期的鎖渣系統改(. 上接第67頁(yè))4.1.2焊縫表面不得有 弧坑、夾渣、氣孔等缺陷。2.9焊接前應將焊口兩惻30~50mm范圍內的油4.1.3焊縫咬邊深度不得大于0.5mm,咬邊連續漆、鐵銹、水、油污等贓物清除干凈。長(cháng)度不得大于100mm,總長(cháng)度不得大于焊縫長(cháng)度的2.10焊前預熱10%.根據簡(jiǎn)體的板厚,環(huán)境溫度、濕度等因素確定焊4.2 焊縫高度前預熱(一般100~150C),可采用局部預熱的方法，筒體外部不得大于3mm,簡(jiǎn)體內部燒成帶不得在焊縫兩側100~150mm范圍內。大于0.5mm,其它段不得大于1. 5mm,焊縫最低點(diǎn)3焊接不得低于簡(jiǎn)體表面,應飽滿(mǎn)?；剞D窯焊接分外口焊接、內部清根、內口焊接三4.3焊縫內 部檢查個(gè)階段。4.3.1若采用超聲波探傷時(shí),每條焊縫應檢查,探3.1外口焊接傷長(cháng)度為該焊縫長(cháng)度的25%,質(zhì)量評定達GB113453.1.1根據找出的起始點(diǎn)位置,將其轉到頂部,利中的I級合格。用窯簡(jiǎn)體本身自重和焊接變形,減少軸向跳動(dòng)誤差。4.3.2若采用X射線(xiàn)探傷,每條焊縫應檢查,探傷3.1.2第一層打底時(shí),選用q4.0mm焊條,短弧焊長(cháng)度為該焊縫長(cháng)度的15%。質(zhì)量平定達GB3323中接,焊條不擺動(dòng),保證- -定的熔深。的三級合格。3.1.3以后焊層 可采用φ5、p6的焊條進(jìn)行焊接,焊4.3.3焊縫交叉處應重 點(diǎn)檢查。接時(shí)可做某種形式的擺動(dòng),保證焊縫兩邊熔合好。4.3.4焊縫的 任何部位返修次數不得超過(guò)兩次。3.1.4焊接下一層應把上一層的焊渣清理干凈,特5焊接記錄高點(diǎn)應磨平,若發(fā)現缺陷應及時(shí)處理?；剞D窯焊接過(guò)程中應做好記錄存檔,記錄內容3.1.5焊接層 數根據母材厚度決定。有:焊接日期、焊接工藝、焊縫接口徑向跳動(dòng)數據、每3.2 內部清根道焊縫的起點(diǎn)、焊工代號、氣候變化等。3.2.1將內部的支撐、連接板、調整鐵、拉緊螺栓等[參考文獻]組對夾具割掉。[1] 雷世明.焊接方法與設備[M].北京:機械工3.2.2采用扁形碳棒,對內坡口進(jìn)行修整,坡口形.業(yè)出版社,2005.式為V形坡口,底部過(guò)渡宜圓滑,否則焊接時(shí)易產(chǎn)生李亞江，焊接修復技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)夾渣。出版社,2005.3.3 內口焊接[3] 周振豐,張文鉞.焊接冶金與金屬焊接性[M]內口焊接的起點(diǎn)應是外口焊接點(diǎn)的對稱(chēng)點(diǎn),內北京:機械工業(yè)出版社,1994.口焊接與外口焊接方法相同。[4] 陳祝{中國煤化工北京:機械工4焊接質(zhì)量檢查業(yè)出CNMH G4.1 焊縫外觀(guān)檢查[5] JCJ-03- 1990《水泥機械設備安裝工程施工4.1.1檢查前應將焊縫20mm內的焊渣、飛濺等清及驗收規范。中國建筑材料工業(yè)建設總公司，除干凈,焊縫表面應平滑細鱗,寬度均勻、整齊。1991.