張志雷

摘 要：殼牌氣化裝置在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛，本文對(duì)殼牌氣化裝置運(yùn)行過程中影響煤線穩(wěn)定性的因素進(jìn)行分析，并且提出應(yīng)對(duì)策略，旨在提高殼牌氣化裝置煤線穩(wěn)定性，更好地進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：殼牌氣化裝置 煤線穩(wěn)定性 影響因素 處理措施

中圖分類號(hào)：TQ545 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2017）11-0-01

引言

我國(guó)的煤化工行業(yè)迅猛發(fā)展，煤氣化作為一項(xiàng)核心技術(shù)，是從國(guó)外引進(jìn)的，大部分為殼牌煤粉加壓噴流床氣化技術(shù)，殼牌煤氣化過程是在高溫、高壓條件下進(jìn)行的反應(yīng)，煤粉、氧氣以及少量蒸汽會(huì)在加壓條件下并流進(jìn)入氣化爐中，在一個(gè)比較短的時(shí)間內(nèi)會(huì)完成升溫、揮發(fā)分脫除、裂解、燃燒、轉(zhuǎn)化等一系列物理變化與化學(xué)變化。殼牌氣化裝置運(yùn)行過程中，煤線穩(wěn)定性是一個(gè)十分重要的因素，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率有極大影響。為了進(jìn)一步提高殼牌氣化裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性，必須要積極加強(qiáng)煤線穩(wěn)定性控制，對(duì)影響煤線穩(wěn)定性的因素進(jìn)行分析，對(duì)癥下藥。

一、殼牌氣化裝置工藝流程簡(jiǎn)介

殼牌氣化裝置是殼牌煤氣化反應(yīng)的主要場(chǎng)所，其反應(yīng)流程如下：從煤場(chǎng)運(yùn)來原煤，經(jīng)過干燥、制粉之后，煤粉再通過下一個(gè)單元，在壓力條件下被送到氣化爐的煤燒嘴處，此時(shí)氣化爐中的條件大約為4MPa、1500℃，在氣化爐中，煤粉與蒸汽進(jìn)行燃燒反應(yīng)，分別生成合成氣、灰渣、飛灰等物質(zhì)，合成氣再?gòu)臍饣蔚捻敳苛鞒觯脕碜詽裣炊蔚摹?冷態(tài)” 合成氣進(jìn)行急冷，將合成氣的溫度降低到900℃左右，然后在合成氣的輸送段、氣體返回段、合成氣的冷卻段中進(jìn)一步進(jìn)行降溫，最后從合成冷卻器的底部流出來。在整個(gè)反應(yīng)過程中，有很多不能燃燒的組分都會(huì)以熔渣的形式從氣化段的底部排出，然后在渣浴中經(jīng)過溫度驟降，分散成玻璃狀的小顆粒，這些顆粒物質(zhì)再與渣水一起從渣池底部排出氣化爐，進(jìn)入渣水處理系統(tǒng)。其中有一小部分熔渣會(huì)以飛灰的形式通過急冷段、輸送段、合成氣冷卻段，然后與合成氣一起排出氣化爐，并且被收集在飛灰脫除系統(tǒng)中。在整個(gè)裝置中，氣化爐是膜式水冷壁及水管型冷卻器，安裝在整個(gè)氣化爐外殼中。

二、影響氣化裝置煤線穩(wěn)定性的因素以及處理措施

殼牌煤氣化裝置采用粉煤輸送，多燒嘴對(duì)置加壓氣流床氣化工藝，煤線穩(wěn)定性對(duì)整個(gè)裝置系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有重要影響，不穩(wěn)定的煤線會(huì)導(dǎo)致氣化爐溫度波動(dòng)較大，嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)造成煤渣在氣化爐口堵塞，而且在SGC入口也會(huì)嚴(yán)重積灰，其次還會(huì)損壞煤燒嘴和燒嘴罩。因此，在氣化裝置運(yùn)行過程中要對(duì)煤線穩(wěn)定性進(jìn)行分析，排除影響煤線穩(wěn)定性的因素，確保煤線穩(wěn)定運(yùn)行，為氣化裝置穩(wěn)定安全運(yùn)行提供基礎(chǔ)。對(duì)煤線穩(wěn)定性造成影響的因素有以下幾個(gè)方面：

1.原材料的質(zhì)量影響和控制

1.1煤粉的質(zhì)量問題。煤粉的質(zhì)量是影響氣化裝置穩(wěn)定性的重要因素，尤其是當(dāng)煤粉的粒度不均勻時(shí)，很容易導(dǎo)致煤線阻塞。在生產(chǎn)過程中，由于一些廠家對(duì)煤粉粒度的控制程度不強(qiáng)，主觀上放寬了煤粉粒度的要求，將粒度的范圍放寬到5-250μm之間，所以煤粉輸送過程中出現(xiàn)了不均勻狀態(tài)，對(duì)密度測(cè)量的準(zhǔn)確性以及穩(wěn)定性產(chǎn)生了影響，最終影響煤線生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

1.2水分的影響。水是氣化裝置生產(chǎn)運(yùn)行過程中的重要物質(zhì)，不同的煤種對(duì)水分的要求不相同，有的企業(yè)在生產(chǎn)過程中對(duì)水分的控制不到位，水分含量太高，影響密度計(jì)和速度計(jì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的水平，從而影響氣化裝置指示的準(zhǔn)確性。

1.3雜質(zhì)的影響。從原煤到煤粉的制作過程中可能會(huì)出現(xiàn)各種雜質(zhì)，雜質(zhì)的存在干擾了煤粉流動(dòng)狀態(tài)的穩(wěn)定性，進(jìn)而對(duì)設(shè)備的正常工作產(chǎn)生影響，導(dǎo)致煤線參數(shù)出現(xiàn)不正常的波動(dòng)。

針對(duì)上述問題，要及時(shí)對(duì)原材料的質(zhì)量進(jìn)行控制，煤粉粒度均勻的標(biāo)準(zhǔn)是直徑小于5 μm的煤粉數(shù)量小于10%，直徑大于90μm的煤粉數(shù)量小于30%。對(duì)于生產(chǎn)過程中的水分，一般水分含量控制在1%-2%之間為宜。同時(shí)要對(duì)煤粉質(zhì)量進(jìn)行把控，對(duì)煤粉中的雜質(zhì)進(jìn)行過濾和清除，確保煤粉潔凈，滿足生產(chǎn)要求。

2.儀表和閥門的影響和控制

儀器的質(zhì)量是影響氣化裝置穩(wěn)定性的重要因素，主要有以下幾個(gè)方面。第一，儀表的安裝問題，儀表能否正確安裝，是影響氣化裝置工作性能的重要因素，儀表安裝必須要符合要求，速度計(jì)和密度計(jì)安裝時(shí)要避免受到弱電信號(hào)的干擾，以防測(cè)量不準(zhǔn)。第二，閥門安裝。閥門是控制各種原材料進(jìn)入裝置以及合成氣煤渣等物質(zhì)排出的重要“關(guān)口”，在閥門安裝過程中應(yīng)該要保證質(zhì)量同時(shí)要保證儀器閥門靈活可靠，并且要進(jìn)行校驗(yàn)，確保安裝合格之后才可以投入使用。第三，DCS控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在DCS控制回路設(shè)計(jì)中應(yīng)該要保證參數(shù)正確，尤其是PID參數(shù)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行都有十分重要的影響，整定后的PID參數(shù)要具備高中低負(fù)荷下的良好的抗干擾能力以及穩(wěn)定性，當(dāng)出現(xiàn)故障的時(shí)候要能及時(shí)對(duì)脈沖的干擾進(jìn)行應(yīng)對(duì)。

3.設(shè)備和管道的影響和控制

管道是原材料進(jìn)入以及合成氣和煤渣輸出的主要通道，在管道設(shè)計(jì)與安裝過程中，必須要滿足要求。在管道安裝與設(shè)計(jì)過程中常見的問題有管道直徑不符合要求，管道彎曲嚴(yán)重，極大地影響了原材料和產(chǎn)物的輸入輸出過程，影響煤線和氣化裝置的穩(wěn)定性。

4.氮?dú)獠▌?dòng)的影響和控制

氮?dú)馐巧a(chǎn)過程中的重要原材料，氮?dú)夂康牟▌?dòng)對(duì)煤線穩(wěn)定性的影響也很大，一般氮?dú)獾牟▌?dòng)包括壓力和流量波動(dòng)兩個(gè)方面，氮?dú)獾牟▌?dòng)會(huì)引起通氣錐氮?dú)饬髁康牟▌?dòng)，通氣錐是氮?dú)獾闹饕d體，所以氮?dú)夂康牟▌?dòng)會(huì)引起煤線密度以及速度的變化。

對(duì)氮?dú)獠▌?dòng)的影響進(jìn)行控制時(shí)，首先要看氮?dú)獠▌?dòng)的程度是否嚴(yán)重，如果只是輕微的氮?dú)獠▌?dòng)，則可以通過氮?dú)庹{(diào)節(jié)閥的輕輕調(diào)解來消除影響，對(duì)氮?dú)獾墓馑俣群兔芏冗M(jìn)行控制，使其保持在一個(gè)比較穩(wěn)定的狀態(tài)。如果氮?dú)獠▌?dòng)比較嚴(yán)重，則應(yīng)該要從整個(gè)裝置的維修、調(diào)整上著手，對(duì)通氣錐進(jìn)行整改設(shè)計(jì)，確保氮?dú)廨斔驼！?/p>

5.煤粉給料倉(cāng)壓力波動(dòng)的影響和控制

在殼牌氣化裝置中，不穩(wěn)定的煤粉給料倉(cāng)的壓力以及氮?dú)饬髁繒?huì)導(dǎo)致煤線的煤流速度不正常。針對(duì)這種問題，根據(jù)殼牌煤流量控制基礎(chǔ)理論，獲得不同煤流量下的速度是由氮?dú)獾妮斔蛠砜刂频?，所以在運(yùn)行過程中，可以通過煤粉給料倉(cāng)的壓力和氣化爐的壓力之間的壓差以及速度加速器的氮?dú)饬髁块y的控制來保證煤粉給料倉(cāng)正常運(yùn)行。

6.控制模式的影響和控制

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，殼牌氣化裝置的控制模式對(duì)煤線的穩(wěn)定性也有極大影響，控制模式中的問題主要有兩個(gè)，一個(gè)是儀器自身的故障，另一個(gè)是操作人員在操作的時(shí)候出現(xiàn)的誤操作使得參數(shù)輸入設(shè)定值和實(shí)際測(cè)量值之間的偏差太大，從而引起閥門的調(diào)節(jié)幅度太大，最終影響煤線穩(wěn)定性。針對(duì)這種問題，必須要對(duì)各種參數(shù)以及操作過程進(jìn)行控制，尤在實(shí)際生產(chǎn)過程中，殼牌氣化裝置的控制模式對(duì)煤線的穩(wěn)定性也有極大影響，控制模式中的問題主要有兩個(gè)，一個(gè)是儀器自身的故障，另一個(gè)是操作人員在操作的時(shí)候出現(xiàn)的誤操作使得參數(shù)輸入設(shè)定值和實(shí)際測(cè)量值之間的偏差太大，從而引起閥門的調(diào)節(jié)幅度太大，最終影響煤線穩(wěn)定性。針對(duì)這種問題，必須要對(duì)各種參數(shù)以及操作過程進(jìn)行控制，尤其是對(duì)氧氣和煤粉的比例、二氧化碳含量、小室蒸汽產(chǎn)量等進(jìn)行控制時(shí)，參數(shù)變化必須要緩慢、均勻，小幅度的調(diào)節(jié)不會(huì)引起煤線參數(shù)的大幅度波動(dòng)，操作人員應(yīng)該要掌握參數(shù)的調(diào)節(jié)方法，小幅度調(diào)節(jié)參數(shù)變化。

7.自動(dòng)控制下的單燒嘴波動(dòng)引起共振的影響和控制

在當(dāng)前的生產(chǎn)過程中，有的企業(yè)采用自動(dòng)控制模式，氧氣和煤粉的用量、速度、密度等控制都是由機(jī)器自動(dòng)完成的，在這種情況下，4燒嘴或6燒嘴的氣化爐的氧負(fù)荷分配比較標(biāo)準(zhǔn)，但是如果出現(xiàn)氧壓或氧流量的波動(dòng)，就會(huì)引起煤線參數(shù)的波動(dòng)，對(duì)整個(gè)裝置的生產(chǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。根據(jù)煤流量的控制原理可知，當(dāng)這些參數(shù)進(jìn)行波動(dòng)的時(shí)候，不同的波動(dòng)之間也會(huì)相互影響，嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)彼此加劇相應(yīng)的波動(dòng)，另一種情況是，某一個(gè)或者幾個(gè)燒嘴出現(xiàn)意外跳車或人為停車，從而導(dǎo)致其他煤燒嘴的負(fù)荷出現(xiàn)嚴(yán)重波動(dòng)，根據(jù)煤流量控制原理，這種現(xiàn)象也會(huì)導(dǎo)致煤線參數(shù)的波動(dòng)。此外，在單燒嘴的控制過程中，如果采用手動(dòng)控制，則煤流量調(diào)節(jié)閥控制器就失去了對(duì)參數(shù)進(jìn)行跟蹤和調(diào)節(jié)的能力，外部的干擾也會(huì)引起燒嘴煤線參數(shù)的波動(dòng)。

針對(duì)這種問題，主要通過操作人員的技術(shù)控制，將自動(dòng)控制功能調(diào)節(jié)為手動(dòng)控制，由技術(shù)人員對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行控制，從而提高系統(tǒng)的干預(yù)能力，減少不平衡現(xiàn)象。

8.操作方面的影響和控制

在殼牌氣化裝置運(yùn)行過程中，操作人員的專業(yè)而技術(shù)水平以及工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)煤線的穩(wěn)定生產(chǎn)有十分重要的影響，而且操作人員要具備突發(fā)問題的處理能力，當(dāng)前有的操作人員對(duì)各種參數(shù)的設(shè)計(jì)，對(duì)故障問題的應(yīng)急處理能力不強(qiáng)，所以導(dǎo)致裝置的參數(shù)設(shè)計(jì)出現(xiàn)問題，影響煤線穩(wěn)定性。

針對(duì)這種問題，要積極加強(qiáng)操作人員的培訓(xùn)和教育，操作人員應(yīng)該要掌握各種原材料、載氣、系統(tǒng)壓力參數(shù)的波動(dòng)對(duì)煤線產(chǎn)生的影響，同時(shí)又要熟悉儀表、設(shè)備等對(duì)煤線的穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響，及時(shí)加強(qiáng)這些問題的研究，對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)判，做好應(yīng)急處理，尤其是要對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行控制，確保輸入輸出參數(shù)的正常，減少煤線參數(shù)的波動(dòng)和影響。

結(jié)語

綜上所述，在殼牌氣化中，煤線的穩(wěn)定對(duì)氣化裝置的生產(chǎn)有極大影響，影響煤線穩(wěn)定性的因素有很多，主要是參數(shù)問題、操作技術(shù)問題。在氣化裝置生產(chǎn)過程中要積極加強(qiáng)影響煤線穩(wěn)定性的因素的控制，提高氣化裝置生產(chǎn)穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]郭廣民，張要旗.淺談殼牌氣化裝置煤線穩(wěn)定性的影響因素及處理措施[J].化肥設(shè)計(jì)，2013（05）

[2]付曉峰.淺談殼牌煤氣化裝置的運(yùn)行現(xiàn)狀與展望[J].中國(guó)化工貿(mào)易，2013（03）

[3]李少峰.淺析殼牌煤氣化工藝的發(fā)展及技術(shù)特點(diǎn)[J].工業(yè)，2016（12）