德士古氣化爐原始投料前幾點(diǎn)問(wèn)題探討

1、第39卷第8期遼寧化工Vol39,No8 2010年8月Liaoning Chemical Industry August,2010德士古氣化爐原始投料前幾點(diǎn)問(wèn)題探討唐煜,葉欣,倪龍宇(神華包頭煤化工有限公司,內(nèi)蒙古包頭014010摘要:介紹傳統(tǒng)德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)氣化工藝,再結(jié)合某廠德士古氣化裝置的情況主要就氣化爐工程設(shè)計(jì)中及原始投料前需要注意但又較容易忽略的幾個(gè)重要問(wèn)題及隱患進(jìn)行探討,以期氣化爐能夠順利投料且更為安全穩(wěn)定地運(yùn)行。關(guān)鍵詞:氣化;氧氣;水煤漿;振動(dòng)中圖分類(lèi)號(hào):TQ542文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):10040935(201008088003以煤為原料生產(chǎn)合成氣,國(guó)內(nèi)常用常壓固定層

2、氣化爐,以無(wú)煙塊煤或焦炭為原料。該工藝能耗高、煤質(zhì)要求高,需用無(wú)煙塊煤或焦炭,操作時(shí)三廢排放量大,對(duì)環(huán)境污染比較嚴(yán)重。多年來(lái),為了提高燃煤電廠熱效率,減少對(duì)環(huán)境污染,國(guó)內(nèi)外對(duì)煤氣化進(jìn)行了大量的開(kāi)發(fā)研究工作,促進(jìn)了煤氣化技術(shù)的發(fā)展。目前已成功開(kāi)發(fā)了對(duì)煤種適應(yīng)性廣、氣化壓力高、生產(chǎn)能力大、氣化效率高、對(duì)環(huán)境污染少的新一代煤氣化工藝,德士古水煤漿氣化技術(shù)便是其中的典型代表。德士古水煤漿氣化工藝自1993年就在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化,與傳統(tǒng)的煤氣化工藝相比,該技術(shù)具有環(huán)境污染小、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn);但從國(guó)內(nèi)的一些德士古裝置多年的運(yùn)行來(lái)看,該工藝還存在著一些問(wèn)題,如氣化效率不高、工藝燒嘴使用壽命短、合成氣帶水帶

3、灰以及閃蒸系統(tǒng)磨損嚴(yán)重等,這些問(wèn)題已經(jīng)有很多相關(guān)論述13,在此不再贅述。本文先簡(jiǎn)單介紹德士古氣化工藝,再結(jié)合某廠德士古氣化裝置的情況主要就氣化爐工程設(shè)計(jì)中及原始投料運(yùn)行前需要注意但又較容易忽略的幾個(gè)重要問(wèn)題及隱患進(jìn)行探討,以期氣化爐能夠順利投料且更為安全穩(wěn)定地運(yùn)行。1德士古氣化工藝德士古氣化爐以水煤漿為原料,采用高純O2為氣化劑,屬于增壓噴流床氣化。Texaco氣化爐主要由燒嘴、燃燒室、激冷室或廢熱鍋爐組成,燒嘴是為三流道設(shè)計(jì),如圖1 。圖1傳統(tǒng)德士古工藝燒嘴結(jié)構(gòu)示意圖1水煤漿介于中心氧和外環(huán)氧之間走中間通道;氣化爐上部為燃燒室,下部激冷室,為煤氣冷卻區(qū)。原料煤、水和添加劑同時(shí)加入棒磨機(jī),研磨

4、成可供泵輸送的水煤漿,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在65%附近。水煤漿通過(guò)頂部噴嘴在高速氧氣流作用下破碎、霧化噴入氣化爐。霧化水煤漿和氧氣在爐內(nèi)受到耐火襯里的高溫輻射作用,迅速經(jīng)歷預(yù)熱、水分蒸發(fā)、煤的干餾、揮發(fā)物的裂解燃燒以及炭的氣化等物理化學(xué)過(guò)程,最后生成以H2+CO為主的合成氣。反應(yīng)生成的合成氣,與未反應(yīng)的呈熔融狀態(tài)的灰渣一起向下,熔渣經(jīng)過(guò)激冷室冷卻固化,落入激冷室底部排入鎖斗。被激冷水冷卻并飽和的粗合成氣,向上由合成氣出口導(dǎo)出,進(jìn)入洗滌塔。由激冷室底部引出的黑水,在正常操作時(shí),導(dǎo)入閃蒸系統(tǒng)處理。2主要問(wèn)題及討論21氧管線的脫脂問(wèn)題收稿日期:2010-07-14作者簡(jiǎn)介:唐煜(1980,男,助理工程師。

5、氧氣管線在制造和安裝過(guò)程中產(chǎn)生雜物,包括:焊渣、鐵銹、油脂、污垢等,尤其是油脂和污垢,是非常危險(xiǎn)的安全隱患;德士古氣化爐采用高純O2為氣化劑,生產(chǎn)過(guò)程中,純O2高速流動(dòng)與這些雜質(zhì)劇烈摩擦,極容易產(chǎn)生火花造成爆炸。所以,在管道安裝好后,使用前,有必要對(duì)用氧設(shè)備及氧氣管道進(jìn)行嚴(yán)格的脫脂清洗,除去管道在制造、運(yùn)輸、貯存及安裝過(guò)程中所產(chǎn)生的油污、焊渣以及其他機(jī)械雜質(zhì),使被清洗的表面達(dá)到合乎要求的清潔度,為裝置安全、高效地運(yùn)行創(chuàng)造良好的條件。脫脂前,先將管道內(nèi)的焊渣、鐵銹等清洗干凈;脫脂常用的溶劑為四氯化碳、精餾酒精、二氯乙烷等,材質(zhì)為碳素鋼、不銹鋼及銅的管道、管件和閥門(mén)宜用四氯化碳。管子內(nèi)表面脫脂,可

6、在管內(nèi)注入溶劑,端部用木堵或其他方法封閉。將管子放平浸泡15h,每隔15min轉(zhuǎn)動(dòng)1次,如此反復(fù)多次,使管子的整個(gè)內(nèi)表面都能均勻地受到溶劑浸泡和多次洗滌。氧管線上的閥門(mén)和儀表(尤其是與氧管相連的取壓管最好能夠解體脫脂,脫脂前應(yīng)將閥門(mén)拆成零件清除鐵銹等雜質(zhì)后,浸入溶液內(nèi)脫脂;若閥件上有油污,先用其他溶劑或方法清除油污,然后再用脫脂劑脫脂;脫脂后,閥門(mén)和零部件要用氮?dú)饣蚋稍锏膲嚎s空氣吹干后方能組裝,以防生銹。脫脂后的管件可用白色濾紙擦拭表面,紙上不出現(xiàn)油漬即脫脂合格;氮?dú)獯蹈珊髴?yīng)該兩端堵住,并用紗布包好,防止再被污染。若材料為碳鋼,脫脂之后,還要進(jìn)行酸洗鈍化。總之,氧管線必須進(jìn)行嚴(yán)格認(rèn)真地脫脂,否

7、則將會(huì)留下嚴(yán)重的安全隱患。22氣化爐黑水管道振動(dòng)問(wèn)題國(guó)內(nèi)有的德士古氣化裝置在運(yùn)行過(guò)程中存在著氣化爐大黑水管線劇烈振動(dòng)的情況,對(duì)管道、閥門(mén)、支撐及地角螺栓處水泥地板造成損壞,同時(shí)存在著安全隱患,對(duì)正常生產(chǎn)造成不利影響。對(duì)于新建的德士古裝置,這個(gè)問(wèn)題是能夠解決的。產(chǎn)生振動(dòng)的原因主要是由于管道過(guò)長(zhǎng),在傳輸?shù)倪^(guò)程中,由于管道阻力,大黑水管內(nèi)壓力下降,而大黑水處于高溫狀態(tài),當(dāng)壓力降到該溫度下的飽和蒸汽壓以下時(shí),大量水分氣化,造成水汽兩相流,從而產(chǎn)生水汽共振;當(dāng)大黑水管線有多處拐彎,物料撞擊拐彎處,也是造成振動(dòng)的另外一個(gè)原因;停車(chē)時(shí),大黑水切換至真空閃蒸罐之前,大黑水至真空閃蒸分支一段溫度為常溫,切換后,

8、溫度急劇升高,熱脹冷縮,使得該分支管線有略微畸變,這樣也加劇了管道振動(dòng)。所以在德士古氣化裝置的工程設(shè)計(jì)過(guò)程中,氣化爐大黑水管線應(yīng)不宜過(guò)長(zhǎng),同時(shí)盡量減少拐彎,也可適當(dāng)安裝加固管道支架的辦法來(lái)減輕振動(dòng)。23煤漿泵軟管破裂問(wèn)題某廠采用Feluwa雙軟管煤漿泵來(lái)傳輸水煤漿。圖2為Feluwa煤漿泵雙軟管結(jié)構(gòu)示意圖,在電機(jī)的帶動(dòng)下,通過(guò)曲軸連桿活塞進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng),往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞會(huì)使液壓驅(qū)動(dòng)液產(chǎn)生一定的體積變化。液壓驅(qū)動(dòng)液使平隔膜產(chǎn)生凹凸變形,驅(qū)動(dòng)平隔膜與軟管間的第二種液壓驅(qū)動(dòng)液。二次液壓液將這一運(yùn)動(dòng)由平隔膜傳遞給軟管。而輸送介質(zhì)的流通通道呈直線形,介質(zhì)從底部進(jìn)口管路通過(guò)單向止逆閥,進(jìn)入軟管腔,受到軟管

9、擠壓后,通過(guò)單向止逆閥進(jìn)入出口管路。即被輸送的流體僅與軟管的內(nèi)側(cè)和閥門(mén)相接觸,這樣,運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)只在清潔的驅(qū)動(dòng)液中運(yùn)行,免除了固體的水煤漿顆粒對(duì)泵的嚴(yán)重磨損,從而使泵的性能更加穩(wěn)定。該廠的煤漿泵使用一段時(shí)間后,發(fā)現(xiàn)其軟管破裂,同時(shí)發(fā)現(xiàn)雙軟管和止逆閥處殘留有尖銳鐵屑,而這些鐵屑是在水煤漿制備過(guò)程中棒磨機(jī)內(nèi)鋼棒相互碰撞摩擦?xí)r產(chǎn)生的。為了減少水煤漿中的鐵屑,應(yīng)在水煤漿進(jìn)入煤漿泵入口管線上設(shè)置強(qiáng)力電磁鐵,吸附鐵屑,減輕雙軟管受到的損傷,延長(zhǎng)其使用壽命 。圖2Feluwa煤漿泵雙軟管結(jié)構(gòu)示意圖24爐頭氧氣切斷閥動(dòng)作時(shí)間爐頭氧氣切斷閥動(dòng)作時(shí)間對(duì)氣化爐成功投料很重要,動(dòng)作時(shí)間以30 35s為宜。若開(kāi)關(guān)動(dòng)作過(guò)快,

10、容易摩擦放電,易使高速純氧閃爆,同時(shí)造成閥門(mén)與管道劇烈振動(dòng),易引起閥門(mén)管道損壞,也使得氧氣流量波動(dòng)幅度過(guò)大,不利于投料。若閥門(mén)開(kāi)動(dòng)作時(shí)間過(guò)慢,氧氣入爐時(shí)間太晚,易造成投料失敗。所以在氣化爐原始投料之前,要嚴(yán)格調(diào)試氧氣切斷閥188第39卷第8期唐煜,等:德士古氣化爐原始投料前幾點(diǎn)問(wèn)題探討動(dòng)作時(shí)間。25氧氣調(diào)節(jié)閥放大器漏氣問(wèn)題某廠為調(diào)試氧氣調(diào)節(jié)閥過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)某些閥門(mén)無(wú)法動(dòng)作,同時(shí)其放大器(booster漏氣嚴(yán)重。拆開(kāi)后發(fā)現(xiàn)放大器內(nèi)有不少固體顆粒,而其密封橡膠墊已被這些固體顆粒磨破。這些固體顆粒來(lái)自未吹掃干凈的儀表氣源管線,定時(shí)清除放大器內(nèi)的雜質(zhì)不是根本的解決辦法,由于固體顆粒的存在,放大器的橡膠密

11、封墊將會(huì)不斷地被磨損,這樣,氧氣調(diào)節(jié)法隨時(shí)可能有無(wú)法動(dòng)作的情況發(fā)生,存在著嚴(yán)重的安全隱患。所以在氣化爐頭一次投料前,應(yīng)嚴(yán)格認(rèn)真吹掃干凈儀表氣源管線;最好在放大器儀表器管線入口處加一具有過(guò)濾功能的減壓閥,即可過(guò)濾固體顆粒,又可防止氧氣總管壓力的波動(dòng)對(duì)閥門(mén)動(dòng)作的影響,起到穩(wěn)定儀表氣工作壓力的作用。26液相管道壓差式流量計(jì)取壓管的安裝化工管道中的大多數(shù)流量計(jì)是壓差式流量計(jì),安裝在液相介質(zhì)的管道上時(shí),其取壓管根部閥不宜朝上,因?yàn)橐后w中殘存的氣體將聚集到根部閥上部使流量計(jì)的壓差膜盒上的壓力因介質(zhì)變化造成了壓力變化,從而使得流量計(jì)壓差發(fā)生變化引起誤差,造成流量計(jì)指示誤差。所以壓差式流量計(jì)的取壓管根部閥應(yīng)水

12、平安裝或向下傾斜安裝。3結(jié)語(yǔ)除了以上問(wèn)題外,在德士古氣化爐原始投料前,還有很多值得注意的地方,比如:氣化爐熱電偶應(yīng)備有耐高溫螺栓,投料前北方地區(qū)應(yīng)做好冬季的防凍工作。只有做好工程設(shè)計(jì)和投料前的準(zhǔn)備及調(diào)試工作,德士古氣化爐才能夠順利投料且更為安全穩(wěn)定地運(yùn)行。參考文獻(xiàn)1王旭賓德士古煤氣化工藝燒嘴的探討J上海化工,2000,25(11:15182王旭賓德士古煤氣化裝置運(yùn)行狀況及問(wèn)題的探討J煤氣與熱力,1997,17(6:6123許令啟德士古煤氣化技術(shù)改造的幾個(gè)思路J中氮肥,2003,3:1921Study on Engineering Technique Problems of Texaco Gas

13、ifier Before StartupTANG Yu,YE Xin,NI Long-yu(Shenhua Baotou Coal Chemical Co,Ltd,Baotou014010,ChinaAbstract:TGP technique(Taxaco coal water slurry gasification techniquethat is one of highefficiency clean coal gasifieation tech-nique has been widely used in chemical industry for the past several ye

14、arsHowever,design and manufacture of feed injector that is one of the most crucial factors in TGP technique is not perfectIn this paper,some research work was introduced on TGP technique, then methods to solve some serious engineering problems of TGP technique was presented and discussedKey words:Ga

15、sification;Coal water slurry;Oxygen;Vibration云南化工2011年征訂啟事云南化工于1973年創(chuàng)刊,是國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行的化學(xué)化工綜合性科技期刊?？?hào)ISSN1004275X/CN531087/TQ,廣告經(jīng)營(yíng)許可證號(hào)5300004000047。本刊以推動(dòng)國(guó)內(nèi)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展為已任,介紹云南省豐富的磷、有色金屬、煤等礦產(chǎn)和生物資源及其它資源的科研成果,著眼于省內(nèi)和國(guó)內(nèi)材料科學(xué)的科研動(dòng)態(tài),報(bào)道相關(guān)化學(xué)化工科研開(kāi)發(fā)成果,交流設(shè)計(jì)與生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),開(kāi)展學(xué)術(shù)討論。自2005年起本刊調(diào)整了欄目,新增專(zhuān)家專(zhuān)欄和碩博論壇兩個(gè)欄目,前者介紹教授級(jí)別的研究者,后者推出科研的后備新生力量