!第38卷第4期化工設(shè)計(jì)通訊2012年8月Chemical Engineering Design Communications●13●航天粉煤氣化爐的溫度控制郭興建，童維風(fēng)(安徽晉煤中能化工股份有限公司，安徽臨泉236400摘要: 介紹航天爐溫度的判斷方法，氣化爐溫度的控制手段，以及穩(wěn)定爐溫的揩施。關(guān)鍵詞:航天爐;溫度;判斷;控制中圖分類號: TQ113. 26文獻(xiàn)標(biāo)志碼: B文章編號: 1003-6490(2012)04-0013-03Tempreature Control of HT-L Pulverized Coal GasifierGUO Xin-jian，TONG Wei- feng(Anhui Jinmei Zhongneng Chemical Co., Ltd., Linquan Anhui 236400 , China)Abstract : Introduce how to judge temperature of HT-L pulverized coal gasifier, the control meansof the temperature, and the measures of temperature stability .Key words: HT-L pulverized coal gasifier ; temperature ; judgement ; control航天爐粉煤加壓氣化屬于加壓氣流床工藝，計(jì)理念基礎(chǔ)上，由北京航天萬源煤化工工程技術(shù)是在借鑒殼牌、德士古及GSP加壓氣化工藝設(shè)有限公司自 主開發(fā)，獨(dú)特創(chuàng)新的新型粉煤加壓氣收稿日期: 2012-04-30 .作者簡介:郭興建(1978-),男,安徽阜陽人,助理工程師,在安徽晉煤中能化工股份有限公司粉煤氣化車間工作。方式，考慮到布袋對溫度的承受能力較低(不能兗礦混煤在U-GAS氣化爐試燒滿負(fù)荷運(yùn)行超過230°C)，反吹閥已發(fā)生故障，且合成氣溫時(shí)，有效氣(CO+ H2)含量達(dá)72%以上，比氧耗度較低時(shí)易結(jié)露堵塞布袋，可以借鑒殼牌粉煤氣為300m'，比煤耗為0. 91t(收到基)，碳轉(zhuǎn)化率化除塵方式，選擇更加可靠的陶瓷過濾除塵方達(dá)到96%以上，冷煤氣效率達(dá)到81. 54%，裝置式，合成氣塵含量可以降到5mg/m3以下。無三廢排放，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)理想，符合預(yù)期。(2) U-GAS氣化爐的排渣系統(tǒng)出現(xiàn)了問題，因此通過本次試燒證明兗礦混煤在U-GAS使氣化爐內(nèi)灰渣不能連續(xù)排放，從而導(dǎo)致氣化爐氣化爐 上不僅能夠在滿負(fù)荷下長期、穩(wěn)定運(yùn)行，床層高度不穩(wěn)定，給氣化爐操作帶來- -定的難而且操作靈活簡便，負(fù)荷調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，氣體成分度。排渣系統(tǒng)是影響氣化爐操作穩(wěn)定的關(guān)鍵因素等各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好。表明該氣化技術(shù)煤種之一，所以排渣系統(tǒng)的優(yōu)化是亟需解決的問題。適應(yīng)性廣，對原料煤要求寬松，可以使用高灰熔該氣化爐排渣設(shè)計(jì)為螺旋冷渣機(jī)排渣方式，壓力點(diǎn)、高灰分、高硫、低發(fā)熱量的劣質(zhì)煙煤，只要提高后密封問題和停車后重新啟動(dòng)困難問題需要發(fā)熱量大于12 MJ/kg、粒度6mm以下均可使解決，可以借鑒魯奇爐刮刀固態(tài)排渣方式，估計(jì)用，因此完全適應(yīng)于改造嶧化固定床氣化爐，真較為理想。正實(shí)現(xiàn)原料煤本地化，徹底解決原料來源的問題，可以實(shí)現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。4結(jié)論由于U-GAS氣化技術(shù)工業(yè)示范裝置的氣化兗礦混煤在U-GAS氣化爐上氣化的整個(gè)工壓力目前只有0.22MPa，與嶧化現(xiàn)有合成氨系藝流程基本滿足要求。煤的干燥和輸送系統(tǒng)正統(tǒng)的匹配性較差，能耗偏高。如果氣化壓力提高常，輸送系統(tǒng)的輸送量、回轉(zhuǎn)窯出口的外水含量到1.0MP&中國煤化工更加合理，能均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。單臺冷渣機(jī)正常排渣亦可滿耗將大幅度MHCNMHG紙，因此，該足滿負(fù)荷工況下氣化爐排渣要求。技術(shù)的市場前景廣闊。14●化工設(shè)計(jì)通訊第38卷化技術(shù)。先后在安微臨泉，河南龍宇，山東魯西下各兩個(gè)。輔助測溫點(diǎn)十二個(gè)，分別測緩腔、盤等地建成并投產(chǎn)，裝置分單爐日產(chǎn)720t和1 500 t管、支撐板溫度，以輔助判斷氣化爐的運(yùn)行情兩種爐型，臨泉最長連續(xù)運(yùn)行時(shí)間達(dá)到156d。況。經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，爐膛上部的測溫點(diǎn)最易損壞。我公司2008年原始開車時(shí)，最高顯示溫1航天爐的結(jié)構(gòu)特征度1800C，超過設(shè)計(jì)溫度100C，根據(jù)對氣化航天爐由燒嘴、氣化爐燃燒室、激冷室及承.爐內(nèi)部檢查結(jié)果，發(fā)現(xiàn)渣層嚴(yán)重破壞，水冷壁燒壓外殼組成。其中燒嘴為點(diǎn)火燒嘴、開工燒嘴和穿，爐膛上部測點(diǎn)運(yùn)行不到一個(gè)月就被燒壞。粉煤燒嘴組成的頂燒式組合燒嘴。氣化爐燃燒室用熱電偶測溫較準(zhǔn)確，但費(fèi)用高，使用周期內(nèi)是膜式水冷壁結(jié)構(gòu)，其主要作用是抵抗1 450短。氣化爐運(yùn)行后期，則不能使用和參考。~1700 C高溫及熔渣的侵蝕。為了保護(hù)氣化爐2.2CO2和CH4判斷法.壓力容器及水冷壁盤管，水冷壁盤管內(nèi)通過中壓粉煤和氧氣、蒸汽在氣化爐內(nèi)反應(yīng)后，生成鍋爐循環(huán)泵強(qiáng)制維持水循環(huán)。盤管內(nèi)流動(dòng)的水吸CO、CO2、 H2和微量CH。如果氧氣加入量增收氣化爐內(nèi)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量并發(fā)生部分汽化，然加，CO、H2、CH, 的燃燒就會(huì)加劇，使?fàn)t內(nèi)溫后在中壓汽包內(nèi)進(jìn)行汽水分離，產(chǎn)出5. 0 MPa度上升。CO和CH在反應(yīng)后生成CO2,造成的中壓飽和蒸汽送人蒸汽管網(wǎng)。水冷壁盤管與承CO2含量升高，而CH,含量下降。反之，爐溫壓外殼之間的環(huán)腔通人流動(dòng)的CO2(N2)作為保低時(shí)，CO2含量下降，CH,含量上升。所以，護(hù)氣，水冷壁表面焊有抓釘并附著一層耐火材通過出口合成氣中CO2或CH。含量的變化可以料。煤粉和氧氣、蒸汽在1500 C的高溫下瞬間判斷爐內(nèi)溫度的高低。完成燃燒反應(yīng)并生成熔融態(tài)灰渣，在回流氣體的2.3蒸汽流量 判斷法作用下，熔渣被甩到水冷壁表面。隨著渣層厚度在無法直接測量氣化爐內(nèi)部溫度的情況下，的增加，外表渣層就變成了熔融態(tài)，并向下流淌用汽包蒸汽流量來判斷氣化爐溫度的高低，以及而使渣層厚度減小。當(dāng)厚度降到- -定程度時(shí)，熱氣化爐水冷壁掛渣的情況，是一個(gè)非常行之有效傳導(dǎo)作用增大，使熔渣溫度降低而固化，渣層重的方法。由于蒸汽流量直接反應(yīng)氣化爐高溫氣體新聚積增厚。這樣維持動(dòng)態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)“以渣抗對水冷壁熱輻射的強(qiáng)弱，氣化爐溫度的變化很快渣”，保護(hù)水冷壁免受高溫?zé)g和熔渣沖蝕。就會(huì)表現(xiàn)為蒸汽產(chǎn)量的變化。所以，此種方法判渣層的厚度主要取決于爐內(nèi)溫度，爐溫的波斷爐溫，響應(yīng)時(shí)間短，最為真實(shí)可靠，也是爐溫動(dòng)會(huì)造成渣層厚度的變化。過厚的渣層會(huì)使氣化控制的重要依據(jù)。爐下部堵渣而停車。過薄的渣層會(huì)失去對水冷壁利用蒸汽產(chǎn)量來判斷和控制爐溫時(shí)，有一個(gè)的保護(hù)作用。鑒于爐溫對氣化爐的重要影響，對缺點(diǎn)，就是容易出現(xiàn)失真。所以要求蒸汽流量計(jì)其準(zhǔn)確的測量和判斷就極為重要。由于氣化爐內(nèi)指示必須真實(shí)、準(zhǔn)確、靈敏，不能出現(xiàn)假數(shù)據(jù)。部處于4.0MPa高壓和1500C的高溫狀態(tài)，常我公司1#系統(tǒng)，由于是第一.套試驗(yàn)設(shè)備，對蒸規(guī)手段無法直接測量溫度，只能通過-些間接手汽流量的估算不足，流量計(jì)量程過大，小流量不段來判斷。一般采用間接測溫法，CO2、 CH,含能正確顯示，操作時(shí)可根據(jù)蒸汽外送閥門的開度量，以及蒸汽流量、合成氣流量等方法判斷。來判斷蒸汽流量的大小，只是反應(yīng)稍有滯后。2.4 合成氣流量判斷法2氣化爐溫度的判斷合成氣流量，--般作為輔助方法來判斷爐溫2.1熱電偶 間接測溫法的波動(dòng)。在氧負(fù)荷一定的情況下，一般合成氣流由于氣化爐內(nèi)溫度較高，無法直接測出爐膛量是在一個(gè)范圍內(nèi)平滑的小幅度上下波動(dòng)(排除內(nèi)的溫度，一般熱電偶不直接插人爐膛，而是插流量計(jì)失真現(xiàn)象)。如果合成氣流量短時(shí)間內(nèi)突在耐火材料中，防止?fàn)t內(nèi)高溫氣體的直接輻射,然增大或降低，則說明氣化爐內(nèi)的溫度出現(xiàn)波保護(hù)熱電偶，以延長熱電偶的使用周期。通過熱動(dòng)，造成合中國煤化工致使合成氣電偶顯示的溫度趨勢來判斷爐溫的變化。氣化爐流量趨勢I:MYHCNMHG主要測溫點(diǎn)有十個(gè)，上錐段四個(gè)，爐膛上、中用這種方法判斷爐溫，會(huì)出現(xiàn)一定的偏差，.第4期郭興建等:航天粉煤氣化爐的溫度控制●15比如煤質(zhì)的波動(dòng)，是在操作中無法預(yù)知的。煤中4穩(wěn)定爐溫的措施碳含量的變化，揮發(fā)分的變化，也會(huì)影響合成氣量的變化。特別是兩種或兩種以，上的煤摻燒時(shí)，4.1穩(wěn)定入爐煤質(zhì)實(shí)現(xiàn)完全勻質(zhì)化比較困難，對合成氣量的變化影穩(wěn)定氣化爐溫度，人爐煤質(zhì)是非常關(guān)鍵的- -響更大，這主要是根據(jù)操作人員在長期的操作中環(huán)，只有保持人爐煤的品質(zhì)一致，才能保證其灰總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行有效判斷。熔點(diǎn)和粘溫特性的穩(wěn)定。兩種或兩種以上的煤混除以上方法外，氣化爐的溫度還可以根據(jù)氣燒，在人爐前必須保證混煤的均質(zhì)化。為此，必化爐的渣口壓差，水冷壁盤管內(nèi)的水密度，氣化須建立相應(yīng)的配煤系統(tǒng)，同時(shí)保證煤源的穩(wěn)定。爐壓力的變化，氣化爐液位，合成氣的出口溫度我公司從2008年系統(tǒng)運(yùn)行以來,試燒了十幾等判斷，進(jìn)行輔助控制。種不同的原料煤,進(jìn)行了多種摻燒配比探索，目前2.5小結(jié)主要摻燒的煤種有神木煤.新疆煤、晉城煤末,并由于對氣化爐內(nèi)部溫度的測定是間接測量，在此基礎(chǔ)上添加了石灰石(助熔劑)。前期摻燒過無法迅速、直觀地進(jìn)行判斷，只靠單一的一種方一段時(shí)間的榆神煤,其灰渣粘溫特性較差,對爐溫法，容易出現(xiàn)誤判，給生產(chǎn)帶來隱患。所以，在的控制非?？量?不允許超過50 C的波動(dòng),最終實(shí)際操作中，必須結(jié)合3種或3種以上的方法進(jìn)造成爐內(nèi)嚴(yán)重積灰，下渣口堵,迫使系統(tǒng)停車。行綜合判斷。使用不同的煤種，石灰石的添加量要隨之變化。兩種以上的煤混燒，可不添加石灰石，但其3氣化爐的溫度控制灰熔點(diǎn)不允超過1400 C。航天爐是頂燒式燒嘴，氣化爐的溫度是因?yàn)镺2和C反應(yīng)放出熱量煤灰熔點(diǎn)過高，不利于氣化爐頂部的掛渣。形成的。所以氣化爐的溫度控制，實(shí)際上就是4.2 穩(wěn)定粉煤管線流量O2/C的控制?？刂芆2/C-般有以下方法。粉煤輸送過程中，流量的不穩(wěn)定容易造成人.(1) 由CO2分析儀/控制器進(jìn)行比率的自動(dòng)爐氧煤比失調(diào)。要保證煤粉管線穩(wěn)定，即要保證控制。粉煤的密度和速度穩(wěn)定，所以，粉煤的懸浮和流(2)由CH分析儀/控制器進(jìn)行比率的自動(dòng)化效果必須穩(wěn)定，在氣體輸送下，使粉煤均勻分布。這就要求粉煤的水分、粒度，輸送氣體量，(3)手動(dòng)調(diào)整比率。必須嚴(yán)格控制，以防止流量計(jì)工作不正常。(4)自動(dòng)設(shè)定比率值，這在開車階段適用。4.3保證 氣化爐壓力的穩(wěn)定比率控制信號通常對于3個(gè)粉煤管線是相等粉煤輸送與氣化爐保持0. 7~1.0MPa的壓的。差。爐壓波動(dòng)會(huì)造成壓差變化，粉煤流量波動(dòng)，正常運(yùn)行，較理想的是采用間接調(diào)節(jié)方法中人爐氧煤比失調(diào)，同時(shí)也會(huì)使燒嘴火焰長度發(fā)生的控制合成氣CO2(CH、)含量的方法來調(diào)節(jié)。變化，不利于爐溫調(diào)節(jié)和水冷壁掛渣。在開車期間，或者嚴(yán)重失調(diào)期間(通常只有4.4保證入爐氧氣流量的穩(wěn)定.在CO2和CH。兩個(gè)分析儀均失效時(shí))直接調(diào)整穩(wěn)定的氧流量是穩(wěn)定氧煤比的基礎(chǔ)，氧流量O2/C.波動(dòng)的原因主要有空分氧氣輸送波動(dòng)，氣化爐壓利用CO2和CH,控制，主要是根據(jù)CO2隨力不穩(wěn)定,氧氣調(diào)節(jié)閥的精度差。氧流量波動(dòng)會(huì)O2/C的增大含量上升，CH。則下降，O2/C下使人爐煤粉、蒸汽產(chǎn)生波動(dòng),不利于爐溫的調(diào)節(jié)。降將表現(xiàn)為相反的規(guī)律。我公司由于是全國第一臺航天粉煤氣化爐，5結(jié)語開車時(shí)沒有相關(guān)的實(shí)踐數(shù)據(jù)，致使CO2和CH .鑒于爐溫對氣化生產(chǎn)的重要性，要求對其進(jìn)的一些比率曲線無法置人系統(tǒng)，目前主要采用直行精確和平穩(wěn)的控制。由于氣化爐溫度只能間接接O2/C控制法。這種控制方法，最大的缺點(diǎn)，判斷，這刻中國煤化工不斷積累經(jīng)是操作中的調(diào)節(jié)幅度不易把握，對爐溫的調(diào)節(jié)反驗(yàn)，對出現(xiàn)MHCNMHG采取改進(jìn)措應(yīng)滯后，對操作人員的技術(shù)要求高。施，這樣才能實(shí)現(xiàn)氣化裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行。