浅谈壳牌气化装置煤线稳定性的影响因素及处理措施

张志雷

摘 要：壳牌气化装置在工业生产中的应用十分广泛，本文对壳牌气化装置运行过程中影响煤线稳定性的因素进行分析，并且提出应对策略，旨在提高壳牌气化装置煤线稳定性，更好地进行工业生产。

关键词：壳牌气化装置 煤线稳定性 影响因素 处理措施

中图分类号：TQ545 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）11-0-01

引言

我国的煤化工行业迅猛发展，煤气化作为一项核心技术，是从国外引进的，大部分为壳牌煤粉加压喷流床气化技术，壳牌煤气化过程是在高温、高压条件下进行的反应，煤粉、氧气以及少量蒸汽会在加压条件下并流进入气化炉中，在一个比较短的时间内会完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧、转化等一系列物理变化与化学变化。壳牌气化装置运行过程中，煤线稳定性是一个十分重要的因素，对整个系统的运行效率有极大影响。为了进一步提高壳牌气化装置运行的稳定性，必须要积极加强煤线稳定性控制，对影响煤线稳定性的因素进行分析，对症下药。

一、殼牌气化装置工艺流程简介

壳牌气化装置是壳牌煤气化反应的主要场所，其反应流程如下：从煤场运来原煤，经过干燥、制粉之后，煤粉再通过下一个单元，在压力条件下被送到气化炉的煤烧嘴处，此时气化炉中的条件大约为4MPa、1500℃，在气化炉中，煤粉与蒸汽进行燃烧反应，分别生成合成气、灰渣、飞灰等物质，合成气再从气化段的顶部流出，利用来自湿洗段的“ 冷态” 合成气进行急冷，将合成气的温度降低到900℃左右，然后在合成气的输送段、气体返回段、合成气的冷却段中进一步进行降温，最后从合成冷却器的底部流出来。在整个反应过程中，有很多不能燃烧的组分都会以熔渣的形式从气化段的底部排出，然后在渣浴中经过温度骤降，分散成玻璃状的小颗粒，这些颗粒物质再与渣水一起从渣池底部排出气化炉，进入渣水处理系统。其中有一小部分熔渣会以飞灰的形式通过急冷段、输送段、合成气冷却段，然后与合成气一起排出气化炉，并且被收集在飞灰脱除系统中。在整个装置中，气化炉是膜式水冷壁及水管型冷却器，安装在整个气化炉外壳中。

二、影响气化装置煤线稳定性的因素以及处理措施

壳牌煤气化装置采用粉煤输送，多烧嘴对置加压气流床气化工艺，煤线稳定性对整个装置系统的稳定运行有重要影响，不稳定的煤线会导致气化炉温度波动较大，严重的时候还会造成煤渣在气化炉口堵塞，而且在SGC入口也会严重积灰，其次还会损坏煤烧嘴和烧嘴罩。因此，在气化装置运行过程中要对煤线稳定性进行分析，排除影响煤线稳定性的因素，确保煤线稳定运行，为气化装置稳定安全运行提供基础。对煤线稳定性造成影响的因素有以下几个方面：

1.原材料的质量影响和控制

1.1煤粉的质量问题。煤粉的质量是影响气化装置稳定性的重要因素，尤其是当煤粉的粒度不均匀时，很容易导致煤线阻塞。在生产过程中，由于一些厂家对煤粉粒度的控制程度不强，主观上放宽了煤粉粒度的要求，将粒度的范围放宽到5-250μm之间，所以煤粉输送过程中出现了不均匀状态，对密度测量的准确性以及稳定性产生了影响，最终影响煤线生产的稳定性。

1.2水分的影响。水是气化装置生产运行过程中的重要物质，不同的煤种对水分的要求不相同，有的企业在生产过程中对水分的控制不到位，水分含量太高，影响密度计和速度计对信号进行检测的水平，从而影响气化装置指示的准确性。

1.3杂质的影响。从原煤到煤粉的制作过程中可能会出现各种杂质，杂质的存在干扰了煤粉流动状态的稳定性，进而对设备的正常工作产生影响，导致煤线参数出现不正常的波动。

针对上述问题，要及时对原材料的质量进行控制，煤粉粒度均匀的标准是直径小于5 μm的煤粉数量小于10%，直径大于90μm的煤粉数量小于30%。对于生产过程中的水分，一般水分含量控制在1%-2%之间为宜。同时要对煤粉质量进行把控，对煤粉中的杂质进行过滤和清除，确保煤粉洁净，满足生产要求。

2.仪表和阀门的影响和控制

仪器的质量是影响气化装置稳定性的重要因素，主要有以下几个方面。第一，仪表的安装问题，仪表能否正确安装，是影响气化装置工作性能的重要因素，仪表安装必须要符合要求，速度计和密度计安装时要避免受到弱电信号的干扰，以防测量不准。第二，阀门安装。阀门是控制各种原材料进入装置以及合成气煤渣等物质排出的重要“关口”，在阀门安装过程中应该要保证质量同时要保证仪器阀门灵活可靠，并且要进行校验，确保安装合格之后才可以投入使用。第三，DCS控制系统设计。在DCS控制回路设计中应该要保证参数正确，尤其是PID参数，对整个系统的稳定运行都有十分重要的影响，整定后的PID参数要具备高中低负荷下的良好的抗干扰能力以及稳定性，当出现故障的时候要能及时对脉冲的干扰进行应对。

3.设备和管道的影响和控制

管道是原材料进入以及合成气和煤渣输出的主要通道，在管道设计与安装过程中，必须要满足要求。在管道安装与设计过程中常见的问题有管道直径不符合要求，管道弯曲严重，极大地影响了原材料和产物的输入输出过程，影响煤线和气化装置的稳定性。

4.氮气波动的影响和控制

氮气是生产过程中的重要原材料，氮气含量的波动对煤线稳定性的影响也很大，一般氮气的波动包括压力和流量波动两个方面，氮气的波动会引起通气锥氮气流量的波动，通气锥是氮气的主要载体，所以氮气含量的波动会引起煤线密度以及速度的变化。

对氮气波动的影响进行控制时，首先要看氮气波动的程度是否严重，如果只是轻微的氮气波动，则可以通过氮气调节阀的轻轻调解来消除影响，对氮气的供气速度和密度进行控制，使其保持在一个比较稳定的状态。如果氮气波动比较严重，则应该要从整个装置的维修、调整上着手，对通气锥进行整改设计，确保氮气输送正常。

5.煤粉给料仓压力波动的影响和控制

在壳牌气化装置中，不稳定的煤粉给料仓的压力以及氮气流量会导致煤线的煤流速度不正常。针对这种问题，根据壳牌煤流量控制基础理论，获得不同煤流量下的速度是由氮气的输送来控制的，所以在运行过程中，可以通过煤粉给料仓的压力和气化炉的压力之间的压差以及速度加速器的氮气流量阀的控制来保证煤粉给料仓正常运行。

6.控制模式的影响和控制

在实际生产过程中，壳牌气化装置的控制模式对煤线的稳定性也有极大影响，控制模式中的问题主要有两个，一个是仪器自身的故障，另一个是操作人员在操作的时候出现的误操作使得参数输入设定值和实际测量值之间的偏差太大，从而引起阀门的调节幅度太大，最终影响煤线稳定性。针对这种问题，必须要对各种参数以及操作过程进行控制，尤在实际生产过程中，壳牌气化装置的控制模式对煤线的稳定性也有极大影响，控制模式中的问题主要有两个，一个是仪器自身的故障，另一个是操作人员在操作的时候出现的误操作使得参数输入设定值和实际测量值之间的偏差太大，从而引起阀门的调节幅度太大，最终影响煤线稳定性。针对这种问题，必须要对各种参数以及操作过程进行控制，尤其是对氧气和煤粉的比例、二氧化碳含量、小室蒸汽产量等进行控制时，参数变化必须要缓慢、均匀，小幅度的调节不会引起煤线参数的大幅度波动，操作人员应该要掌握参数的调节方法，小幅度调节参数变化。

7.自动控制下的单烧嘴波动引起共振的影响和控制

在當前的生产过程中，有的企业采用自动控制模式，氧气和煤粉的用量、速度、密度等控制都是由机器自动完成的，在这种情况下，4烧嘴或6烧嘴的气化炉的氧负荷分配比较标准，但是如果出现氧压或氧流量的波动，就会引起煤线参数的波动，对整个装置的生产产生严重影响。根据煤流量的控制原理可知，当这些参数进行波动的时候，不同的波动之间也会相互影响，严重的时候还会彼此加剧相应的波动，另一种情况是，某一个或者几个烧嘴出现意外跳车或人为停车，从而导致其他煤烧嘴的负荷出现严重波动，根据煤流量控制原理，这种现象也会导致煤线参数的波动。此外，在单烧嘴的控制过程中，如果采用手动控制，则煤流量调节阀控制器就失去了对参数进行跟踪和调节的能力，外部的干扰也会引起烧嘴煤线参数的波动。

针对这种问题，主要通过操作人员的技术控制，将自动控制功能调节为手动控制，由技术人员对各种参数进行控制，从而提高系统的干预能力，减少不平衡现象。

8.操作方面的影响和控制

在壳牌气化装置运行过程中，操作人员的专业而技术水平以及工作经验对煤线的稳定生产有十分重要的影响，而且操作人员要具备突发问题的处理能力，当前有的操作人员对各种参数的设计，对故障问题的应急处理能力不强，所以导致装置的参数设计出现问题，影响煤线稳定性。

针对这种问题，要积极加强操作人员的培训和教育，操作人员应该要掌握各种原材料、载气、系统压力参数的波动对煤线产生的影响，同时又要熟悉仪表、设备等对煤线的稳定性产生的影响，及时加强这些问题的研究，对于系统运行中可能出现的问题进行预判，做好应急处理，尤其是要对各个环节的生产参数进行控制，确保输入输出参数的正常，减少煤线参数的波动和影响。

结语

综上所述，在壳牌气化中，煤线的稳定对气化装置的生产有极大影响，影响煤线稳定性的因素有很多，主要是参数问题、操作技术问题。在气化装置生产过程中要积极加强影响煤线稳定性的因素的控制，提高气化装置生产稳定性。

参考文献

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[2]付晓峰.浅谈壳牌煤气化装置的运行现状与展望[J].中国化工贸易，2013（03）

[3]李少峰.浅析壳牌煤气化工艺的发展及技术特点[J].工业，2016（12）