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1、文章编号:1000 - 4416(2004)04 - 0197 - 03 德士古煤气化工程技术问题的探讨 王旭宾 (上海焦化有限公司,上海200241) 摘要:分析了德士古煤气化工程技术存在的问题,探讨了解决的方法。 关键词:煤气化;气流床;德士古气化炉 中图分类号:TU996 文献标识码:B Study on Engineering Technique Problems of Texaco Coal Gasification WANG Xu2bin ( Shanghai Coking entrained bed; Texaco gasifier 0 概 述 在我国,德士古煤气化工艺自1993
2、年实现工业 化运行以来,已有4套装置在运行,目前还有几套在 建设中。各装置遇到的问题主要分为二大类:一是 德士古煤气化工艺技术本身的缺陷;二是工程技术 方面的问题,包括工程设计、 工程材料、 工程设备等。 这些问题能否得到有效解决,是关系到装置能否经 济运行的关键,各生产厂对此非常关注1 3。 从国内几套装置多年运行的情况看,均经历过 试生产运行的阶段。在这个阶段由于各装置选用的 设备及材料的不同,经过各自的改造与完善,有些问 题得到了彻底解决,有些问题只是得到改善。这些 问题所带来的后果,一是安全隐患,二是生产成本增 加,三是增加了操作与检修工的劳动强度。表1是 上海焦化有限公司德士古煤气化
3、装置近2年来的运 行情况,表2是装置历年运行台时统计,表3为装置 故障停车的分析。其中在工艺与设备故障中,相当 一部分故障的原因是来自工程技术方面的问题。据 不完全统计,几套装置停车故障的原因约30 %来源 于工程技术方面的问题,因此,彻底解决工程技术方 面的问题,对德士古煤气化装置的经济运行将起着 关键的作用。 1 主要工程技术问题及讨论 1. 1 气化炉耐火砖的寿命问题 气化炉向火面耐火砖是德士古煤气化技术最主 要的工程材料问题。煤气化工艺与天然气转化及油 气化工艺不同,在高温及压力下进行激烈反应的同 时,还将承受高温熔融煤灰的冲刷及侵蚀,使得耐火 砖的寿命大大减少。为了延长耐火砖的寿命及
4、降低 成本,从研究、 设计、 制造及使用厂家各方面都进行 了大量的研究工作。近2年来,在延长耐火砖的寿 命方面取得了可喜的进步,特别是部分条件具备的 厂家采用局部更换与修补的方式,大大延长了整炉 第24卷 第4期 2004年4月 煤气与热力 Gas 调整原设计的内部构 件相互尺寸,以增强激冷室内的气液分离效果,减少 气体中的液沫夹带量5。 1. 4 工艺喷嘴问题 工艺喷嘴是德士古煤气化技术的核心设备,喷 891煤气与热力 2004年 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 嘴性能的好坏、 寿
5、命的长短直接影响到整个装置的 经济运行质量,装置的大部分技术经济指标都与工 艺喷嘴有关。 工艺喷嘴的工作原理是利用从喷口高速 (120 130 m/ s)喷出的氧气的动能来充分混合与雾化煤 浆,以保证 “雾状” 的煤浆与氧气在气化炉短暂的停 留时间内充分地完成反应。目前工业化运行装置上 的喷嘴形式均是三流式的预混喷嘴,该喷嘴的特点 是从实用的角度出发,较好地解决了结构与材料的 统一。但在应用中仍表现出性能不够理想,寿命较 短的缺点。 在工艺喷嘴的使用、 维护与管理上我们积累了 大量的经验,基本保持在23个月对喷嘴进行一次 小的修补与维修。但因德士古煤气化技术的特性 (水煤浆进料)、 工程材料的
6、技术现状及苛刻的使用 条件,使得工艺喷嘴的技术一直未得到突破。 1. 5 黑水系统问题 德士古煤气化工艺的一个特点是工艺用水量较 大,但这些水量中约三分之二是在自身循环使用,因 此,在德士古煤气化装置中都设计有一套黑水闪蒸 冷却、 固液沉降分离与灰水阻垢回用的工序。在实 际运用中,各装置都遇到类似的问题,即管道、 机泵 结垢与激冷环堵塞,只是程度不同而已。这种现象 的发生,轻者影响负荷,严重时则须停车处理,其主 要原因与煤质、 水质及工程设计有关。因此,根据各 装置的经验与教训,对于新上装置笔者认为: (1)应根据本装置所使用的煤质、 水质,寻找有 经验的水处理单位,结合本装置的设计,对水系统
7、进 行认真研究,确定一套科学的水系统处理方案。 (2)工程设计时要避免硬度较高的水与碱度较 高的水通过管道直接混合。 (3)使用阻垢性及耐高温性能好的阻垢剂。 (4)添加装置要有利于操作工的配制与管理。 1. 6 闪蒸系统耐磨件问题 德士古煤气化装置中,高磨损区主要存在于闪 蒸系统。包括:减压角阀的底部三通及端板; 闪蒸汽进入闪蒸罐的折流挡板;中压罐至真空罐 黑水的调节阀后150250 mm区域直管段。 最初设计时,以上几处都选用普通碳素钢,磨损 率曾高达0. 01 mm/ h ,后经普通碳素钢内堆焊耐磨 材料,减缓了磨损,但仍磨损严重。要彻底解决磨损 问题,应强化材质,大幅度加粗、 加长减压
8、角阀后的 直管,同时加大进入闪蒸罐的入口尺寸。 1. 7 主要设备的无故障期 设备的无故障期,是指符合质量要求的新设备 (或大修后的设备)运行至开始出现影响装置正常运 行的较大故障时的周期,这个周期根据工程设计、 设 备制造厂家及材料差异而不同,表5为我公司主要 设备的无故障期。 表5 装置主要设备的无故障期 设 备无故障期备注 工艺烧嘴8095 d国产 耐火砖9 0009 200 h国产 高压煤浆泵 隔膜8 000 h进口 活门6 000 h进口 捞渣机12 00013 000 h进口 捞渣机10 000 h国产 切断球阀 氧气阀25 00030 000 h进口 高压氮气20 00025 0
9、00 h进口 锁斗阀15 000 h进口 洗涤塔循环泵8 000 h进口 2 结 语 (1)工艺喷嘴与耐火砖是德士古煤气化技术的 薄弱环节。因此,德士古煤气化技术如果要得到大 的发展,必须要在这2项工程技术上有实质性的突 破。 (2)在新装置中要采用新的结构设计,以解决 激冷室向后系统的带水问题。 参考文献: 1 王旭宾.联合循环发电制气工艺的介绍J .煤气与热 力,1998 ,(1) :1416. 2 王旭宾.德士古煤气化装置运行状况及问题的探讨 J .煤气与热力,1997 ,(6) :57. 3 王旭宾.高灰熔点煤的气化J .煤气与热力,1990 , (3) :46. 4 王旭宾.德士古煤气化炉耐火砖问题探讨J .煤气与 热力,1998 ,(6) :911. 5 王旭宾.水煤浆气化炉激冷室带水问题的探讨J .煤 气与热力,2000 ,(3) :197199. 991第4期 王旭宾:德士古煤气化工程技术问题的探讨 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
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