多喷嘴气化炉试车期间的运行优化
鲍卫娜
（山东兖矿国拓科技工程有限公司，山东 滕州277527）
［摘 要］通过对多家多喷嘴气化装置试车期间运行状况的收集观察，针对部分厂家运行初期出现的拱顶窜气超温现象，分析与探讨如何控制好耐火砖、煤质、炉温以及压力负荷曲线四个方面的关键点，由此可减少或避免试车期间气化炉壁温超温、堵渣等现象，提高装置运行的可靠性、稳定性，尽快达产达效。
［关键词］ 多喷嘴气化炉；试车；拱顶窜气；耐火砖；煤质；炉温；压力负荷曲线；控制
［中图分类号］ TQ 546 ［文献标志码］ B ［文章编号］1004-9932（2015）
通过对多家多喷嘴对置式水煤浆气化装置试车期间运行状况的收集观察，多家新装置试车初期都出现了拱顶窜气超温现象，但在系统运行逐渐成熟稳定后又几乎不再出现，为什么会出现此类现象？为使新装置在投产试车时减少或尽量避免拱顶窜气超温等异常现象的发生，保持装置的稳定运行，笔者总结了以下几点，供同行参考。
1 避免耐火砖超温应从源头抓起
（1）保证耐火砖结构设计合理，包括膨胀缝尺寸、托砖架位置及砖型、大小等，需经过严格的理论计算，并符合实际运行经验要求。对于设计图纸，尤其是有改动或有别于其他厂家时，应多方论证。耐火砖结构设计合理是保证其长周期、稳定运行的基础。
（2）严格控制耐火砖本身的质量与砌筑质量，按照烘炉曲线对耐火砖进行养护，把好源头关。耐火砖的砌筑是有一系列规定的，比如：要严格按照设计图纸施工，膨胀缝、砖缝的预留宽度要到位；耐火胶泥的有效使用时间；每天砌筑的层数最高要求等。耐火砖的砌筑质量是确保其使用周期的关键，必须安排专人负责，砖的检验、砌筑、验收全程跟踪，分阶段检验耐火砖的砌筑质量，发现问题坚决返工处理；新筑气化炉耐火衬里， 至少自然养护3 d， 炉内温度保持在15 ℃ 以上。烘炉过程， 严格按升温曲线控制， 并绘制实际升温曲线，进行对比。
烘炉应引起大家的足够重视。首先，设计时要考虑好烘炉燃料气的来源，燃料气供应的稳定性，燃料气、开工抽引器蒸汽管线以及预热烧嘴结构设计是否合理等，必要时可增加负压表、氧气分析等辅助手段，以尽量保证烘炉尤其是原始烘炉过程的顺利；其次，由于新装置操作人员缺乏多喷嘴气化炉的操作经验，烘炉过程不易控制好，因此前期需做好人员的培训；再者，大家要从根本上认识到原始烘炉的重要性；最后，烘炉过程操作要精心，现场、控制室做好配合，宁肯烘炉时间延长，也不可为了卡时间而升温过快。
2 煤质稳定是系统稳定运行的关键
在水煤浆气化反应中，原料煤的煤质会直接影响煤浆质量，从而影响气化反应效果以及系统整体的运行状态。不管是试车初期还是日后的长周期稳定运行，都离不开煤质的稳定。尤其是对于新装置而言，大多数员工为没有多喷嘴气化炉操作经验的新员工，对指标变化的敏感度不够，煤质的变化无疑会造成系统大幅度波动，如果调节手段再跟不上，必然影响装置的稳定运行。
2.1 煤中水分对气化的影响
煤的水分包括内水与外水。外水波动会影响煤浆制备，易造成煤称量给料机下料口堵，导致煤浆浓度不稳定。煤的内水是指煤的结合水，影响其成浆性能，内水含量越高其成浆性能越差，造成煤浆浓度低，合成气中有效气体含量偏低、氧耗偏高等一系列连锁反应。
2.2 煤中灰分对气化的影响
煤中灰分不直接参与气化反应，灰分越高，气化过程中消耗的反应热越多；同时其含量的增高，将加大系统的渣量，增加熔渣对耐火砖的侵蚀和磨损，并直接影响黑水沉降效果，使系统黑水含固量增高，加重管道、设备、阀门的磨损，导致结垢和堵塞，严重时造成蒸发热水塔填料堵塞、闪蒸带水，影响系统水循环正常进行；灰分高还会造成比氧耗、比煤耗增大。
当煤种的灰分含量增大时，应及时对气化炉负荷、炉温等作出相应调整，并密切关注锁斗压差及排渣是否通畅，防止渣堵；密切关注捞渣机的运行状态，保证压滤机的正常运转，以及时将系统灰渣排出；同时加大系统水循环量，防止管道堵塞。
2.3 煤种灰熔点对气化的影响
煤种灰熔点决定了气化炉的操作温度。灰熔点低，气化炉操作温度相对较低，有利于耐火砖的保护。灰熔点高，气化炉操作温度要相对提高，炉内热辐射大，会加快对耐火砖的热侵蚀速度；对灰熔点高的煤种，如果操作温度太低，可能造成排渣困难，渣口及排渣管线堵塞。煤种灰熔点的频繁波动也会导致气化炉炉温波动，从而造成气化炉内流场不稳，引起气化炉内表面熔渣流动性能变化，加快耐火砖的热侵蚀速度，导致渣口堵塞等。因此，煤种灰熔点最好小于1 300 ℃，并保持相对稳定。
做好原料煤管理。首先，原料煤的选择与运输是一项重要的环节，从经济运行的角度出发，筛选煤种时最好选择内水、灰分含量较低，灰熔点较低，可磨性、灰渣黏温特性好的煤种；其次，加强原料煤运输各环节管理，对入厂煤种做好工业分析，检验其水分、灰分、灰熔点、发热量等是否符合要求，当分析数据有较大波动时，及时通知用煤单位，以便提前做好气化炉调整的准备。
车间做好煤浆灰熔点、灰分、水分、浓度、黏度、粒度等分析，严密监控入炉煤浆质量的变化，及时发现及时调整，尽量减小气化炉炉况波动。工艺班组严格控制好煤浆的浓度、黏度，保持浓度在一个较稳定的状态，据分析数据及时进行调整。
煤种变化时操作注意事项主要有以下几点。
（1）控制合适的炉温是气化炉稳定运行的关键，一旦煤种变化，应视情况进行调整。灰熔点高时适当提高炉温，灰熔点低时适当降低炉温，调整过程中要严密监控气体成分、渣口压差、渣样以及壁温情况，综合判断调整其在合适范围。如果没有分析数据，也可通过以上几个指标综合判断，及时调整。当煤种灰分提高时，也应该适当提高操作温度，防止渣堵。
（2）当煤种变化时要严密监控系统水质分析数据，如碱度、离子含量以及浊度等，通过调整系统水循环量、外排水量、新鲜水置换量、药剂加入量等，使水质指标保持在合适的范围内；必要时可能需要通过改变药剂类型来保证水质的达标与稳定，从而保证管道、设备及系统的长周期、稳定运行。
（3）煤浆制备情况有时也可间接反映煤质的变化，比如同样的煤、水、添加剂配比，煤浆浓度没变，黏度突然增大很多，现场出现淌浆现象，此时应密切关注气化炉炉膛温度、气体成分、渣样、渣口压差等指标，如有异常及时调整。
（4）煤种变化时要密切关注激冷室的情况，防止因渣量大造成激冷室积渣，一般可以通过液位波动情况，气化炉液位计是否常堵、锁斗上部是否畅通，以及锁斗温度、捞渣机渣量等情况加以判断。
（5）煤种变化时要注意观察锁斗及捞渣机的运行情况。煤种灰分或灰熔点变化时，若炉温不合适会造成渣样及渣量的变化。如果因炉温低或炉温大幅度波动出现大渣块，容易堵塞锁斗上部与下部，此时多注意锁斗压差变化以及排渣时锁斗冲洗水罐液位下降速度。捞渣机的电流可以反映渣量，渣量过大时可能造成捞渣机疲劳运行，出现链条断裂等故障。
总之，气化炉运行过程中操作人员要提高对指标变化的敏感度，煤种变化时应密切关注炉温、壁温、渣口压差、气体成分等的变化，现场勤看渣样及渣量情况，综合判断气化炉工况是否良好；同时，注意水质分析数据的变化，注意锁斗及捞渣机运行是否正常，并密切关注系统其他重要指标的变化，以便一旦有异常时可及时发现、判断并处理，防止事故扩大化。
更多内容请见《中氮肥》2015年第5期