壳牌煤气化工艺除渣系统简要分析

常铁诺，张丽楠，王本兴

（河南煤业化工集团中原大化集团公司，河南 濮阳457004）

壳牌煤气化工艺除渣系统简要分析

常铁诺，张丽楠，王本兴

（河南煤业化工集团中原大化集团公司，河南 濮阳457004）

简述除渣系统的简易工艺流程，并提出了生产中所遇到的一些问题和解决方法。

壳牌煤气化；除渣系统；液位控制；渣水温度

除渣单元在壳牌（Shell）干煤粉加压气化工艺中属重中之重，其排渣的顺利与否直接关系到整个气化生产的稳定，以及是否可以完成既定的长周期生产任务。因此，对于此系统我们将从以下几个方面进行阐述和分析。

1 除渣系统概述

为方便描述我们将沿用壳牌煤气化对除渣系统设备位号的命名。

在壳牌煤气化中，此系统被命名为14单元。本单元通过渣池V－1401、渣收集罐V－1402、渣锁斗V－1403以及渣水泵P－1401、灰水泵P－1402形成的水域循环来完成收渣与排渣的过程。

2 除渣系统的简述流程

14单元的进料物流包括：熔渣、高压水、低压水、高压氮气；产品物流包括：湿渣、灰水、排放气体。

煤粉进入气化炉后与氧气反应形成熔融状态的渣，而后通过气化炉内的渣口流入V1401水域内，再由破渣机X－1401进行破碎后进入V1402进行渣的收集。其中，V－1402的渣水会经P－1401进入水力旋流器S－1403分离出一部分浓度较高的渣水排入水处理单元，而澄清的水则通过换热器E－1401再次由喷水环喷出返回水域。

V－1403与V－1402连通前处于常压状态，先通过低压水进行上水，再由高压氮气对其充压，当V－1402与V－1403压差极小时开始对接。V－1403经过一段时间的接料后再与V－1402断开进行泄压，当泄到常压后V－1403内的渣排入渣脱水仓T－1401，而后再经以上反复形成一个完整的除渣循环。

3 渣水温度研究

在熔渣排入V－1401的过程中，渣水的温度会产生变化，这个温度的变化与气化炉的负荷和氧煤比的调节有着直接的关系。

在这里我们只分析气化炉负荷对渣水温度的影响。当气化炉负荷升高时，产生的渣量也随之增多，这样水域的换热量就会增大，温度也随之升高。反之，随着气化炉负荷降低时，水域温度也会下降。

当前提是大幅度调整气化炉负荷时，E－1401冷却水温度不变，煤种类不变，无手动干预氧煤比时，当气化炉负荷提高时，水域温度没有升高或者降低，气化炉会发生什么变化呢？

在生产实践中，当出现上述状态时，说明气化炉的渣口已经发生收缩，也就是说出现了气化炉渣口堵渣的情况。因为当气化炉渣口收缩或堵死时，所产生的熔融渣进入14单元的量会减少或没有进入，这样水域的换热量也会降低，从而导致温度的降低。这种温度的反应是相当准确的，为我们观察和研究气化生产提供了标志性的作用。当然还有一些其它的参数能够说明渣口状态，而且其变化会比水域温度的变化更为及时，但是这些仪表参数并不在除渣系统，所以在这里不进行分析和阐述。

4 渣锁斗研究

在V－1403泄压时，如果其液位控制过高，最容易出现的就是泄压带水的现象，这种情况在正常环境温度下并且少量带水时会通过导淋和排水管线排出。但是如果环境温度过低或泄压大量带水时则会导致V－1403泄压不畅，从而无法顺利排渣，同时液位过低时则更会造成渣池液位的大幅度波动，甚至触发联锁跳车，因此V－1403的液位控制就成为了关键。

当V－1403下渣完成时会通过低压水对其进行上水，壳牌煤气化工艺所采用的是通过V－1403的液位对上水量进行控制，并且所控制的上水液位在90%左右。这种控制的优点就是较为直观且容易操作，但是在V－1403内，渣水的浓度是相当高的，很容易发生液位计因堵塞而产生指示不准，特别是当环境气温在零下时更会产生仪表参数的漂移。这种现象在生产过程中是经常遇到的，并且加大了对液位控制的难度。于是我们利用上水时间对液位进行控制，并与液位控制上水进行对比找优。

在V－1403的上水流程中，低压水泵P－3306为其提供低压水。假设我们将要对V－1403上水到90%，则会列出一个简单的计算公式：

T＝V×90%÷F

其中T为上水时间；V为V－1403的体积；F为P－3306出口的平均流量。

然而在实际生产过程中会遇到各种因素，比如，P－3306的流量与V－1403的液位同时发生指示不准的情况，这样就要求操作人员具备较丰富的操作经验。

5 捞渣系统

在V－1403泄至常压后，排渣阀门打开，其中的煤渣和灰水被排入T－1401。在这部分的工艺中，壳牌煤气化与一些其它煤气化工艺所采用的捞渣系统都是大同小异，关键之处在于捞渣机的维护上。在这个工艺中只有一套捞渣系统，一旦出现捞渣机因过载跳车，就会使整个气化生产陷入极为被动的局面，甚至被迫使整个气化系统停车。那么应通过什么方式来减少捞渣机问题的发生呢？

首先，必须分析捞渣机过载跳车的原因。通过长期的生产经验来看，其发生跳车的主要因素有两个：（1）形成渣块过大，损坏刮板；（2）形成渣块过细，造成渣堆积卡死链条。

针对以上原因，我们进行了相应的技术改造和操作上的控制：

（1）通过加冲洗水对捞渣机链条进行冲洗，防止链条被卡；

（2）调节氧煤比和对破渣机油压进行监控，防止形成过大的渣块。

虽然在技术改造与控制操作指标后有效地防止了捞渣系统的跳车机率，但是一旦有意外发生，便是不可逆转的，所以建议多设计一套捞渣系统，达到一开一备的目的。

6 总结

壳牌煤气化这种新型的干粉加压技术被引进国内后，形成遍地开花的状态，其先进鲜明的技术特点也被各个生产厂家所认可。但是由于各地的自然环境不同等因素，在生产时所遇到的问题也不尽相同，所以技术方面的深入理解和一些因地而异的改造便成了我们现在所要解决的首要任务。

在以上对于除渣系统的分析中，我们阐述了一些生产中所遇到的问题以及解决方法，但很多方面还不够完善，期待其他同行能够对此系统提出更多的问题和处理方法以供我们学习和进步。

Brief Analysis of Slag Removal System in Shell Coal Gasification Process

CHANG Tie-nuo，ZHANG Li-nan，WANG Ben-xing

TQ 546

B

1671-9905（2011）06-0072-02

常铁诺（1980-），男，2004年毕业于郑州大学化学工程与工艺专业，主要从事Shell煤气化技术工作。联系方式；河南煤业化工集团中原大化公司甲醇事业部运行三部，电话：13525265013，E-mail：ximennuo＠163．com

2011-03-21