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德士古气化炉渣堵机理探讨.
德士古气化炉渣堵机理探讨 作者/来源:朱冬梅,聂成元(山东兖矿鲁南化肥厂 滕州 277527) 日期:2002-6-16 1? 气化炉渣堵现象???
??? 根据目前德士古装置运行的实际情况来看,气化炉的渣堵现象可以分为3类:
??? (1)熔渣堵塞渣口,使燃烧室的灰渣无法排出,堆满燃烧室的底部。目前国内德士古装置还未出现这种类型的渣堵。
??? (2)熔渣逐渐积累到下降管内壁上,直至挂满下降管而堵塞气体通道。这种类型的渣堵仅上海焦化厂报道过,其它厂家还未出现此问题。?
? ??(3)激冷后的大块灰渣堆积在气化炉锁斗上部LHV—51阀的上部,锁斗排渣无法顺顷利进行而造成渣堵。这种现象较为普遍,本文主要对这种渣堵现象进行分析。
??? 生产中渣堵现象的具体表现如下:???
??? (1)渣堵时,气化炉的渣口压差变大,而且压力波动很大。???
??? (2)锁斗循环泵的流量由正常的22.0m3/h锐减至10.0m3/h左右,严重时降至零,锁斗系统无法运行。???
??? (3)渣量由正常的3~5 t/d降至极少,气化炉排出物甚至出现清水。
??? (4)大量的细灰渣被带入闪蒸系统,闪蒸罐及其管线出现渣堵,沉降槽底部排出的几乎全部为细灰渣。???
??? 兖矿鲁南化肥厂自1994年气化炉运行达到设计能力后,至1997年渣堵现象并不明显。1997年后,由于B炉拆除了破渣机,渣堵问题逐渐暴露出来,每年均有数次严重渣堵,影响气化炉的安全运行。特别是在2001年1月至4月间,B炉出现20余次渣堵,致使气化炉被迫减负荷。其中特别严重的渣堵有3次,锁斗及闪蒸管线均被灰渣:堵死,致使气化炉被迫停车处理。打开人孔检查,灰渣已堆到气化炉的入孔以上,并发现大量直径在200~300 mn左右的块渣及20 mm左右的渣块,很难处理,严重影响厂生产。??
2? 渣堵的原因分析???
2.1? 炉渣的组成与分类???
??? 根据渣的组成和生成原因,炉渣可以分为4类。???
?? (1)灰渣
??? 灰渣为直径0.5~5.0mm的渣粒,主要来源于气化炉内煤浆颗粒在雾化燃烧过程中,微粒间碰撞烧结后,随着气流进入激冷水浴,经过激冷破碎而成。其主要成份见表1。
??? (2)块渣???
??? 直径在5.0mm以上的为块渣,但质地较为疏松,主要来源于沿炉壁流下的熔渣。当温度低时,炉壁积累了厚厚的渣层,当温度突然升高时,大片的熔渣被烧下来,进入激冷室,未能被完全激冷破碎。其主要成份与灰渣相同。
??? (3)疤渣??
??? 疤渣为块渣,但质地较为坚硬且致密。成因是熔渣的组份渗透熔解耐火砖的组份后,形成了低熔点化合物:当熔渣的侵蚀作用加强、生成的低熔点化合物较多时,就进入激冷室。这种熔渣通常难以被激冷破碎,其主要组成包括Ca2SiO4、Ca2SiO5、CaAl2Fe2O7、CaO·Al2O3,SiO2、CaCrO3、CaZrO4等低熔点化合物,质地较为坚硬,大都呈熔融玻璃状。??
??? (4)砖渣
??? 砖渣主要是一些损蚀剥落的耐火砖碎块:熔渣的主要成份逐渐沿着耐火砖的气孔或裂纹侵入耐火砖内,形成共熔物。开停车过程中,压力、温度巨变时,共熔物发生热应力膨胀,沿着气孔或裂纹使砖分离、剥落,进入激冷室成为砖渣。主要成份和耐火砖略为不同,见表2。
?
2.2? 渣堵原因分析??
??? (1)原料煤种变化的影响???
??? 入炉煤中灰份含量的变化及灰渣组份的变化,也会影响到灰渣的熔融特性(即确定气化炉操作温度所需要测定的入炉煤浆的灰熔点T3)。灰熔点过高或过低,均会使气化炉温度发生变化,影响气化炉排渣。煤灰渣的组份又是灰渣粘温特性的主要影响因素之一,其中A12O3、SiO2的含量过高均会使灰渣熔点升高,粘度变差,而灰渣中Fe2O3、CaO的含量也会影响灰渣的熔点和粘度。
?? 因而,如果煤种的灰份含量增高,灰渣中的Fe2O3、CaO含量过高,将会导致灰渣的熔点过高,粘温特性变差,灰渣的焦渣特性(即灰渣的粘结指数)变大,容易形成质地坚硬、体积较大的块渣,造成渣堵。???
??? (2)耐火砖的损蚀过程发生变化???
??? 在气化炉的反应区,熔渣会与耐火砖形成一层低熔点化合物。随着外界因素如气化炉操作工况、煤灰组份等的变化,会加剧灰渣对耐火砖的损蚀,使低熔点化合物逐层被剥蚀下来,形成大块的疤渣。当投料或压力波动较大时,也会使耐火砖沿裂纹剥落,形成大块的砖渣,使锁斗排渣困难,造成渣堵。这种渣堵一般较难处理,需停车处理。
??? 另外,耐火砖的自身质量及砌砖的整体质量也是决定结渣快慢的一个因素。若耐火砖的含铬量,高、气孔率小、砌筑砖缝小、且灰浆饱满,其相应抵抗灰渣的侵蚀性也强,不易结渣。
??? (3)气化炉操作工况的影响???
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