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GE水煤浆气化炉堵渣原因及预防措施_靳明亮

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GE水煤浆气化炉堵渣原因及预防措施_靳明亮

摘要：水煤浆气化技术作为煤炭清洁高效利用的重要途径，其核心设备GE水煤浆气化炉的性能直接关系到整个工艺的稳定性和经济效益。然而，在气化过程中，堵渣问题严重影响了气化炉的正常运行和煤气品质。本文针对GE水煤浆气化炉堵渣原因进行了深入分析，总结了包括水煤浆成分、操作参数、设备结构等多方面的因素。同时，提出了针对性的预防措施，并通过实际应用验证了其有效性和可行性。本研究对于提高GE水煤浆气化炉的运行效率和降低生产成本具有重要意义。关键词：GE水煤浆气化炉；堵渣原因；预防措施；水煤浆成分；操作参数

前言：随着我国经济的快速发展和能源需求的不断增长，煤炭作为我国主要的能源之一，其清洁高效利用成为能源领域的重要研究方向。水煤浆气化技术作为一种将煤炭转化为合成气的高效、清洁、环保的工艺，近年来得到了广泛关注。然而，在实际生产过程中，GE水煤浆气化炉堵渣问题严重制约了该技术的推广和应用。因此，研究GE水煤浆气化炉堵渣原因及预防措施，对于提高气化炉的运行效率和降低生产成本具有重要意义。本文通过对水煤浆气化工艺、堵渣现象和相关因素的研究，旨在为我国水煤浆气化技术的发展提供理论依据和实践指导。

一、GE水煤浆气化炉及其工作原理

1.1GE水煤浆气化炉的构成

(1)GE水煤浆气化炉主要由进料系统、气化反应区、洗涤冷却区、排渣系统、余热回收系统等部分组成。其中，进料系统负责将水煤浆均匀地送入气化反应区，该区域是气化反应的主要场所，通常由固定床或流化床构成。固定床气化炉具有结构简单、操作稳定等优点，但气化效率相对较低；流化床气化炉则具有更高的气化效率，但设备结构复杂，对操作参数的要求较高。以某大型合成氨厂为例，其使用的GE水煤浆气化炉为固定床结构，年处理能力达到500万吨。

(2)气化反应区之后是洗涤冷却区，该区域的主要功能是对气化反应产生的合成气进行洗涤和冷却，去除其中的杂质和热量。洗涤冷却区通常由洗涤塔和冷却器组成，洗涤塔内部装有喷淋装置，用于洗涤合成气，冷却器则用于降低合成气的温度。例如，某合成氨厂使用的洗涤塔直径为6米，高度为20米，冷却器采用列管式结构，冷却面积达到300平方米。

(3)排渣系统是GE水煤浆气化炉的重要组成部分，其作用是将气化反应产生的炉渣及时排出，以保持气化反应区的正常运行。排渣系统通常包括排渣管、排渣阀和排渣泵等设备。以某合成氨厂为例，其排渣管直径为400毫米，排渣阀采用电动控制，排渣泵采用立式多级离心泵，设计流量为100立方米/小时。

1.2气化炉的工作原理

(1)GE水煤浆气化炉的工作原理基于将水煤浆在高温高压条件下进行部分氧化反应，将煤炭中的碳和水转化为合成气（H?和CO）。气化反应主要在气化炉的气化反应区进行，该区域的温度通常控制在700-1000摄氏度，压力在2-3兆帕。在这一过程中，水煤浆中的水分与碳发生反应，生成水煤气，化学反应式为：C+H?O→CO+H?。以某合成氨厂为例，其GE水煤浆气化炉的设计处理量为每小时300吨，气化反应区的有效容积为100立方米。

(2)在气化反应区，水煤浆中的水分和碳在高温下发生部分氧化反应，生成富含氢气和一氧化碳的合成气。这一过程中，水煤浆中的水分起到催化作用，加速了碳的氧化反应。合成气生成后，会上升至洗涤冷却区，该区域的作用是去除合成气中的杂质和热量。洗涤冷却区通常采用洗涤塔和冷却器，洗涤塔内装有喷淋装置，冷却器则采用列管式结构。以某合成氨厂为例，洗涤塔的喷淋密度为20-30米3/(米2·小时)，冷却器的冷却效率达到95%以上。

(3)洗涤冷却后的合成气进入余热回收系统，该系统主要由余热锅炉和热交换器组成。余热锅炉利用合成气中的余热产生蒸汽，蒸汽可用于发电或作为工业用途。热交换器则用于将合成气中的热量传递给冷却水，使冷却水升温后返回洗涤冷却区。以某合成氨厂为例，余热锅炉的设计蒸发量为15吨/小时，热交换器的传热系数达到1500W/(m2·K)。整个气化炉系统运行过程中，水煤浆的气化率可达到85%以上，有效提高了煤炭的利用率。

1.3水煤浆气化工艺流程

(1)水煤浆气化工艺流程主要包括原料准备、气化反应、洗涤冷却、余热回收和排放处理等环节。首先，原料煤炭经过破碎、磨粉等预处理后，与水按一定比例混合制成水煤浆。以某合成氨厂为例，其原料煤炭的粒度要求在0.5-3毫米之间，水煤浆的固含量控制在30%-40%。

(2)制备好的水煤浆通过进料系统送入气化炉的气化反应区，在高温高压条件下进行部分氧化反应