李乐伦1，李娜2
（1. 兖矿新疆煤化工有限公司，新疆 乌鲁木齐830011；2.新疆大学，新疆 乌鲁木齐830000）
［摘 要］ 兖矿新疆煤化工有限公司600 kt/a醇氨联产项目采用多喷嘴水煤浆气化炉生产粗合成气，由于新疆煤大多不适宜作为多喷嘴水煤浆气化炉的原料煤，加之同一矿点原料煤煤质变化较大且供应量有限，3台气化炉（两开一备）反复出现激冷室渣堵、下降管烧穿、耐火砖侵蚀严重等问题，导致气化炉频繁减量、切气、停车。据新疆煤煤质特性，结合实际运行经验，剖析堵渣原因，以煤灰粘温特性作为原料煤选煤依据和气化炉操作指征等，逐渐摸索出适合多喷嘴水煤浆气化炉的煤种及配煤比例，并合理确定气化炉操作温度及操作弹性范围，实现了系统的稳定、高效、长周期运行。
［关键词］ 多喷嘴水煤浆气化炉；堵渣；原因分析；原料煤；粘温特性；炉温；操作弹性
［中图分类号］ TQ544［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2018）06-0014-03
1 气化装置生产状况及背景
兖矿新疆煤化工有限公司600 kt/a醇氨联产项目采用多喷嘴水煤浆加压气化炉等7项国际先进、国内一流的技术，配套建设300 kt/a甲醇、300 kt/a合成氨、520 kt/a尿素装置。项目共配有3台多喷嘴水煤浆气化炉（两开一备），以新疆本地煤为原料。原料煤煤质稳定是气化装置稳定运行的基础，可以说在煤化工企业生产中“煤质稳定则气化装置运行稳定，气化装置运行稳定则全厂生产稳定”。新疆的煤炭储量非常大，但是没有太多适合多喷嘴水煤浆气化炉使用的煤炭；而且，在开采过程中，由于遇到断层等工程地质条件的变化，同一矿点的原料煤煤质变化可能也较大，且供应量有限。
兖矿新疆煤化工有限公司600 kt/a醇氨联产项目自2012年9月27日气化炉投料以来，由于对原料煤煤质及煤灰性质掌控欠缺，3台气化炉（两开一备）反复出现激冷室渣堵、下降管烧穿、气化炉运行周期短、耐火砖侵蚀严重等问题，气化炉频繁减量、切气、停车，气化装置运行磕磕绊绊、事故频发，生产运营极为被动，成为制约系统长周期、稳定运行的关键因素；而且，频繁开停车消耗了大量的人力、物力、财力,吨氨煤耗及吨尿素氨耗均居高不下。
经统计，仅2015年全年因堵渣造成单台气化炉切气或停车达16次，给公司的运营造成严重影响和带来重大的经济损失。虽然公司（针对不达标的原料煤）采取了截仓处理及提高炉温、降低负荷、不定期倒炉等应对措施，但终因渣堵严重，气化炉无法继续运行，气化装置被迫停车处理。
因此，“吃透”新疆煤煤质特性，筛选出合适的原料煤，对部分煤种进行调配以拓宽气化煤种，即寻求合适、（煤质）稳定的原料煤成为解决生产被动的关键所在。
2015年公司开始认识到气化用煤灰渣粘温特性的重要性，并逐步以原料煤粘温特性为主导因素，严格把控入厂气化用煤质量，并尝试配煤试烧，经过不断摸索、总结，气化炉工况趋于稳定，基本杜绝了堵渣现象，目前公司双炉（3台气化炉，两开一备）双系统（合成氨-尿素系统、甲醇系统）实现了安全、稳定、长周期运行，多喷嘴水煤浆加压气化技术工艺可靠、技术先进的优点得到了体现。
2 气化炉堵渣的原因
水煤浆与纯氧在气化炉内反应，其灰渣呈熔融状态沿气化炉内壁流向渣口，若渣口处温度能够使灰渣处于较好的流动状态（即该温度下灰渣的粘度适当、流动性好），气化炉则能正常排渣；反之，灰渣的流动性差，不能顺畅流动，就会在气化炉渣口处形成积渣，并伴随气化炉渣口压差上升，这便是气化炉堵渣的原因。
通常认为，气化炉正常操作温度控制在1 200～1 350 ℃，即一般高于原料煤灰熔点50～100 ℃，这是业内及文献中最常见的说法［1］，在此温度区间操作就能够保证气化炉下渣顺畅，确保气化炉的安全、稳定运行。但实际生产中情况千差万别，我公司的情况就并非如此。我公司在气化炉投运初期，其操作指导方针是：气化炉炉膛温度高于气化煤灰熔点50～100 ℃，气化炉正常操作温度控制在1 200～1 350 ℃。在这样的操作指导方针下，我公司气化炉的实际运行情况却是运行周期短、耐火砖侵蚀严重，易发生气化炉排渣不畅、下降管烧穿等事故。图1是堵渣频繁时期我公司气化用煤灰熔点的统计。可以看出，原料煤灰熔点波动频繁且幅度较大，波动幅度最高达60 ℃，如果炉况调整不及时，必定导致气化炉出现问题。结合下文图2可以看出，煤的灰熔点只是表征此时灰渣处于熔融状态，并不能说明其具有较好的流动性，或者气化炉操作温度再升高50～100 ℃，灰渣就具有较好的流动性。
通过对堵渣原因的分析可知，气化炉堵渣与否与灰渣的粘度有直接关系，若能较好地把控灰渣的粘温特性，就能实现气化炉少堵渣、不堵渣乃至稳定、长周期运行。因此，对煤灰的粘温特性进行研究非常有必要。
3 气化炉操作温度的确定
对于煤灰而言，其温度越高粘度越低，灰渣的流动性就越好。原料煤在气化炉内反应后，渣口处灰渣呈熔融流动状态其粘度为25 Pa·s时对应的温度称为T25，渣口处灰渣呈熔融流动状态其粘度为3 Pa·s时对应的温度称为T3；由于存在热量损失，气化炉炉膛温度一般高于渣口处温度，两者温差一般在20～30 ℃，称为T损。大量实验数据及工业生产数据表明，当灰渣温度在T25～T3之间，即灰渣的粘度在25～3 Pa·s时，灰渣熔融流动性较好，渣口处下渣顺畅。
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