吴同舫，熊江，仇鹏
（中海油惠州石化有限公司，广东 惠州516086）
［摘 要］中海油集团下属某公司煤制氢装置气化系统采用E-GAS水煤浆气化工艺，属国内首套运行的E-Gas气化系统。为解决E-Gas气化炉二段积灰导致其运行周期短的问题，选取代号为SY2、SY2SY3、SYP2-8、SYP3-7、SYP4-6的五种混合煤焦（单独进料）作为研究与分析对象，考察E-Gas气化炉的运行情况，分析与探讨原料的工业分析数据、灰熔点、灰分、灰成分等对E-Gas气化炉二段积灰量的影响。生产试验与实践表明：采用代号为SYP2-8的混合煤焦为原料时，气化炉二段积灰量最少；随着进料原料的优化，气化炉二段积灰量很少；五种原料的灰分含量与气化炉二段积灰量的变化趋势基本一致，五种原料的灰熔点与气化炉二段积灰量的变化趋势相反，灰熔点与灰中CaO含量变化趋势相反，且灰熔点与灰分酸碱比变化趋势基本一致。据此关联性，可以从原料矿物组成角度去选择适宜于E-Gas气化炉的原料，以减少原料优化的时间和经济成本。
［关键词］E-Gas气化炉；二段积灰；原料适应性研究；混合煤焦；工业分析数据；灰熔点；灰分；灰成分
［中图分类号］TQ544 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2022）03-0017-04
1 概 述
我国化石能源资源禀赋是“富煤贫油少气”，煤的清洁高效利用具有重要的战略意义和环保价值，煤气化属于煤炭主要的清洁高效利用方式之一[1-2]；其中，水煤浆气化工艺近年来在我国的煤化工装置中应用较多，是煤气化技术发展的主流方向之一。E-Gas气化属于气流床加压气化技术，相较于Texaco气化、Shell气化[3-4]有诸多的优点或特点，如连续液态排渣、分级多喷嘴水煤浆进料、飞灰循环、专有的渣/碳分离技术、多级热回收、投资小（不采用水冷壁）等，具有较高的市场应用价值。
中海油集团下属某公司煤制氢装置（简称该项目）气化系统采用E-GAS水煤浆气化工艺，属国内首套运行的E-Gas气化系统，生产2种粗合成气，分别用于生产氢气和丁辛醇；气化系统共设3台气化炉（两开一备），年运行8 400 h，设计投煤量209.6 t/h（收到基），系统产出用于生产氢气的有效气（CO+H2）246 356 m3/h和用于生产丁辛醇的有效气（CO+H2）16 808.4 m3/h[5]。
该项目E-Gas气化系统工艺流程[5] :气化炉一段喷入水煤浆和氧气的混合物，在此进行部分氧化反应（液态排渣），产生的粗合成气（主要由一氧化碳、氢气、二氧化碳和水蒸气组成）进入气化炉二段；气化炉二段喷入水煤浆与一段来的热合成气，在此发生吸热反应和气化反应，以提高粗合成气的热值和有效气（CO+H2）含量，并提高系统整体热效率。气化炉二段出口粗合成气进入合成气冷却器回收热量并副产超高压蒸汽，之后进入焦过滤器干法除灰，回收的半焦残炭返回气化炉循环利用；除灰后的粗合成气经多级洗涤净化后得到制氢合成气和丁辛醇原料气。气化炉所排炉渣和黑水经减压组件减压后进入渣水系统，渣水系统包括碳回收设施、渣脱水罐、沉降槽等，渣水中的含碳细灰颗粒经沉降分离后送入固体循环槽，然后返回制浆系统以提高气化系统的整体碳转化率，渣水中的炉渣则经脱水后外送处理。
2 E-Gas气化炉二段积灰问题
该项目E-Gas气化系统自首次投产以来陆续出现了焦过滤器压差增高、气化炉二段积灰等问题，其中焦过滤器压差增高问题已解决，但目前气化炉二段积灰问题仍是制约系统长周期运行的主要原因。参照国外在运E-Gas气化系统的运行状况，初步分析认为，原料适应性不佳可能是导致该项目E-Gas气化炉二段积灰严重的主要原因[6-7]。如果能为E-Gas气化炉找到适应性良好的原料，可有效扩大气化炉的操作窗口，提高气化炉的抗干扰能力，在不必对气化炉进行大的改造的情况下即可延长系统的运行周期，降低系统的安全风险、运行成本及维修费用。
为此，选取代号为SY2、SY2SY3、SYP2-8、SYP3-7、SYP4-6的五种混合煤焦作为研究与分析对象，通过对五种原料进料后气化炉二段积灰量的对比，分析气化原料的灰分和灰熔点对气化炉二段积灰量的影响规律，并进一步从原料矿物成分角度关联积灰量，得到适合E-Gas气化系统的进料原料特征，并推广到全国乃至国外同类E-Gas气化系统，以提高E-Gas气化系统运行的可靠性，延长其运行周期。
3 原料的工业分析及元素分析
更多内容详见《中氮肥》2022年第3期