摘要：航天炉具有较高的热效率和碳转化率，气化炉为水冷壁结构，能承受1500℃至1700℃的高温；对煤种要求低，可实现原料的本地化，具有较高的经济效益和社会效益。航天炉在运行过程中受到多种因素的影响，其中对于煤种的适应性是其主要因素，这就需要技术人员对煤质进行分析，对原料煤做好试烧工作，提高煤质的稳定性，确保粉煤气化效率满足航天炉的运行要求，从而保证航天炉高效、稳定运行。
关键词：航天炉；煤种；适应性
一、新疆煤气化适应性分析
新疆煤具有发热量高以及含硫、含磷、含灰量低的特点。为适应航天炉原料煤的本地化，及时掌握原料煤的煤质数据，在初期对几种新疆煤的煤质进行常规分析（见表1），并对这几种新疆煤的灰分进行分析（见表2）；几种新疆煤煤样的粒度分布见表3。
表1几种新疆煤煤样的部分分析数据
表2几种新疆煤样的灰分分析数据（质量分数）
表3几种新疆煤样的粒度分布情况
二、新疆煤试烧情况
自气化装置开车以来主要试烧了新疆保利煤、顺达煤、圣雄煤、百塔山煤等。其中，保利煤只在开车初期进行了试烧，之后以试烧顺达煤、圣雄煤为主。气化炉前期运行阶段，由于煤种不固定，几种煤相互混杂频繁切换，造成气化炉水冷壁挂渣不稳定，频繁换渣，炉况波动较大。后开始试烧新疆顺达煤（顺达煤又分为顺达煤矿煤和隆昌矿煤），气化工况整体趋于稳定，氧负荷27000m3/h左右，基本处于满负荷运行状态，炉膛温度波动稍大（500～1100℃）；水冷主盘管介质密度为730～850kg/m3；氧气流量27000m3/h；气化炉操作压力3.8MPa，水煤气产量155000m3/h；粗渣残炭5%，滤饼残炭40.8%。顺达煤煤灰流动温度1180～1250℃，煤灰黏温特性稍差，对于以渣抗渣的粉煤气化炉而言，更不利于水冷盘管的挂渣，易造成气化炉炉膛超温和渣口堵塞等；另外，烧顺达煤时，炉膛温度波动稍大，水冷主盘管介质密度低且波动大，炉渣及滤饼残炭偏高，由于煤燃烧不烬，灰水水质差，碱度、硬度高。但该煤种热值高，水分、灰分低，气化装置整体消耗偏低。
试烧新疆圣雄煤，由煤质分析数据可知，圣雄煤低水分（5.22%）、低灰分（6.81%）、高挥发分（40.35%）、固定碳含量略低（52.47%），属于低中发热量煤；煤灰中硅铝和44.42%；黏度为25Pa•s时的灰流动温度为1300℃左右，黏度为5Pa•s时的灰流动温度在1475℃左右。煤灰黏温特性好，操作温度区间在100℃以上，非常适宜于液态排渣的气化炉。在试烧圣雄煤期间，气化工况较为稳定，氧负荷27000m3/h左右，基本处于满负荷运行状态，炉膛温度基本在600℃以下（间接测量温度）；水冷主盘管介质密度800～850kg/m3；氧气流量27000m3/h，粉煤流量50.8t/h；气化炉操作压力3.83MPa，水煤气产量158000m3/h；粗渣残炭2.4%，滤饼残炭28.6%；水煤气主要成分CO59.3%、H229.1%、CO23.2%、CH4400×10－6。从气化炉整体运行情况来看，圣雄煤是航天炉最理想的原料煤之一。
三、存在的问题与技术改造
1、磨煤系统堵煤
原料煤的煤质决定了磨煤系统的运行情况，其中原煤的粒度分布、含水量及杂质含量对系统的运行都会产生一定的影响。所以要严格把关原料煤的煤质。
首先，原料煤皮带输送机增加用于除杂的耙子。通过系统运行情况看，原料煤在运输中经常出现夹杂杂物的现象，杂物在振动料斗处堆积，导致下煤不顺畅，甚至是堵煤的情况，所以在原料煤皮带输送机上设置移动靶子，可以去除原料煤种的杂质，确保系统运行顺畅。
其次，严格控制入厂原料煤中水含量。如果原料煤水含量超标，振动料斗处容易发生堵煤现象，会影响汽化炉负荷降低，严重时会出现断煤、跳车事故。所以，要严格检验原料煤的水含量，水含量要严格控制在＜10%，严禁将水含量不合格的原料煤送入原煤仓。
第三，给煤机入口侧增加通煤孔。为了降低堵煤事故发生时系统的运行风险，可以根据给煤机入口振动料斗内部结构增设了若干个通煤孔。发生堵煤时，打开通煤孔可直接进行疏通，避免了其他现场被迫停磨疏通的困境。实践证明，这些通煤孔使用效果良好。
2、给料罐顶部过滤器滤棒损坏
在气化系统开、停车过程中，发现粉煤给料罐处于高压状态下，粉煤贮罐质量不断上升且给料罐连续料位计缓慢下降。经计算，粉煤贮罐的粉煤流量约为20t/h，判断为给料罐顶部过滤器滤棒损坏，导致粉煤外漏至粉煤贮罐。通过对全过程进行分析，应该是给料罐连续料位计测量不准确导致给料罐内料位过高，充压时没有缓冲空间所致。为防止类似事故发生，严格控制粉煤给料罐内的料位（＜100t），同时要求操作人员密切注意给料罐顶部过滤器进、出口滤棒的压差，一旦其压差＞2kPa，应立即通过人为操作降低给料罐内料位。目前，过滤器进、出口滤棒压差在正常范围（＜20kPa）内，过滤器没有发生类似超压事故。
3、粉煤管线堵塞
在气化炉运行过程中，粉煤管线曾出现过几次轻微的堵塞现象。3根粉煤管线投煤不均匀，对气化炉存在很大的危害性，尤其是在气化炉高负荷运行状态下，因为航天炉烧嘴内的3根粉煤管线出来的粉煤经均匀混合后从烧嘴喷出与氧气混合，一旦3根粉煤管线的粉煤流量偏差较大，会导致粉煤混合不均匀，混合不均匀的粉煤经烧嘴喷出后会影响粉煤的流场，导致烧嘴出现偏烧情况，造成烧嘴头受损，还会导致汽化炉局部超温，危害汽化炉盘管，影响汽化炉的运行负荷。此时，应及时降低入炉的氧气量，对煤粉管线进行正吹和反吹，此过程要迅速以防止粉煤管线回火爆炸。
4、灰水系统结垢
灰水系统结垢是影响汽化炉运行的重要因素，气化炉初步投料时，因后工序没有正常运行，输煤采用高压氮气，灰水中pH较高，最高时达9.6；再加上当时灰水中硬度偏高，最高达2000mg/m3，灰水系统很快显现出结垢倾向。此结垢倾向主要体现在高压灰水泵打量不足、低压灰水至除氧器打量不足、文丘里洗涤器阻力高。现场运行中发现，一旦提高高压灰水泵打量，高压灰水泵进、出口管道便出现剧烈的振动，据此判断其进口堵塞造成高压灰水泵发生严重汽蚀。为此，一方面增加洗涤塔补水量、降低高压灰水泵；另一方面从除氧水泵出口配置临时管线至高压灰水泵进口处，高压灰水泵打量恢复正常。由于汽提塔进水量减少，导致高压闪蒸罐的闪蒸汽得不到充分冷却，换热器换热负荷大，循环水管道发生振动，通过打开高压闪蒸罐顶部安全阀副线，以降低换热器负荷，此问题得到解决。
结语：航天炉对原料煤有广泛的适应性，能够实现原料煤的本地化，大大降低了系统运行成本。航天炉运行的稳定性与原料煤有直接的关系，所以在选择原料煤的过程中要根据航天炉的实际情况，通过试验分析，多方比对数据指标，确保燃料煤性能满足航天炉的运行条件，提出最佳的方案。同时，技术人员要加大技术研究和创新，不断优化和完善工艺，在生产运行方面逐步摸索，促进航天炉装置安全、稳定、高效运行，实现经济效益和社会效益。
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论文作者:秦宽,张俊灵
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/8/6
标签：粉煤论文; 新疆论文; 原料论文; 煤质论文; 航天论文; 残炭论文; 管线论文; 《基层建设》2018年第17期论文;