多噴嘴氣化爐控制系統(tǒng)論文
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1.1工藝原理多噴嘴水煤漿氣化工藝屬于氣流床工藝，濃度約60%（wt）的煤漿通過煤漿給料泵加壓與空分來的高壓氧氣（純度99.6%以上），通過四個在同一個水平面的工藝燒嘴對噴進(jìn)入氣化爐，對噴撞擊形成射流區(qū)、撞擊區(qū)、撞擊流股、回流區(qū)、折返流區(qū)、管流區(qū)六個特征各異的流動反應(yīng)區(qū)。利用煤部分氧化燃燒釋放熱量，維持在該煤種的灰熔點溫度以上進(jìn)行氣化反應(yīng)，反應(yīng)溫度一般在1300℃，反應(yīng)過程非常迅速，一般在4～10秒內(nèi)完成，生成工藝氣或粗合成氣；熔渣及未完全反應(yīng)的碳，通過氣化爐燃燒室下部的渣口與激冷水沿下降管并流向下，進(jìn)入激冷室底部，以液態(tài)排渣的方式排出氣化爐。
1.2反應(yīng)機(jī)理水煤漿和氧氣進(jìn)入氣化爐后，相繼進(jìn)行霧化、傳熱、蒸發(fā)、脫揮發(fā)份、燃燒氣化等六個物理和化學(xué)過程；氣化反應(yīng)是串并聯(lián)反應(yīng)同時存在，極為復(fù)雜的反應(yīng)體系，分為一次反應(yīng)與二次反應(yīng)。一次反應(yīng)區(qū)水煤漿入爐后，首先進(jìn)行霧化，同時接受來自爐內(nèi)壁高溫氣體、固體物等的熱輻射，以及回流流股及折返流股的熱量，煤漿瞬間蒸發(fā)，煤粉發(fā)生熱裂解并釋放出揮發(fā)份，裂解產(chǎn)物、揮發(fā)份及其他易燃組分，在高溫、高氧濃度下迅速完全燃燒，放出大量熱量。進(jìn)入二次反應(yīng)區(qū)的組分有煤焦、CO2、CH4、H2O、以及CO、H2等組分，這是主要進(jìn)行的煤焦、CH4等與H2O、CO2發(fā)生的氣化反應(yīng)，生成CO和H2。
1.3操作簡便水煤漿氣化設(shè)備實施操作簡便，一具備容易把握以及安全的特性。二可運用氣化材料的范圍較為廣泛，從無煙煤至褐煤等多數(shù)煤種均可采用這一技術(shù)實施氣化操作，還能對半焦、煤液、石油焦等材料進(jìn)行氣化；自二十世紀(jì)中后期還研發(fā)了可燃廢料、垃圾材料等氣化操作技術(shù)。三操作范圍較為廣泛，實施氣化期間碳轉(zhuǎn)換概率較高，通常轉(zhuǎn)換概率可為95%-99%，同時氣化負(fù)荷能力可在50%-105%以上。四工藝操作過程較為簡單，操作技術(shù)比較成熟，操作流程比較可靠、安全，操作運轉(zhuǎn)概率較高；同時氣化裝置內(nèi)部構(gòu)造較為簡單，內(nèi)部未采用機(jī)械轉(zhuǎn)動設(shè)備，操作比較方便等。五采用粗煤其具備質(zhì)量較好這一特點，并且使用范圍較為廣泛。目前在多噴嘴氣化爐中運用高純氧氣實施氧化變換性價比較高，采用粗媒進(jìn)行氣化其具備有效的氣化成分高，并且氣化速度較快，可在80%以上，轉(zhuǎn)換后無需經(jīng)過任何特殊處理也可通過傳統(tǒng)氣化技術(shù)操作。
二、控制系統(tǒng)可靠性改進(jìn)研究分析
2.1灰水系統(tǒng)穩(wěn)定運行分析
2.1.1灰水系統(tǒng)易于堵塞灰水系統(tǒng)為氣化爐裝置供洗滌激冷水，洗滌粗合成氣，排出灰渣，維持裝置的系統(tǒng)水平衡，因此灰水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行保證了多噴嘴氣化爐裝置穩(wěn)定長周期運行?；宜到y(tǒng)會因以下原因造成結(jié)垢堵塞，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)水垢問題。一灰水系統(tǒng)在長時間運行后，會容易造成管道內(nèi)結(jié)垢堵塞。二系統(tǒng)循環(huán)水量小，激冷室灰渣進(jìn)入灰水外處理系統(tǒng)。三開、停車時管道內(nèi)壁灰垢脫落，停車后未對管線排放，管線內(nèi)灰渣積存。四儀表調(diào)節(jié)閥不動作或動作不到位。
2.1.2改進(jìn)措施可在灰水系統(tǒng)內(nèi)部加入輔助藥劑，如絮凝劑和分散劑。絮凝劑在澄清槽入口管線加入，灰水和絮凝劑一起進(jìn)入澄清槽，在澄清槽內(nèi)絮凝劑加速灰渣的沉淀，清水通過溢流管流入灰水槽，灰渣通過底流泵送人壓濾機(jī)系統(tǒng)；分散劑在灰水槽出口管線加入，灰水和分散劑一起經(jīng)過泵送入灰水系統(tǒng)，分散劑能夠分解管道內(nèi)的灰垢，將管道內(nèi)的灰渣帶出系統(tǒng)，從而達(dá)到控制灰水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的效果。因此，對灰水系統(tǒng)要合理分析，添加成分、濃度適合的絮凝劑和分散劑，消除系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)垢現(xiàn)象。
2.2現(xiàn)場測量設(shè)備安裝與改進(jìn)氣化控制系統(tǒng)中的差壓計量裝置在制造期間是嚴(yán)格依照設(shè)計圖以及常規(guī)液體差壓計量裝置取壓的方式進(jìn)行設(shè)計，也就是取壓中性處于管道界面水平中心點角度為45°部位。但因為氣化系統(tǒng)中含灰渣容量過大，并處于取壓裝置底部，以及在導(dǎo)壓管、板口等部位進(jìn)行堆積，長時間過后引發(fā)管道口堵塞，控制系統(tǒng)無法運轉(zhuǎn)，對系統(tǒng)儀表使用狀況到來較大影響，情況較為嚴(yán)重時，會導(dǎo)致控制系統(tǒng)停止運轉(zhuǎn)以及導(dǎo)致儀表無法運行，嚴(yán)重影響企業(yè)、工業(yè)運轉(zhuǎn)操作。因此在使用孔板檢測配件期間，應(yīng)對其角度進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，防止煤灰堆積，避免導(dǎo)壓管底部出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。
2.3沖洗水閥與鎖渣閥的改進(jìn)
2.3.1障礙因素氣化爐鎖斗控制系統(tǒng)中沖洗水閥與鎖渣閥，該閥門以及鎖斗裝置主要是用于氣化爐排渣流程中，其與氣化爐內(nèi)部排渣流程存在直接關(guān)系，同時還關(guān)系到氣化爐是否能安全運行，啟動鎖渣沖洗裝置長時間處于操作緩慢的進(jìn)程中，并且開關(guān)時間嚴(yán)重超時，導(dǎo)致操作過程中引發(fā)大幅度振動，使氣源管道出現(xiàn)破裂現(xiàn)象，致使氣化爐排水系統(tǒng)逐漸停止操作，不能按時運行操作。如想通過更換閘門解決這一問題，那么所使用的費用會相對比較高，并且在更換期間嚴(yán)重影響氣化爐的使用。鎖渣閥所采用是球閥裝置，操作時經(jīng)常存在閥門關(guān)不上、不能打開的現(xiàn)象，而氣路在連接使用過程中也是采用鍍鋅管配件進(jìn)行連接，如產(chǎn)生振動未具備一個良好的緩沖過程，從而多次引發(fā)氣源管道因振動出現(xiàn)破裂現(xiàn)象，導(dǎo)致氣化爐控制系統(tǒng)無法操作，不能及時排渣，影響生產(chǎn)正常運行操作。同時由于當(dāng)前閥門氣路裝置較為復(fù)雜，其不利于安裝，如在進(jìn)行安裝期間會對導(dǎo)致氣化爐操作性能下降，每次修理、檢查期間，需要消耗大量時間，同時還會增加維修工作量。
2.3.2改進(jìn)措施1）對控制系統(tǒng)內(nèi)部沖洗氣路實施改造工作，把系統(tǒng)中電磁閥進(jìn)行改進(jìn)，并安裝彈簧裝置，將鍍鋅管道路口連接部位轉(zhuǎn)換為金屬材料鏈接管道口，通過不斷改進(jìn)之后保證閥門操作動作流暢，開關(guān)時間應(yīng)嚴(yán)格按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，減少開關(guān)時間。同時氣路進(jìn)行改進(jìn)后要確保沖洗閥門開關(guān)流程保持通暢，操作正常，保證氣化爐控制系統(tǒng)順利運行；2）鎖渣閥采用的是程控裝置，對鎖渣閥門進(jìn)行改造應(yīng)結(jié)合控制系統(tǒng)實際狀況制定有效的改造方案：首先減少震動因素導(dǎo)致氣化爐控制系統(tǒng)元件受到破壞。然后改變氣源取壓部位，改造期間避免觸碰到控制系統(tǒng)下降管道吊裝位置。其次是閥門與控制系統(tǒng)之間的鏈接，從最初的鋼性連接操作轉(zhuǎn)換為軟性連接操作，利于防止因連接操作振動過大導(dǎo)致管道破裂問題的出現(xiàn)。
三、結(jié)論
通過對多噴嘴氣化爐控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)后，不僅解決了系統(tǒng)運行中存在的問題，還提高了系統(tǒng)運行效率。本次系統(tǒng)改進(jìn)目的主要是為了提高氣化爐系統(tǒng)使用的過程中的安全性以及可靠性，并有效的加強(qiáng)裝置設(shè)備的使用效率，為化工企業(yè)未來發(fā)展奠定有效基礎(chǔ)。
作者：王培單位：兗州煤業(yè)鄂爾多斯能化有限公司
