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      1. 專業的煤氣發生爐廠家!鄭州科能機械制造有限公司歡迎您!

        鄭州科能機械制造有限公司

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        煤氣發生爐煤炭氣化過程

            煤氣發生爐煤炭氣化過程中產生的灰,是由各種礦物組成,灰分在氣化過程中基本上是惰性物質,經氣化形成灰渣,灰分含量過高影響爐內氣化率,能源消耗增加,煤氣質量也受到影響,根據我國煤的分布情況,設計規定常壓固定床煤氣發生爐氣化用煤灰分比例小于25%。
            煤在氣化過程中氧化層希望有較高的溫度,因為溫度越高氣化還原速度越快,水蒸氣分解率也越高,煤氣熱值高,生產能力也可提高,然而這一溫度受到灰熔點的限制,氧化層溫度過高灰渣熔化結塊,導致阻礙氣化劑上升,并造成出渣困難的不良后果。從而破壞爐內正常氣化,嚴重時停爐處理。
            灰分中主要含有二氧化硅(SiO2),三氧化二鋁(Al2O3),三氧化二鐵(Fe2O3,氧化鈣(CaO),氧化鎂(MgO)等,般認為鐵,鈣,鎂等化合物多,灰熔點下降易結渣。硅,鋁氧化物高灰熔點高不易結渣??砂聪率脚袛嗷胰埸c的高低。
            K值大于5時為難熔性灰。
            K值在15之間時為中等熔融性灰,
            K值小于1時為易熔化性灰。
            水夾套是煤氣發生爐的爐體重要組成部分,主要作用:回收氣化段的大量散熱,通過熱交換使夾套內軟化水產生夾套蒸汽,提高煤氣發生爐的熱效率。夾套補給水水質不良或運行管理對水質監督不嚴格造成結垢的話,必須及時酸洗,并采取防垢措施。
            1.夾套水汽循環系統結垢的原因和水垢的危害
            1.1.夾套水汽循環系統結垢的原因
            水由汽包下水管進入水夾套底部,受熱產生的蒸汽,從水夾套上部出口管進入汽包,形成水循環(圖1)。夾套對補給水的水質要求為:PH=6.5-9.5,懸浮物<20mg/l,總硬度(1/2Ca2+、Mg2+)<2.10mmol/l。如果補給水硬度超標,夾套水在不斷濃縮和加熱條件下,容易發生化學反應。
            1.2 水垢的危害
            由于煤氣發生爐氣化反應溫度在1000-1200℃,而附著在夾套壁上的水垢傳熱系數小,熱阻很大,氣化段熱量不易導出,容易引起局部過熱,燒壞水套,造成事故。同時,結垢部分容易產生垢下腐蝕,對金屬材質造成損害。筆者所在煤氣站2臺φ2m熱煤氣發生爐,汽包蒸汽供給氣化劑蒸汽和探火孔汽封蒸汽,2000年曾因水質不良造成水夾套和汽包結垢嚴重,汽包自產蒸汽不足,尤其在熱備時汽包無蒸汽可用,給安全生產造成了極大威脅。我們對2臺煤氣發生爐相繼進行了酸洗,并對補給水進行了嚴格處理,至今設備運行正常。
            2 煤氣發生爐的酸洗
            水夾套內徑2032mm,夾套寬度200mm,高3m,水容積為4.2m3;汽包Φ800*2000mm,水容積為1m3。
            2.1 酸洗前的準備工作
            (1)徹底沖洗水夾套和汽包內的泥垢,防止浪費酸液和降低酸洗效果。
            (2)打開汽包端蓋和水夾套檢查孔,檢查結垢面積和垢層厚度,當水垢平均厚度在0.5mm以上,傳熱面水垢覆蓋面積大于80%時,方可進行酸洗。
            (3)取出垢樣,進行成分分析,根據水垢成分,采取相應的酸洗措施。
            (4)取出有代表性的垢樣,進行溶垢試驗,確定酸洗時間、酸的濃度和溫度等條件。
            (5)根據水套和汽包的容積和水垢厚度,計算酸洗液和緩蝕劑的用量。
            (6)卸下汽包安全閥、壓力表及銅質部件,防止酸洗時造成腐蝕。2.2工藝技術參數
            由于水垢主要為碳酸鹽垢和部分氧化鐵銹,根據溶垢試驗結果,鹽酸不僅有較好的除垢、除銹效果,而且價格便宜,操作過程簡便安全,故采用鹽酸作為酸洗除垢劑;由于動態酸洗較之靜態酸洗有酸洗時間短、效果好的優點,我們采用了動態酸洗。根據2.1試驗結果,采納鹽酸濃度:3-5%,緩蝕劑烏洛托品用量:0.3-0.5%,消泡劑用量0.3%,酸洗流速0.2-0.5m/s,酸洗時間2-3小時。煤氣發生爐酸洗總面積47m2,垢量182kg,消耗化學藥品量:32%工業鹽酸:1.8T,烏洛托品:80kg,消泡劑:50kg,磷酸鈉:430kg。
            2.3工藝過程
            2.3.1酸洗:
            (1)關閉汽包補水門、蒸汽出口門、排污門;
            (2)Ф50耐酸膠管與水套DN40排污門出口聯接,汽包安全門卸掉后接回酸管(Ф50耐酸膠管)至酸箱,啟動酸泵進酸;
            (3)酸洗階段,每5-10分鐘取樣化驗一次,兩次酸液濃度差小于0.2%,基本上無CO2氣泡產生時,酸洗結束。
            (4)卸掉膠管,盡可能快地從夾套排污門排掉廢酸。
            2.3.2沖洗:廢酸排盡后,立即啟動給水泵,用補給水沖洗殘余廢酸,至排水加入甲基橙指示劑不變紅色為止。
            2.3.3鈍化:將配置好的2%Na3PO4溶液送入汽包,用氫氧化鈉調節PH為10-11,循環鈍化60分鐘后,排盡堿液,啟動給水泵沖洗至排水清凈為止。
            2.3.4檢查酸洗效果
            酸洗后水垢已經洗掉,金屬本體鍍有黑色磷酸鈉保護膜。從酸洗后運行情況看,煤氣爐汽包產汽量明顯增加,說明水夾套熱交換效率明顯提高,這一點在煤氣爐熱備期間更明顯。
            2.3.5酸洗廢液處理:酸洗過程產生的酸、堿廢液集中到廢水處理池中和后,PH達到7-9方可排放。
            3 防垢措施
            3.1 由于水夾套和汽包運行壓力低(一般不大于0.3MPa),可以采用爐內加阻垢劑(如純堿處理、磷酸鹽處理、復合阻垢劑處理等),使水中的硬度形成水渣,通過排污達到防垢目的。
            3.2對于硬度較大的水,單純應用爐內處理往往效果不佳,最好采取離子交換系統進行軟化,徹底去除Ca2+、Mg2+,從根本上達到防垢目的。筆者在對2臺煤氣發生爐酸洗后,加裝一臺ZDF-4單閥多柱連續式軟水器,內裝001×7強陽樹脂,工業食鹽作再生劑,軟水殘余硬度≤0.03mmol/l,提高補給水品質,解決了結垢問題,運行成本低。
            3.3無論采取何種處理方式,都必須加強對煤氣發生爐運行中的水汽監督,在補給水水質合格的同時,建議按照《低壓鍋爐水質標準》要求,控制汽包水樣PH=10-12,堿度≤22mmol/l,超標時要加強排污。
            4.1采用鹽酸動態酸洗工藝,尤其是采取下進上排的進酸方式,新鮮酸液先接觸氣化層垢層較厚的部分,同時有利于酸洗產生的氣體排出,而且充分利用水夾套進水和蒸汽出口兩個環形管,酸液沿夾套流動均勻,酸洗效果很好。
            4.2充分認識煤氣發生爐運行中水汽監督工作的重要性。根據水質和水套蒸汽產量的具體情況,選擇合理的補給水處理方法,是防止水汽系統結垢、保證煤氣發生爐安全、經濟運行的根本。
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