德士古煤气化工程技术问题探讨

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1、德士古煤气化工程技术问题探讨王旭宾(上海焦化有限公司)2004-04-16   德士古煤气化工艺自1993年在国内实现工业化运行以来，至今已有4套装置在国内运行，仍有几套在建设中。运行多年来，各装置都遇到了一系列的问题，主要分为两大类：(1)德士古煤气化工艺技术本身固有的缺陷；(2)工程技术方面的问题，包括工程设计、工程材料、工程设备等。这些问题是否能够得到有效解决或改善，关系到装置能否经济运行，是各生产厂值得关注的问题。1 装置运行的总体状况   从国内几套装置多年来运行的情况看，都经历了一个试生产的运行阶段。这个阶段因各装置的设

2、计、选用的设备及材料的不同，其长短处各异，经过各自的改造与完善，有些问题得到了彻底解决，而有些问题只是得到改善。这些问题所带来的后果，一是安全隐患，二是生产成本增加，三是增加了操作与检修工的劳动强度。上海焦化有限公司德士古煤气化装置近2年来的运行情况见表1，装置历年运行台时统计见图1。装置故障停车分析见表2，其中在工艺与设备故障中，相当一部分故障出于工程技术方面的问题。   据不完全统计，几套装置停车故障的原因约30％来源于工程技术方面的问题，因此彻底解决该方面的问题对德士古煤气化装置的经济运行将起着关键的作用。2 存在的主要工程技

3、术问题及讨论   一项成熟的先进技术包含工艺技术的先进与工程技术的先进2层含义，并能在商业化生产中产生较大的经济效益与社会效益。就德士古煤气化技术而言，自20世纪80年代实现工业化运行以来，经历了漫长的工程技术开发与完善过程。上海焦化有限公司的德土古煤气化装置自1995年5月投入运行，8年来积累了较多的经验和教训。2.1 气化炉耐火砖   气化炉向火面耐火砖是德土古煤气化技术面临的最主要的工程材料技术问题。煤气化工艺与天然气转化及油气化工艺不同，向火面耐火砖在经受高温及压力下激烈反应的同时，还将承受高温熔融煤灰的冲刷及侵蚀，使得耐火

4、砖的寿命大大缩短。为了延长耐火砖的寿命及降低成本，从研究、设计、制造及使用厂家各方面都进行了大量的研究工作。近2年来，在延长耐火砖的寿命方面取得了可喜的进步，特别是部分条件具备的厂家采用局部更换与修补的方式，大大延长了整炉砖的寿命。各生产厂家的耐火砖使用寿命如表3所示。   延长耐火砖使用寿命的途径是多样的，根据经验，主要有以下几个方面：   (1)研究抗冲刷、抗侵蚀性能强的优质耐火砖。近2年来，有关研究院所在研究高性能的耐火砖方面做了大量的工作，不断调整耐火砖的原料配方，并在加工工艺方面进行了大胆的探索，使砖的性能有了大幅度的提高

5、。   (2)砖的结构设计改造，特别是锥口砖、拱顶砖的砖形设计。上海焦化有限公司近2年来在砖的形状上作了较大的改造，有效延长了炉砖的整体寿命，且大大有利于降低砖的成本、缩短检修周期。   (3)提高砖的制造质量。制造商不断提高自身制造高质量砖的水平，确保提供给用户的每一块砖都能达到规定的质量要求。   (4)高度重视筑炉技术。筑炉技术对砖寿命的影响往往被忽视，对于耐火砖在冷、热不同状态时所发生的轴、径向位移应在筑炉时予以认真考虑，这将大大有利于砖寿命的延长。   (5)使用低灰、低灰熔点、灰中低钙、低铁含量的煤。煤质对砖寿命的影响是

6、最重要的因素之一，但由于生产厂在建厂时受资源配置的限制，往往又是很难选择的。   (6)在不影响正常运行的条件下，尽量降低操作温度，并减少开停车次数。   在延长耐火砖寿命方面，各生产厂都做了大量的工作，但效果不一。笔者认为，在众多因素中，煤质是最重要的因素之一。在多数情况下，生产厂家很难选择到既经济又稳定的优质煤源，这也正是本文要提出的德士古煤气化技术仍将面对的首要工程技术问题。2.2 激冷环   激冷环是激冷室内为冷却高温气体、保护设备而设计的一个关键部件，沿用了油气化炉的设计。在油气化工艺中，该激冷环的使用已暴露出了一些问题，

7、以致在条件更为苛刻的煤气化工艺状况下，其问题更加突出，主要表现在整体产生裂纹、角焊缝产生裂纹、向火面处被连通孔进来的高速水流打穿孔、高温变形等。上海焦化有限公司在激冷环问题上曾经经历过一个非常艰难的过程，最严重时1～2个月就需更换或修补1次激冷环，以致影响到锥口砖的使用寿命及激冷室的正常运行。近几年来，上海焦化有限公司在激冷环的改造中投入了大量的精力，进行了多次改造，取得的经验主要有3点：(1)改变进水孔的直径、形状及数量；(2)改变连通进水孔的进入方向；(3)改变原有的加工工艺，以消除焊缝应力。上述措施取得了一定的效果，但仍未彻底

8、解决使用中所遇到的问题，如激冷环水分配不匀而造成的下降管变形等。2.3 激冷室结构   目前国内已工业化运行的4套德土古装置中，虽然各自的压力等级及负荷不同，但激冷室的结构设计尺寸却几乎相同，以致各装置都不同程度地出现带水现象，即激冷