GE水煤浆气化炉在线率的计算与分析.pdf

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1、第5期(总第150期)煤化工No．5(TotalNo．150)2010年10月CoalChemicalIndustry0ct．2010GE水煤浆气化炉在线率的计算与分析牛苗任孙永斌(中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司，北京100120)摘要以GE水煤浆气化炉为代表，根据生产统计数据，采用“逐点计算法”，分别计算了多台气化炉的最大理论在线率，在此基础上，计算出不同可靠性下，多台气化炉的实际在线率。计算方法和结果具有普适性，可用到E-GAS、多喷嘴气化炉备用炉的选择上；对保证一定在线率下备用炉最佳台数的确定提供了依据。关键词水

2、煤浆气化炉在线率可靠性文章编号：10o5-9598(2010)一05—0019—05中图分类号：T0545文献标识码：A引言1GE(前Texaco)水煤浆气化技术气流床煤气化装置是IGCC系统的关键设备，它1．1GE煤气化技术直接影响发电效率、系统的可用率、投资和发电成本GE水煤浆气化工艺包括气化炉及辅助系统。气等，其核心技术和关键设备是气化炉。水煤浆加料气化炉包括喷嘴、耐火砖、承压部件等；辅助系统包括煤化炉的共同点是，炉膛由耐火砖砌成，到一定时间必浆输送、灰水处理系统等。运行失常状态指系统在操须停炉维修和更换，而且工艺喷嘴也易被磨损

3、和烧作过程中，偏离了操作规程允许的正常操作参数，而坏，运行周期短，影响到气化炉的在线率。因此，本文造成运行失稳甚至非计划停车。根据一般操作规程及以GE气化炉为代表，计算多台气化炉同时在线的运历史数据分析，系统的运行失常状态主要表现为：(1)行情况，对保证一定在线率下备用气化炉台数的选择工艺气出口温度过高；(2)碳黑洗涤塔出口工艺气含提供指导。尘量超标；(3)气化炉压差波动过大；(4)气化炉激冷为了增加IGCC电站的运行时间，必须提高IGCC室液位异常；(5)气化炉炉膛温度异常；(6)因外部系电站的在线率，特别是气化炉的在线率。国外研究

4、的统波动而引起的气化系统运行波动。国内某企业GE计算表明：对于单纯以发电为目标的IGCC电站，为了气化装置8年的停车数据统计及原因分析如表1所获得经济效益，应使气化炉的运行在线率达到92％，示，大约有50％的停车是因气化炉出现了问题[3]。因这就提出是否有必要在IGCC电站中设置备用气化炉此气化炉较其他设备更易发生故障，即为系统的薄弱的问题Ⅲ(目前单台GE气化炉的在线率为80％～85％)。环节，本文重点对气化炉的在线率进行分析。但是增加备用炉会导致电站比投资费用的增高，究竟表1气化炉非计划停车的数据统计及原因分析％应否设置备用炉以及备

5、用几台合适，尚需进行综合经气化原因设备故障电气故障仪表故障工艺失调其他原因济评估后才能确定[2]。。从目前气化炉的运行情况看，50．OO26．369．244．628．151．63在采用水煤浆气化技术的煤化工、煤基多联产、IGCC多联供方案中，为了确保化工生产过程的连续性，设置备用气化炉是必要的。1-2GE气化炉中的关键部件1．2．1耐火砖GE气化炉型为单级、下吹、喷流式，水煤浆质量收稿日期：2010—05—03作者简介：牛苗任(1979一)，男，2002年毕业于河北工业分数为60％～70％，氧气纯度约为95％，运行温度约为大学化工工艺

6、专业，工程师，现从事煤气化、IGCC的研发1350℃，煤与氧反应生成粗合成气和熔渣。高温粗合及工程设计。成气向下流人辐射废锅／激冷室。激冷气化炉是圆柱一2O一煤化工2010年第5期形加压容器，内衬耐火材料，由上部燃烧室和下部激供足够资料，以便估算出一个、两个或多个可比较的冷室组成，中间有激冷环，连接下降管。气化炉燃烧室系统结构的差别。设备的可靠性可用多种方法表示，的工况是高温、高压、强还原性气氛以及酸性熔渣冲通常采用的最基础、最重要的方法是可用率(在线率)。蚀，并随着频繁开停车而不断地出现温度、压力波动，在线率被定义为在一个特定点上及

7、时发现一个系统因此耐火砖在一个较短时问内(6个月～24个月)就会具有一定功能状态的概率。本文在线率)按式(1)毁坏。耐火砖的磨损很显然与燃烧温度和熔渣性质计算：X=I，2，3，4，⋯⋯n，代表有台气化炉在运行。有关，但经验表明，也与气化率有关。近年来，虽然：塑鱼坦X100％(1)J00LQ不断对耐火砖进行改进，但随着生产量的加大，耐火砖寿命还是会逐步下降】。根据某工厂实际运行经验，表2列出了具有代表1．2．2喷嘴性的激冷流程气化炉的运行统计情况。对于辐射废锅工艺喷嘴是GE气化炉的心脏，端部结构示意图流程，只是将气化炉下部连接的激冷室取

8、代为辐射锅见图1，为同心三套管形式。水煤浆及氧化剂通过工炉，气化炉的运行状况还是与激冷流程相同的，因此，艺喷嘴进入气化炉反应室，发生气化反应。无论是中表2中的数据对于废锅流程同样具有代表性。根据表心氧还是水煤浆及外氧的流