簡析煤質(zhì)對殼牌煤氣化工藝操作的影響

摘 要： 文章以河南龍宇煤化有限公司為例進行闡述和分析。殼牌煤氣化的工藝操作的重要性取決于煤質(zhì)，因此，要考慮到煤氣化裝置的特點，在進行設(shè)計的過程中就要掌控好煤質(zhì)對煤氣化的影響，并將項目的評估工作做好。因此，文章主要闡述了殼牌煤氣化制甲醇以及二甲醚的操作流程，并對殼牌煤氣化的影響進行分析，以及操作中需要注意的事項，最后對殼牌煤氣化工藝中的一些故障問題進行分析。

關(guān)鍵詞： 殼牌煤氣化;工藝操作;常見故障;分析影響

一、 殼牌煤氣化工藝操作流程

河南龍宇煤化有限公司是河南能源化工集團的二級單位，企業(yè)總投資額達到100億元，占地總面積達1500畝。目前，企業(yè)有一期年產(chǎn)量50萬噸的煤制甲醇、20萬噸二甲醚項目、二期年產(chǎn)量40萬噸的醋酸、20萬噸的乙二醇項目，主要的產(chǎn)品為：甲醇、二甲醚。以下是二甲醚的主要工藝流程：

主要就是將磨制好的煤粉原料經(jīng)過加壓操作后，將其送入殼牌煤氣化爐當(dāng)中，通過化學(xué)反應(yīng)生成粗合成氣，再通過對生成的粗合成氣進行除塵、洗滌、變換、凈化，還有合成等操作工序生產(chǎn)出粗甲醇和粗二甲醚，最后再對兩者進行精餾提純制備出精甲醇和精二甲醚。

二、 煤質(zhì)對殼牌煤氣化工藝操作的影響

（一）煤質(zhì)的可磨性數(shù)據(jù)

煤的可磨性所指的就是在一定條件下，對煤質(zhì)進行研磨。在這過程中，需要保證相應(yīng)數(shù)據(jù)的準確，還需要明確影響煤氣化工藝流程的因素較多，操作人員需要在這過程中了解到煤可磨性的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)煤質(zhì)性質(zhì)的不同，對煤氣化工藝流程進行有效評估。

可磨性所指的就是將煤磨碎到規(guī)定的數(shù)值內(nèi)，可磨性數(shù)值越小，說明煤質(zhì)量越好，越能夠被殼牌煤氣化裝置所燃燒，得到所需要的煤粉。但是因為煤氣化工藝對于煤粉的要求較高，要求直徑小于90微米，同時大于10微米的煤粉要占80 % 。煤粉粒度較大，可能會在反應(yīng)過程中無法完全反應(yīng)，影響設(shè)備正常運行，很大程度上磨損設(shè)備，且不容易輸送，如果煤粉直徑過小還會出現(xiàn)積灰現(xiàn)象，這就說明需要控制煤粉數(shù)據(jù)。

（二）煤的灰分

灰分是煤在高溫下完全燃燒，所含礦物質(zhì)發(fā)生一定化學(xué)變化后留下的殘留物。殼牌氣化爐設(shè)計的理念就是以渣抗渣，煤灰熔化在氣化爐水冷壁形成一層渣層，從而防止反應(yīng)產(chǎn)生的高溫對氣化爐爐壁及水冷壁造成損壞。煤灰組成一般對氣化反應(yīng)無多大影響，但是如果灰分含量過低，入爐煤灰分含量小于11 % ，則可能導(dǎo)致氣化爐水冷壁表面掛渣不均勻，起不到相應(yīng)的保護作用，影響到氣化爐本身水冷壁及表面耐火材料壽命。

如果入爐煤灰分超過25 % ，還會導(dǎo)致積灰嚴重，無法保證換熱效果，增加工序的負荷能力，灰分會在這過程中帶走大量的熱量，降低熱效率的同時，影響裝置的生產(chǎn)效率。對于單一煤質(zhì)來說，灰分率不斷提高，才能夠保證可磨性指數(shù)。

（三）揮發(fā)分

煤的揮發(fā)分主要就是指煤在高溫狀態(tài)下所出現(xiàn)的反應(yīng)，主要用來反應(yīng)煤自身質(zhì)量，所體現(xiàn)的數(shù)據(jù)直接表達煤反應(yīng)活性的程度。煤的揮發(fā)分越高，對于氣化反應(yīng)就會越好。但是揮發(fā)分對原料煤的儲存影響較大，時間一長，極易引起自燃。

根據(jù)運行經(jīng)驗，揮發(fā)分>25 % 的原料煤在儲存過程和磨煤干燥單元自燃可能性較大。通過無煙煤與高揮發(fā)分煙煤或褐煤之間的混配，可以控制混配煤的揮發(fā)分在10 % ～25 % ，明顯降低自燃的可能性。

（四）固定碳

固定碳指的是煤在轉(zhuǎn)化過程中所達到的程度，更能夠用來說明煤炭的質(zhì)量。固定碳相關(guān)數(shù)值的來源是根據(jù)在處理過程中，去掉煤存在的水分所得到的相應(yīng)殘留物。固定碳的多少直接影響裝置運行的經(jīng)濟性，特別是在換煤過程中，如果煤固定碳的差距過大，就無法有效控制氧煤比，容易導(dǎo)致氣化爐溫度過高，損壞氣化爐附件。生產(chǎn)過程中可以將載氣N2換成CO2，這樣就能夠增加氣體之間的反應(yīng)，更好的降低氧耗，提高煤的使用率，減少氣體中的負荷，更好的提高經(jīng)濟收益。

（五）煤的灰熔點和灰渣作黏溫

灰熔點是殼牌煤氣化中非常重要的指標，主要是指煤灰在反應(yīng)過程中出現(xiàn)的軟化、流動的溫度。需要注意，如果灰的熔點高，就會導(dǎo)致氣化爐溫度高，那么就會消耗大量的氧，這會影響到氣化爐設(shè)備的使用壽命。

灰渣粘溫主要是指煤在不同溫度熔解后，所表現(xiàn)出的流動性，如果灰渣的黏性較差，那么隨著溫度的不斷下降，黏性也會不斷下降，導(dǎo)致大量的煤渣粘在水冷壁上，如果煤渣過多會影響到設(shè)備的正常使用，嚴重的甚至?xí)Ｖ乖O(shè)備運行。灰渣黏性的特點就是和溫度有關(guān)，會隨著溫度變化不斷變化，灰渣自身的粘溫特性較差，對于汽化溫度要求過高，這樣就導(dǎo)致操作難度較大。

三、 殼牌煤氣化工藝操作流程的注意事項

在進行殼牌煤氣化操作時，控制原煤煤質(zhì)才是工作的重點。

第一，需要準確掌握相應(yīng)的數(shù)據(jù)，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進行處理，在惰性氣體環(huán)境下，要對煤粉進行干燥處理，對于干燥過程中所需的熱量主要是靠柴油或燃料氣產(chǎn)生，同時還要控制好煤粉的相應(yīng)粒度。

第二，在設(shè)計過程中需要對其現(xiàn)場進行合理分析，特別是對其設(shè)備的運行和調(diào)試，要保證設(shè)備能夠穩(wěn)定運行，確保運行效果符合要求。

第三，在生產(chǎn)運行期間，需要保證設(shè)備穩(wěn)定運行，做好相應(yīng)的數(shù)據(jù)收集，提前檢查設(shè)備是否能夠穩(wěn)定運行，保證無論在什么樣的狀態(tài)下設(shè)備都處于正常。

在工作過程中可能使用到的設(shè)備儀器，包括壓縮機、高壓低泵系統(tǒng)等，在開始工作前需要準確掌握相應(yīng)的崗位要求，并且按照規(guī)定的工作流程進行。

除此之外，使用的原料也是關(guān)鍵，在保證技術(shù)符合要求的前提下，要建立相應(yīng)的技術(shù)檢測中心，保證原料的質(zhì)量。在這過程中，充分的考慮到煤氣化工藝的發(fā)展情況，并且充分的發(fā)揮其價值，這樣才能夠滿足市場要求，也能夠保證設(shè)備在運行過程中，不會出現(xiàn)問題。

殼牌廢鍋流程也是煤氣化的重要環(huán)節(jié)，在這過程中結(jié)合所需要的相應(yīng)數(shù)據(jù)，對其進行有效分析，做好煤氣化線路的評估工作。目前干粉氣化技術(shù)較為成熟，所取得的相關(guān)成績較為明顯，通過對運行時出現(xiàn)的問題進行優(yōu)化及時達到預(yù)期的設(shè)計效益。

在正常情況下，殼牌的設(shè)計流程和方案已經(jīng)趨于完善。干粉水冷壁氣化爐在設(shè)計過程中，所產(chǎn)生的熱量較為均勻，那么在確定所需要的數(shù)據(jù)前，盡量減少對能源的消耗。在這過程中，充分的考慮到技術(shù)形式的特點，需要提前了解技術(shù)類別，這樣才能夠避免出現(xiàn)問題，出現(xiàn)一些異常反應(yīng)。

四、 殼牌煤氣化磨煤單元常見故障類型

（一）磨煤機

磨煤機拉桿處出現(xiàn)大量沒有經(jīng)過碾磨就漏出的煤粒，不但會導(dǎo)致原材料的大量浪費，同時也會增加后期衛(wèi)生維護的成本與強度。一般來說，出現(xiàn)該故障主要是由于拉桿出現(xiàn)嚴重磨損或者是密封存在問題，具體來說就是密封桿件存在安裝不到位的問題，或者煤粒大量進入到拉桿當(dāng)中。

大塊的雜物堆積會對部位下部產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致拉桿嚴重磨損，最終導(dǎo)致密封失去其效果。密封風(fēng)機的入口部分會沾滿塵土，需要及時對其進行清理，否則會導(dǎo)致風(fēng)量不斷下降，最終導(dǎo)致密封的作用喪失。

（二）助燃空氣風(fēng)機

助燃空氣機的故障現(xiàn)象包括有跳車、風(fēng)量波動不穩(wěn)定以及存在火檢信號。該故障出現(xiàn)后會導(dǎo)致誤操作、誤判斷，同時也會對整個安全系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響。燃料氣、助燃氣需要根據(jù)一定的比例進入到爐內(nèi)進行混合加熱，這樣就可以降低機械故障。儀表故障、助燃風(fēng)量的顯示也要控制在一定的水平，同時做好調(diào)節(jié)閥的故障管理。

（三）稱重給煤機

稱重給煤機存在給煤量異常波動的問題，表現(xiàn)為出口溫度異常上升、給煤機連鎖停磨，會導(dǎo)致煤量的指示系統(tǒng)不準確，帶來復(fù)雜的計算量，可能會帶來損失與不確定因素。在稱重過程中需要考慮到空氣的比例，避免出現(xiàn)不足與過量。

五、 結(jié)語

總而言之，殼牌煤氣化的發(fā)展速度越來越快，也受到各國企業(yè)的青睞。然而，由于越來越多的企業(yè)使用殼牌煤氣化，隨之而來也出現(xiàn)了很多問題，尤其是在企業(yè)的生產(chǎn)過程中，煤質(zhì)對于殼牌煤氣化的影響方面，因為以前的煤質(zhì)不能滿足殼牌煤氣化的應(yīng)用標準，需要使用對應(yīng)的技術(shù)才可以滿足殼牌煤氣化的工藝操作，并且隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和經(jīng)驗的累積，殼牌煤氣化會有更好的發(fā)展方向和更大的發(fā)展空間。

作者簡介：? 侯亞偉，河南龍宇煤化工有限公司。