2011年10月第34卷第5期
太氧鼠
Large Scale Nitrogenous Fertilizer Industry
Shell粉煤气化工艺煤灰熔融性探析
李亚东，王洪进，王可运
（鹤壁煤电股份有限公司煤化工气化厂，河南鹤壁458000）
Oct.2011 Vol.34 No.5
摘要：介绍Shell粉煤气化工艺中飞灰的形成过程及其特性，对煤灰的熔融性进行探析并提出稳定气化炉运行的操作建议。煤灰的熔融特性不仅与灰的成分有关，还与燃烧过程中灰中各成分之间的相互作用有关。灰熔融性温度主要取决于煤中的矿物组成、其氧化物的成分和配比及燃烧气氛等。
关键词：Shell粉煤气化煤灰熔融结垢
Shell粉煤气化炉相对其他的炉型有碳转化率高、煤种适应广、有效气比高、环境污染小等优势，最近几年得到国内化肥、甲醇、发电行业的推票。但由于运行经验少，设计上还有不完善之处，造成现已开车的多套装置运行周期短，经济效益受到影响。各生产厂通过技术改造、经验交流，陆续解决了像飞灰过滤器滤芯损毁、烧嘴罩烧蚀、激冷气压缩机故障等诸多问题。目前来看，合成气冷却器积灰结垢、排渣口堵塞问题愈来愈突出，成为制约长周期运行的最大障碍。深人理解影响原料煤灰分熔融性的因系，控制煤灰成分，避免结垢堵，是各家壳牌炉用户垂待解决的问题。
带压的煤粉、氧气和水蒸气通过4个径向均
布的煤烧嘴进人气化炉反应室，在1500~1700℃ 的环境里发生化学反应，生成合成气、炉渣和飞灰。炉渣在与水冷壁接触时，最先靠近的部分因温度低面固化，附在水冷壁上形成固化渣层。附在固化渣层外的炉渣因温度高呈液态，在重力作用下向下流至气化炉底部的渣池，被水淬激成细小的颗粒排出。合成气携带部分质量较轻的炉渣液滴，在气化炉顶锥出口，经与200℃的激冷气混合，合成气温度降至900℃，这部分炉渣液滴固化成飞灰。通过输气导管和合成气冷却器进一步冷却，合成气温度降至340℃左右，进人下工序进步去除飞灰。
1煤灰熔融性
煤灰熔融性是煤灰在高温下达到熔融状态的万方数据
温度，主要包括4个温度值：变形温度（DT)、软化温度（ST)、率球温度（HT)和流动温度（FT)。在 Shell粉煤气化炉设计中，采用FT作为灰熔融性温度，以保证灰落能以熔融状排出。煤灰的熔融特性不仅与灰的成分有关，还与燃烧过程中灰中各成分之间的相互作用有关。灰熔融性温度主要取决于煤中的矿物组成、其氧化物的成分和配比及燃烧气氮等。为了实现控制煤灰熔融性温度的目的，以适应液态排渣方式的粉煤气化反应、扩大煤种
的适用范围，对其进行深人研究显得尤为重要。 2测试气氛性质的影响
煤灰熔融性温度测定主要有3种气氛：弱还原性气氛、强还原性气氛和氧化性气氛。不同气氛下的煤灰熔融性变化规律不同。
在弱还原性气筑下，测定DT、ST、FT均小于氧
化性气氛下的测定值，且随煤灰化学成分不同，两种气氛之间的特征温度差值也不同，大约在10~ 130℃。这是由于煤灰中的铁有3种价态，它们是 Fe0(熔点为1560)、Fe0(熔点为1420)和Fe(熔点为1535℃)。在氧化性气氛中以Fe0,形式存在，在弱还原气筑中，以FeO的形态存在，与其他价态的铁相比，FeO具有最强的助熔效果。FeO 能与SiOz、A1203Al,0·2Si02(莫来石，熔点1850
收稿日期：2011-03-25；收到修改稿目期：2011-05-06。
作者简介：李亚东，男，1976年出生，河南夏邑人，工程师， 1996年毕业于郑州工业大学精组化工专业，长期从事壳牌煤气化技术、生产管理工作。联系电话：0392-2929122