壳牌和德士古煤气化排渣系统比较

壳牌和德士古煤气化排渣系统比较

壳牌和德士古煤气化排渣系统

在并流气化反应中，煤和气化剂的相对速度很低，气化反应是朝着反应物浓度降低的方向进行，碳的损失不可避免，为增加反应推动力，必须提高反应温度即反应速度，火焰中心温度在2000℃以上，采用液态排渣是并流气化的必然结果。壳牌和德士古煤气化工艺的液态熔渣排出过程大体相仿，即熔融状炉渣首先经水激冷，迅速分解成小颗粒灰渣，灰渣颗粒向下流入锁斗罐中，再泄压排放，是一个间断排放过程。在工业生产中，排渣是否顺畅在很大程度上决定了能否使气化炉长周期运行的关键，因此合理设计排渣系统是十分重要的。

1.排渣过程

1.1壳牌粉煤气化工艺

收渣期间，渣收集罐V1402和渣放料罐V1403（锁斗）连通，V1403上部灰水经渣放料辅助泵P1402A/B加压送入渣收集罐V1401中辅助下渣，见图1。

一旦收渣计时器时间耗尽，V1403就通过锁斗阀14XV009/0010与V1402隔离并泄压，当V1403

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压力降至常压后，打开V1403与渣脱水仓T1401之间的双隔离阀4XV0015/0016，将渣水排入T1401。渣水结束（V1403液位低）后，关闭14XV0015/0016，利用泵P3306将V1403注满灰水，再利用5.2MPa的高压氮气加压，当压力与气化炉压力均衡时，打开14XV009/0010，V1403再次与V1402连通，重新开始收渣。

1.2德士古水煤浆气化工艺

收渣阶段，锁斗V106与气化炉连通，V106上部灰水经锁斗循环泵P103A/B加压送回激冷室底部辅助下渣，见图2。

一旦收渣计时器时间耗尽，V106通过KV102与气化炉隔离并进行泄压，当V106泄压到常压时，打开锁斗冲洗水阀KV104和V106与渣池V108之间的隔离阀KV103排渣。

排渣结束（排渣计时器时间耗尽）后，关闭隔离阀KV103，V106继续注水至高液位，再利用高压灰水加压，当压力与气化炉压力均衡时，打开KV102，V106再次与气化炉连通，重新开始收渣。

2.排渣系统设计分析

2.1锁斗隔离

壳牌工艺采用双阀隔离，V1402与V1403之间、V1403与T1401之间、P1402入口皆为双隔离阀，

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安全性更高。双隔离阀的开关有严格顺序，打开阀门时通常先开下游阀门，关闭阀门时通常先关闭上游阀门，这样就始终有一个阀门因免于磨损而处于备用状态，有效保证了锁斗系统的密封安全性，这也是壳牌粉煤气化炉长周期连续运行的需要。

德士古采用单阀隔离，当阀门运行一段时间以后，频繁启闭常常导致阀门内漏密封不严，但由于德士古气化炉运行周期一般在50d左右，因此有足够时间对隔离阀进行维修，故也能满足工艺要求。

2.2排放方式

壳牌采取排空锁斗方式。当V1403压力泄到常压后，直接打开排渣阀，靠渣水自身重力放料，利用V1403的低液位信号来判断放渣是否结束，这种排渣方式耗水量较少。

德士古采取置换的方式。当锁斗压力泄到常压后，先打开KV104冲洗水阀，再打开KV103进行放料，放料过程和注水过程同时进行，注水管线管径与排渣管径相同，注水量大，但有利于彻底排渣。

2.3注水方式

壳牌用低压灰水泵向V1403注水，进水管径比排渣管径小，进水流量相对较小，充满锁斗时间相对较长，约20min。

德士古依靠V107静压置换注水，放渣过程与注水过程同时进行，这种注水方式在排渣结束后由于排渣锁斗阀瞬间切断，易诱发水锤导致管线振动。

2.4充压方式

壳牌工艺采用高压氮气充压。由于气体具有膨胀性，压力容易控制，且有压力调节阀进行控制，不易超压，但充压时间相对较长（充压曲线图如图3所示），约45s。

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德士古工艺采用高压灰水充压。由于水具有不可压缩性，充压速度非常快，时间短，仅约10s，因此压力不容易控制（充压曲线图如图4所示），易超压。

无论是德士古还是壳牌工艺，顺畅排渣都是气化炉长周期运行的基本保证，因此气化炉一旦出现堵渣情况，操作人员通常都希望能通过加压反冲措施来破桥除渣，但由于壳牌工艺采用的是气体加压方式，反冲对气化炉造成的潜在危害将比德士古工艺大，这已被越来越多的壳牌工厂管理者所接受。

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2.5排渣逻辑中的安全状态设置

德士古和壳牌工艺的排渣过程都是通过程序控制自动完成的，不同的是德士古排渣逻辑的故障状态为锁斗隔离状态，而壳牌工艺则为收渣状态。

当排渣系统出现故障时，德士古工艺通过将锁斗隔离，有效地避免了高低压串气带来的危害，这是选择单阀隔离的必然之举；壳牌工艺由于采用了双阀隔离，高低压串气的风险较小，因此选择收渣状态作为安全态，这也为故障工况下的除渣处理赢得了更长的时间。

3.结论

壳牌粉煤气化与德士古水煤浆气化的排渣系统各有千秋，在设计阶段要根据其设备配置和流程设计情况，合理设计排渣逻辑；在工业生产中要根据各自特点进行合理操作，并不是所有操作经验都能够借鉴的，如前文所述，德士古气化炉排渣不畅时所采取的应急措施就不能照搬到壳牌工艺中。