GE水煤浆气化炉在线率的计算与分析

第５期（总第１５０期）煤化工

Ｎｏ．５（ＴｏｔａｌＮｏ．１５０１

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ＧＥ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。

关键词水煤浆气化炉在线率可靠性

文章编号：１００５—９５９８（２０１０）＿０５－００１９一０５中图分类号：ＴＱ５４５文献标识码：Ａ

引言

１

ＧＥ（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

１．１

ＧＥ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［引。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［－１（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用几台合适，尚需进行综合经济评估后才能确定‘刳。从目前气化炉的运行情况看，

气化原因设备故障电气故障仪表故障工艺失调其他原因

５０．００

２６．３６

９．２４

４．６２

８．１５

１．６３

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。

１．２

ＧＥ气化炉中的关键部件

１．２．１耐火砖

收稿日期：２０１０－０５－０３

ＧＥ气化炉型为单级、下吹、喷流式，水煤浆质量作者简介：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

大学化工工艺专业，工程师，现从事煤气化、ＩＧＣＣ的研发１

３５０℃，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

ｃ００ｏ５％）０１０１（

一２０一煤化工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冷室组成，中间有激冷环，连接下降管。气化炉燃烧室的工况是高温、高压、强还原性气氛以及酸性熔渣冲蚀，并随着频繁开停车而不断地出现温度、压力波动，因此耐火砖在一个较短时间内（６个月。２４个月）就会毁坏。耐火砖的磨损很显然与燃烧温度和熔渣性质有关，但经验表明，也与气化率有关。近年来，虽然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Ｈ】。

１．２．２喷嘴

供足够资料，以便估算出一个、两个或多个可比较的系统结构的差别。设备的可靠性可用多种方法表示，通常采用的最基础、最重要的方法是可用率（在线率）。在线率被定义为在一个特定点上及时发现一个系统具有一定功能状态的概率。本文在线率仅）按式（１）计算：Ｘ＝Ｉ，２，３，４，……ｎ，代表有Ｘ台气化炉在运行。

ｘ：堡堡墨鱼氢丝竖墨塑重堡堕回！堕２×

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ｕｊ，ｘ，

根据某工厂实际运行经验，表２列出了具有代表性的激冷流程气化炉的运行统计情况。对于辐射废锅流程，只是将气化炉下部连接的激冷室取代为辐射锅炉，气化炉的运行状况还是与激冷流程相同的，因此，表２中的数据对于废锅流程同样具有代表性。根据表２还可以得出单台气化炉的一个生命周期（如下页图２所示），在全炉耐火砖更换完毕之后，气化炉开始下一轮新的循环。下页图３为６台气化炉开车情况下的示意图，首先运行ｌ。炉，以后每间隔６０ｄ，开车运行ｌ台气化炉，直至６台气化炉全部开车运行。

不考虑其他工艺、设备、仪表引起的非计划停车，仅考虑气化炉本身的计划停车，本文分别计算了单台炉、２台炉、３台炉、４台炉、５台炉和６台炉，６种情况下项目生命周期内（２０ａ）的运行工况。以６台气化炉为例，计算过程如下：以“ｄ”为单位，采用“逐点计算法”：从１。炉开始运行的第ｌ天进行计算，计算步长为３６５ｄ，即往后计算至第３６５天，结果为第１组数据；再从ｌ。炉开始运行的第２天进行计算，往后计算至第３６６天，结果为第２组数据；以此类推，计算至

２０ａ，因此共有／＇＝３６５×２０＝７３００组数据。在这ｒ组数

工艺喷嘴是ＧＥ气化炉的心脏，端部结构示意图见图ｌ，为同心三套管形式。水煤浆及氧化剂通过工艺喷嘴进入气化炉反应室，发生气化反应。无论是中心氧还是水煤浆及外氧的流通面积，均需要满足各自介质的流量要求，在供应压力允许的情况下，力争达到必要的混合和雾化效果。但中心氧的比例有一定限制，一般为总氧量的８％．２０％（体积分数），最佳是１２％左右，其余均作为外氧【５】。由于喷嘴长期处于高温下工作，易受到硫化腐蚀和固体进料冲蚀，或者由于安装加工缺陷（如焊接质量低、喷嘴头不同心等），使喷嘴头被扭曲，雾化程度变差，从而导致合成气组成波动很大，气化效率下降。因此，喷嘴的设计、制造、安装及更换尤为重要。

ｏ

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据中，由于第１年为气化炉陆续开车阶段，假定为非稳定生产阶段，因此除去前３００组数据，从第３０１组

数据开始到第７３００组数据结束，共有７０００组数据。

ｌ一中心氧通道２一水煤浆通道３一外氧通道

４一水冷盘管５一冷却夹套

图ｌ

统计出最差工况、最优工况，并对这７０００组数据求出平均工况。这里需要指出的是，整个气化工艺是一个高度耦合的系统，电气故障、仪表故障、工艺失调以及 …… 此处隐藏：1971字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……