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Shell粉煤气化炉堵渣处理与研究
Shell粉煤气化炉堵渣处理与研究
一、引言
粉煤气化是一种将煤炭等固体燃料转化为气体燃料的过程，被广泛应用于化工、能源、冶金等领域。Shell粉煤气化炉是一种基于床层气化技术开发的气化炉，具有高效能、广泛适用等优点。然而，在使用过程中，由于煤中的杂质和灰分会引起炉内结渣，这会导致炉内压力升高、炉膛温度降低，从而降低炉的气化效率和运行稳定性。
因此，对Shell粉煤气化炉堵渣问题进行研究和处理具有重要意义。本文将从堵渣产生机理、堵渣特点、堵渣处理方法以及堵渣研究的进展等方面进行探讨。
二、堵渣产生机理
1.煤中杂质：煤炭是一种天然的复杂有机物质，其中含有硫、氮、磷等元素，以及灰分等杂质。这些杂质在高温下会与煤中的无机物质发生反应，产生固体物质，导致炉壁结渣。
2.煤中灰分：灰分是煤炭中的无机残渣，其中含有SiO2、Al2O3、Fe2O3等物质。在气化炉内，煤中的灰分会在高温下熔融，形成液态或半固态的气化渣。这些气化渣在床层内流动，聚集在炉壁和导热器上，形成结渣。
3.温度降低：堵渣还有一个主要因素是炉膛温度的降低。当结渣层形成后，它会阻碍炉膛内煤的气化反应，导致炉膛温度降低。这进一步加剧了结渣的问题。
三、堵渣特点
Shell粉煤气化炉堵渣主要表现为炉壁结渣和导热器结渣两种情况。
1.炉壁结渣：炉壁结渣主要是指床层内的气化渣在炉壁上以及固定在床层动态床各层上的结渣。炉壁结渣层会阻碍炉膛内的热传导，导致炉膛温度不均匀，降低了气化效率。同时，炉壁结渣还会增加炉壁的磨损和腐蚀，缩短炉的使用寿命。
2.导热器结渣：导热器是Shell粉煤气化炉中的一个重要部件，用于回收炉膛的余热和煤气中的灰分。然而，由于气化渣的存在，会导致导热器中的结渣问题。结渣会降低导热器的传热效率，增加能耗，甚至可能引起导热器的堵塞，影响炉的正常运行。
四、堵渣处理方法
1.清理炉壁：清理炉壁是处理炉壁结渣的主要方法。常用的方法是通过机械手或冲击装置对炉壁进行清理。这种方法可以有效地去除炉壁上的结渣，恢复炉壁的热传导能力。然而，清理炉壁需要停炉，造成生产的中断和能源的浪费。
2.清理导热器：对导热器结渣的处理方法主要包括物理清理和化学清洗两种。物理清理主要是通过振动、气流和水流等方式将结渣清洗掉。化学清洗则是通过使用酸溶液或碱溶液来溶解结渣。这些方法可以有效地清理导热器，但需要在停炉期间进行，影响生产。
3.添加抗结渣剂：添加抗结渣剂是一个较为常见的处理堵渣问题的方法。抗结渣剂的添加可以改变炉内煤的气化反应，减少结渣物的产生。这种方法可以在炉内运行时进行，不需要停炉，但需要根据具体情况选择合适的抗结渣剂。
五、堵渣研究的进展
对于Shell粉煤气化炉堵渣问题的研究主要集中在堵渣机理和堵渣预测两个方面。
1.堵渣机理研究：通过对煤中杂质和灰分的特性进行分析，揭示了堵渣的主要机理。研究者通过实验和数值模拟等方法，深入研究了炉壁和导热器的结渣过程，为堵渣问题的处理提供了理论依据。
2.堵渣预测研究：堵渣预测是指在气化炉运行之前，通过模拟和计算等方式对堵渣情况进行预测。预测堵渣的位置和程度可以帮助运行人员及时采取措施，减少或避免堵渣问题。目前，已有一些堵渣预测模型被开发和应用，但还需要进一步研究和改进。
六、结论
Shell粉煤气化炉堵渣问题是一个关键的运行难题。通过对堵渣机理的研究，了解了堵渣产生的主要原因，即煤中的杂质和灰分导致的结渣。现有的堵渣处理方法包括清理炉壁、清理导热器、添加抗结渣剂等。随着堵渣研究的进展，堵渣预测模型正在发展，为堵渣问题的解决提供了新的思路。
然而，目前的研究仍然存在一些问题，如堵渣机理研究的深入、堵渣预测模型的准确性等方面仍需要进一步研究。因此，对于Shell粉煤气化炉堵渣问题的研究和处理仍需持续努力，以提高炉的气化效率和运行稳定性。