一種熔渣氣化爐熱模試驗方法
【專利說明】-種膝渣氣化爐熱模試驗方法
[0001]
技術領域： 本發(fā)明設及到烙渣氣化爐，尤其是設及到一種烙渣氣化爐熱模試驗方法。
【背景技術】
[0002] 在我國，W生產清潔能源和可替代石油化工產品的新型煤化工產業(yè)，作為國家最 大發(fā)展戰(zhàn)略，正面臨著良好的機遇。進入21世紀W后，國際原油價格大幅攀升，而我國的資 源分布情況又屬富煤缺油少氣型，基于此，國內煤化工行業(yè)得到前所未有的大發(fā)展，煤氣化 作為煤化工的龍頭技術，伴隨著煤化工的快速發(fā)展，近十年來，煤氣化技術也取得了突飛猛 進的發(fā)展。然而目前還沒有一套完善的，可行的烙渣氣化爐熱模試驗方法。
[0003] 中國專利申請?zhí)枮?00910012471. 3的一種高爐烙渣煤氣化系統(tǒng)及方法，包括烙 渣氣化爐、噴煤系統(tǒng)、煤氣收集裝置和爐渣收集裝置；烙渣氣化爐設有爐渣進口、爐渣出口、 煤氣出口和隔墻；煤氣出口連接煤氣收集裝置，爐渣出口設有擋板；爐渣出口連接爐渣收 集裝置。方法為：將高爐烙渣經渣流溝由爐渣進口放入烙渣氣化爐中；將煤粉和氣化劑通 過噴槍噴吹到烙渣氣化爐內，通過調節(jié)擋板的高度控制爐渣出口的烙渣流出速度，其雖然 在一定程度上減少了能耗，但不適用于較大顆粒的煤渣，也不能讀出發(fā)生過程中的相關參 數。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明目的主要是為了解決如下技術問題： (1)考察氣化爐溢流式渣池、水冷壁及耐火材料在高溫條件下是否能長時間穩(wěn)定運行， 探索渣池及水冷壁的冷卻管內適宜水流量，摸索耐火材料厚度與其冷熱面溫度變化之間的 聯系。
[0005] (2)考察氣化爐溢流式渣池的溢流口大小是否合適，摸索渣池內各層物料組成及 回旋區(qū)的粒度組成。
[0006] 本發(fā)明是運樣實現的，一種烙渣氣化爐熱模試驗方法，包括如下步驟： 步驟1.試驗原料化驗； 步驟2.熱模裝置冷態(tài)試驗； 步驟3.熱模裝置的點火； 步驟4.熱模裝置操作條件的調整； 步驟5.熱模裝置熱態(tài)試驗； 步驟6.在試驗快結束時，通入氮氣進行突然停爐，對回旋區(qū)反應物進行篩分測定粒度 分布，同時取樣進行工業(yè)分析； 步驟7.試驗結束后，待溢流式渣池內的液渣冷卻后，對固態(tài)渣進行分層取樣，并測定 其組成，同時，觀察激冷室底部是否有未反應煤，取樣進行工業(yè)分析； 步驟8.試驗結束后，觀察氣化爐冷卻壁及渣池內側耐火材料的受損情況，對其進行拍 照取樣，分析其受損原因。
[0007] 所述的步驟2中熱模裝置冷態(tài)試驗包括如下步驟： 1) 試驗前，在氣化爐激冷室底部安裝攝像頭及光源，封閉激冷室底部，打開氣化爐煤氣 出口閥； 2) 試驗過程中，保持入爐最大空氣量250NmVh，待入爐空氣量穩(wěn)定后，往氣化爐煤倉中 加入10-20kg煤，打開氣化爐煤倉下部閥口，將煤倉內煤加入氣化爐內； 3) 從電腦視頻上關注是否有煤從氣化爐渣池溢流口掉入激冷室，掉煤現象不嚴重時， 記下入爐空氣壓力及爐內壓力； 4) 重復往爐內加相同質量的煤，觀察氣化爐溢流口狀態(tài)，并記下入爐煤累計質量、入爐 空氣壓力及爐內壓力。
[000引所述的步驟3中熱模裝置的點火包括如下步驟： 1) 在試驗前，用木板蓋住氣化爐渣池溢流口； 2) 用準備好的稀料及棉紗將木炭在爐外引燃，待木炭全部燃燒后，從氣化爐人孔將其 倒入氣化爐內； 3) 加入準備好的木炭及原煤，往氣化爐內通空氣，空氣量控制在IONm3A,封住氣化爐 人孔； 4) 從氣化爐噴嘴旁的窺視孔觀察爐內燃燒情況，并且密切注視耐火材料受熱面的溫度 顯示及出口溫度顯示，從原料倉中慢慢往爐內加煤，同時加大入爐空氣量；當耐火材料受熱 面顯示溫度達到l000°C時，往氣化爐內加滿煤，同時將入爐空氣量調到試驗值，開始試驗數 據的采集。
[0009] 所述的步驟5中熱模裝置熱態(tài)試驗包括：溢流式渣池和水冷壁的冷卻管內最佳水 流量的確定、耐火材料厚度與其冷熱面溫度變化關系的確定、反應出口氣體成分測定及整 體能量的衡算。
[0010] 所述的溢流式渣池及水冷壁的冷卻管內適宜水流量確定包括如下步驟： 1) 在試驗前后分別測定一次冷卻壁內襯耐火材料厚度，根據理論計算，預設冷卻壁冷 卻管內的水流量為9m3A，0.化測定一次冷卻管的進出口冷卻水溫度、內襯耐火材料的冷熱 面溫度及冷卻壁的冷熱面溫度，已知耐材傳熱系數及水與管壁間對流傳熱系數，驗證理論 計算的正確性； 2) 通過調節(jié)冷卻壁冷卻管內的水流量，可W將冷卻水的進出口溫差保持在5°C，從而 可W得到冷卻水的合適流量，并且通過計算可W反推出耐火材料受熱面溫度。
[0011] 本發(fā)明通過反復試驗，發(fā)現了熱模裝置在運行過程中存在的技術問題，并加W解 決，大大提高了烙渣氣化爐的開發(fā)效率。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明分析項目列表； 圖2是本發(fā)明數據記錄項目列表； 圖3是本發(fā)明熱模試驗工藝參數統(tǒng)計表I; 圖4是本發(fā)明熱模試驗工藝參數統(tǒng)計表II; 圖5是本發(fā)明熱模試驗出口氣全分析數據表； 圖6是本發(fā)明冷態(tài)試驗數據記錄表。
【具體實施方式】
[0013]本次試驗選用原煤作為反應物料，原煤的具體煤質數據如下表所示： 表1-1工業(yè)分析
表1-2元素分析

表1-3熱穩(wěn)定'生/% 表1-4灰烙融性/"C 表1-5灰烙融性/"C 試驗準備 (1) 試驗所用原煤的準備，包括破碎、篩分； 試驗所用原煤，粒徑為6~18mm; (2) 試驗需準備2瓶氮氣； (3) 準備篩分所用的篩子，孔徑為2mm、6mm及13mm; (4) 準備試驗所需的木炭、棉紗、稀料。
[0014]試驗安排 (1)熱模裝置冷態(tài)試驗 試驗前，在激冷室底部安裝攝像頭及光源，封閉激冷室底部，打開煤氣出口閥。試驗過 程中，保持入爐最大空氣量即250NmVh，待入爐空氣量穩(wěn)定后，往煤倉中加入15kg煤，打開 煤倉下部閥口，將煤倉內煤加入爐內，同時從電腦視頻上關注是否有煤從渣池溢流口掉入 激冷室。如果掉煤現象不嚴重，記下此時的入爐空氣壓力及爐內壓力。如此間歇不斷往爐 內加煤，每次加煤量為15kg，觀察溢流口狀態(tài)，并記下入爐煤質量(累計量)、入爐空氣壓力 及爐內壓力。
[0015] (2)熱模裝置點火 在試驗前，用木板蓋住渣池溢流口。用準備的稀料及棉紗將木炭在爐外引燃，同時再準 備一部分木炭及原煤，待木炭全部燃燒后，從人孔將其倒入爐內，并且加入準備好的木炭及 原煤，接著往爐內通空氣，空氣量可控制在IONm3A,同時封住人孔。從噴嘴旁的窺視孔觀 察爐內燃燒情況，并且密切注視耐火材料受熱面的溫度顯示及出口溫度顯示，待兩溫度逐 漸升高后，從原料倉中慢慢往爐內加煤，同時加大入爐空氣量。當耐火材料受熱面顯示溫度 達到1000°C時，往爐內加滿煤，同時將入爐空氣量調到試驗值，開始試驗數據采集，填寫圖 1-6所述的表格。
[0016] (3)熱模裝置操作條件確定。
[0017] 熱模裝置的主要反應介質為空氣及原煤(或焦炭)，發(fā)生的主要反應如下： 探織^0? 娜 ①W原煤作為反應物料，入爐空氣溫度為20(TC，入爐空氣量為250NmVh，計算得消耗 原煤量為42. 53kg/h，產生烙渣量為3. 68kg/h。
[0018] 經過耐火材料墊高后的溢流式渣池容積為： (3. 14*0. 2142-3. 14*0. 1452)*0. 106/5=0. 001649m" 已知液渣密度為2500kg/m3,則渣池開始溢流所需的最少液渣量為 0. 001649*2500=4. ^kg,折算到所需的原煤量為47. 6化g 則從試驗開始至渣池產生溢流所需的最少時間為4. 12/3. 68=1. 12h ②W原煤為反應介質，對熱模裝置的試驗過程進行能量平衡計算： 帶入熱量： i已知入爐空氣量為250NmVh，空氣溫度為200°C(473. 15K)，空氣比熱容為1. 03KJ/ 化g*K),則空氣帶入顯熱為 250*1000/22. 4巧9/1000*473. 15*1. 03=157734. 3kJ/h ii原煤燃燒放出的熱量為 250*0. 21*1000/22. 4*393. 5=922265. 63kJ/h 則試驗過程中總共帶入熱量為157734. 3+922265. 63=1079999. 9kJ/h 帶走熱量： ii