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Shell气化炉合成气冷却器入口堵灰的原因分析及改进吕崇福;孙颖【摘要】介绍了Shell气化炉合成气冷却器(SGC)入口飞灰结垢及沉积的原理和过程,并从原煤特性及灰渣流动特性、激冷气量、吹灰器结构等方面,分析了SGC入口积灰的原因,提出相应的解决办法和预防措施.结果表明:选择灰熔融性温度适中且灰渣流动特性好的煤种(配煤),采用改变烧嘴头角度、增加激冷气量、改进吹灰器结构、加强炉温控制等精细化操作措施,可以有效减缓SGC入口的积灰,保证了Shell煤气化装置的长周期运行.【期刊名称】《煤化工》【年(卷),期】2018(046)006【总页数】4页(P37-40)【关键词】Shell煤气化;合成气冷却器;积灰;混煤;灰熔融性温度;烧嘴;吹灰器【作者】吕崇福;孙颖【作者单位】同煤广发化学工业有限公司,山西大同037001;同煤广发化学工业有限公司,山西大同037001【正文语种】中文【中图分类】TQ545煤气化是实现煤炭清洁高效利用的重要途径之一，也是现代先进煤化工的重要技术，其实质是将固体煤炭转化为易于加工的气态物质的过程[1]。
Shell煤气化废热锅炉流程以碳转化率高、有效气含量高、环境污染小等优势，在国内市场占据一席之地。
但工业化运行结果表明，各大Shell干粉煤气化废热锅炉流程均出现过不同程度的结垢积灰，对煤气化装置的长周期高负荷运行产生极大影响[2-3]。
因此，本文以某Shell气化装置为例，探究飞灰沉积的原因，及在实际生产中的解决方案，为进一步解决Shell煤气化合成气冷却器（SGC）十字吊架积灰问题提供理论依据和技术支持。
1 Shell干粉煤气化装置飞灰的形成和结垢原理1.1 Shell干粉煤气化飞灰的形成Shell干粉煤气化入炉时煤粉在1 400℃～1 600℃发生瞬间气化，合成气夹杂的高温熔融态飞灰液滴由200℃左右的激冷气激冷至900℃，再经过进一步换热冷却变成固态飞灰颗粒。
飞灰颗粒在合成气的携带下经过整个废热锅炉，进入干法除灰系统，最终气固分离。
浅析壳牌煤气化工艺的发展及其技术特点摘要：在我国，壳牌煤气化技术已有十年多的历史，其工艺经历了不同发展阶段，逐渐完善，很多设备基本都能稳定运行。
而其技术特点也不同于其他煤气化技术，因此，本文对壳牌的煤气化技术特点进行分析，并探讨了其工艺的发展历程。
关键词：壳牌煤气化工艺发展技术特点一、壳牌煤气化的工艺发展历程壳牌煤气化的工艺较为复杂，其原理主要为：在加压以及高温作用下，将氧气和蒸汽混合在一起，与煤粉共同送入气化炉中，在很短时间内，这些混合成分温度剧升，其挥发成分将脱除出来，经过裂解、转化等物理化学反应。
因为气化炉具有很高的温度，只要存在一定的氧气，则碳物质和各种挥发、反应产物都会燃烧，当氧耗尽时，就开始发生物质转化的反应，也就是进入到气化的阶段，形成煤气，其成分主要是一氧化碳和氢气。
在上世纪五十年代开始，就出现了壳牌石化燃料的气化技术，当初的原料主要是渣油，这种工艺又称为SGP。
经过二十年的时间，在渣油作为主要气化原料的基础上，重新开发出一种新的原料，即粉煤。
这种技术叫做SCGP，这种技术从试行开始到投入商业生产，其技术开发历程有三十多年。
煤气化的技术最开始是从炼焦炉、水煤气炉和煤气的发生炉作为主要的煤气化设备，其原料主要是小粒煤或者是块状煤，经过了几十年时间，其发展逐渐向洁净煤气化的技术过渡，这种新的技术能够防止因为直接燃烧而排放污染物，该技术的反应器主要是气流床，其原料是干煤粉或者水煤浆，其生产规模巨大。
在这种新生产技术滋生出很多的煤气化工艺。
在最近的十多年中，中国市场由于其巨大的潜力，成了壳牌公司的开拓和发展方向之一，并在化工生产中极力推广粉煤的煤气化生产工艺。
壳牌公司从01年开始就和我国签订了技术转让的协议，最早的国内项目如，岳阳中石化壳牌煤气化有限公司、湖北双环化工集团有限公司等，目前，已经有接近二十家的企业签订了协议，壳牌在我国的技术合作企业占了其2/3左右，我国逐渐开发和投入各种生产的设备装置，从合成氨生产发展到合成甲醇，再到合成氢气，其技术改造一般是在一些比较大型的化肥企业中进行的，均取得了良好的效果，目前像岳阳中石化壳牌煤气化有限公司、永城煤电有限责任公司、云南天安化工有限公司等单台气化炉连续运行时间可达140天。
壳牌煤气化装置合成气冷却器积灰原因分析及解决措施李圣君【摘要】以现役壳牌煤气化装置为例,从原料煤特性、激冷气量、振打器结构优化、十字架反吹设计等方面分析了合成气冷却器积灰问题的原因;提出了针对性的应对措施和改进方案;技改效果表明,合成气冷却器积灰问题的解决,使煤气化装置满负荷连续运行时间从30天提高到超过100天,吹灰装置获得国家专利授权。
%Taking the Shell gasification plant in service as an example, author has analyzed the reason of ash accumulation in synthetic gas cooler from aspects of raw material coal feature, quenching gas quantity, structure optimization of the tapper and reverse blowing of the cross support and so on ; has proposed the purposive countermeasure and improvement scheme ; technical reformation effect indicates that having solved the ash accumulation problem in the synthetic gas cooler makes continuously operating time with full load of the coal gasification plant increased from 30 days to more than 100 days, and moreover the national patent of the ash blowing device is awarded successfully.【期刊名称】《化肥设计》【年(卷),期】2012(050)004【总页数】2页(P40-41)【关键词】壳牌煤气化装置;合成气冷却器;积灰;原因;技术改造【作者】李圣君【作者单位】河南龙宇煤化工有限公司,河南永城476600【正文语种】中文【中图分类】TQ545doi:10.3696/j.issn.1004 －8901.2012.04.013河南龙宇煤化工有限公司50万t/a甲醇装置于2008年4月建成投产，其气头采用壳牌粉煤加压气化工艺，气化炉单炉投煤量为2 000 t/d。
壳牌气化炉合成气冷却器结垢分析作者：魏路乔来源：《中国化工贸易·上旬刊》2020年第01期摘要：近年来，随着现代化建设的发展，我国的科技发展也日新月异。
壳牌粉煤加压气化炉具有单台投煤量大，环境友好，碳转化率高，煤种适用广泛等优势，备受国内煤化工行业，发电行业推崇。
随着各个项目运行经验逐渐丰富，尤其掌握了配煤技术和苛刻的对煤种种稳定性要求，克服了烧嘴罩频繁泄露，飞灰过滤器滤芯损坏，合成气冷却器入口积灰，气化炉反应室堵渣等问题，连续运行百天，年累计运行三百天以上已达到常态化。
目前看来，合成冷却器结垢问题越来越突出，成为制约装置稳定，高负荷运行的最大制约因素。
从目前国内Shell气化炉运行情况来看，合成气冷却器积灰问题已经在神华、柳州、安庆、洞氮、大同等多个厂家中出现。
关键词：壳牌气化炉;合成气冷却器;结垢分析煤气化技术是现代煤化工发展的关键技术、龙头技术，其工艺一般包括原料单元、气化单元、合成气净化及渣水处理单元，其中，合成气初步净化单元主要功能为除去合成气中的灰分，以满足下游系统的工艺需求，因为若粗煤气含灰量过高，细灰吸附于下游CO变换催化剂表面，易造成催化剂活性下降、失活。
煤气化装置在工业运行中易出现洗涤塔出口合成气带水带灰、洗涤塔结垢、黑水管线堵塞、合成气含灰量增加等问题，煤气化用户及研究者針对不同问题采取了诸多改进措施并申请了相关专利，促进了煤气化合成气初步净化系统的优化升级。
1 概述煤炭中钾钠含量的升高，使飞灰的固化困难，增加飞灰的粘度。
结垢机理：热的飞灰颗粒因为固化不够，粘度增加，粘结在合成气冷却器换热管外壁上，导致换热效果变差。
垢层表面温度进一步升高，更多粘的飞灰将堆积在此，结垢层进一步增加。
煤粉和氧气进入气化炉反应室后发生转化和氧化反应，生成CO、H2并放出大量显热，出气化炉反应室的合成气温度在1500℃左右，在激冷段与激冷气压缩机K-1301来的200℃的合成气1.03：1混合，温度降低至900℃左右，并通过传输段、返回室后进入合成气冷却器。
壳牌气化炉合成气冷却器结垢分析高海庆发布时间：2021-10-11T06:59:34.589Z 来源：《中国科技人才》2021年第19期作者：高海庆[导读] 现阶段煤化工行业在经济发展大背景下也迎来了发展机遇，壳牌气化炉由于稳定性、安全性以及原料转化性较高备受各大煤化工企业的青睐。
但气化炉在连续运行上百天甚至近一年之后也会出现各种问题，合成气冷却器结垢就是主要问题之一。
冷却器结垢的形成原因有多种，操作人员应当及时采取有效措施进行预防。
大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司内蒙古锡林郭勒盟 027300摘要：现阶段煤化工行业在经济发展大背景下也迎来了发展机遇，壳牌气化炉由于稳定性、安全性以及原料转化性较高备受各大煤化工企业的青睐。
但气化炉在连续运行上百天甚至近一年之后也会出现各种问题，合成气冷却器结垢就是主要问题之一。
冷却器结垢的形成原因有多种，操作人员应当及时采取有效措施进行预防。
本文主要介绍气化炉合成气冷却器结垢的原因及解决措施。
关键词：壳牌气化炉；合成气冷却器结垢一、壳牌气化炉合成气冷却器简介气化炉的合成气冷却器整体呈水管式，与气化炉多数内件结构相同，都是膜式水冷壁结构，冷却器由四部分构成，分别是膜式水冷壁，多层环束管，环形空间以及承压壳体。
在进行冷却换热时，合成气会流经管之间，水蒸汽流经管内。
冷却器膜式壁长度较长，足以覆盖中压蒸汽过热器以及中压蒸发器两个部分。
在合成气冷却器膜式壁的中间一共设置了三组多层环管，合成气从上至下会按顺序经过中压过热器、中压蒸发器I、中压蒸发器Ⅱ。
由于这三组环管的受热面都是呈现圆筒形状，进行拆装时十分方便。
二、壳牌气化炉合成气冷却器结垢的主要原因（一）过水激冷时温度与灰融点温度接近在气化炉正常工作时，合成器的温度从激冷口到过热口会下降150度左右，若激冷时气温过高，或者激冷量不足会导致合成器的温度与灰熔点的温度接近，此时飞灰仍然有一定的粘性，就会附着在过压器的管壁中越积越多，久而久之就会形成结垢，换热效果较差。
第50卷第11期 辽 宁 化 工 Vol.50，No.11 2021年11月 Liaoning Chemical Industry November，2021收稿日期： 2021-08-18Shell 壳牌气化炉清灰装置常见问题及分析王钦华（河南龙宇煤化工有限公司， 河南 永城 476600）摘 要：介绍了壳牌气化炉清灰装置振打器的工作原理，对振打器常见故障、产生原因以及对气化炉运行的影响因素进行了分析，分享了振打装置产生故障后的处理经验，这些办法能够保证气化炉稳定长周期的运行。
关 键 词：壳牌气化炉；振打器；撞杆；砧板中图分类号：TQ545 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2021）11-1725-03河南龙宇煤化工有限公司一期年产50万t 煤制甲醇项目，气化装置壳牌气化炉清灰装置，采用的机械振打脉冲振动原理，振打器通过气缸提供动力源，通过气缸撞杆撞击振打器总成撞杆，振打器总成通过法兰连接在气化炉本体上，总成撞杆连接至气化炉内部水冷壁管线各部位，气缸的敲击传递至水冷壁处，产生脉冲振动，达到清除掉沉积在水冷壁管线上积灰的效果，针对振打器在运行过程中易出现的问题，经过认真研究分析，提出改进措施，有效降低清灰装置振打器的故障率，取得明显改造效果。
1 Shell 壳牌气化炉清灰振打装置简介壳牌气化炉属于干法进料气流床气化，干煤粉和氧气并流进入气化炉内瞬间爆燃，温度高达 1 600 ℃，并发生一系列化学反应，反应生成的炉渣在高温状态下呈液态，在重力的作用下向下流至气化炉底部的渣池中，被冷却水激冷成细渣排除系统。
反应生成的合成气及飞灰在气化炉反应室顶部锥形出口处与激冷气混合，混合后的合成气温度降至900 ℃，合成气及飞灰通过输气管段进入气体回流室（GRC）及合成气冷却器（SGC）；在此温度下的飞灰具有一定的黏结性，有可能会黏附在水冷壁管线上，少量的飞灰粘附会造成水冷壁换热效果的下降，大量的飞灰粘附会造成十字支撑及盘管的堵塞［1］，严重时造成气化炉的被迫停炉；为了预防停炉事故的发生，就是不仅在激冷管内的所有圆筒，而且在GRC 和合成气冷却器内的所有圆筒上装配气动振打器，这样，可以提供充分的加热面清理功能，至少每个单独的加热盘管分配一个振打器，合成气冷却器SGC 膜式壁清理装置共有14个振打器，均匀分布在整个膜式壁高度的7个平面内，GRC 膜式壁共有4个振打器，分布在2个平面内。
关于 LX-L 带水、带灰现象分析及部分处理措施摘要：气化炉长周期运行时出现合成气带水、气化炉液位计失真等情况时，其主要原因为运行期间合成气带灰导致气化炉内水汽分离空间减小，造成后续出现的激冷室内积渣严重，合成气带水严重，合成气管道内积灰文丘里压差增高等现象，针对以上情况做出原因分析及前期处理措施以对该情况进行缓解及延长运行周期关键词：LX-L激冷室积灰带水1.LX-L工艺介绍新疆和山巨力化工有限公司气化装置采用鲁西化工集团设计制造的粉煤加压气化装置，采用单烧嘴、水冷壁结构，LX-L粉煤气化工艺包括磨煤及干燥2150、粉煤加压及输送2160、粉煤气化及合成气洗涤2170、渣及灰水处理2180、气化公用工程2190单元；气化装置的规模为48000Nm3/h有效气（CO+H2），设计负荷60%-110%，年生产时间为8000小时。
装置物料平衡按产48000Nm3/h有效气（CO+H2）考虑。
产品的产量：有效气：48000 Nm3/h，粗合成气：117300 Nm3/h，LX-L运行期间出现问题较多，其中主要现象为合成气带水、带灰现象，很大程度上影响了气化炉的长周期运行。
1.合成气带水、带灰现象介绍LX-L在运行期间出现过合成气带水、带灰现象，起主要表显为以下几个方面：2.1文丘里压差上下波动较大，波动超过30KPa，原气化炉运行文丘里前后压差在130KPa左右，在合成气带水现场出现后上波动至170KPa左右，上下波动频繁，调节文丘里喷淋水流量效果不明显，在文丘里无明显堵塞情况下，文丘里压差波动大时气化炉带水现象的最直观的表现。
2.2合成气带灰会造成合成气管道内部积灰严重，造成合成气管道前后压差（气化炉出口与文丘里前压差增大），在我方气化炉运行期间曾出现合成气管道压差相差0.3MPa左右的压差，仅仅时合成气管道压差，系统压差（气化炉压力与洗涤塔出口压力差值）最高至0.45MPa，在气化炉检修期间切开合成气管道时发现，合成气管道堵塞严重，最严重地方剩余通道面积约为8*15cm（合成气管道为DN400）2.3气化炉液位下降明显，洗涤塔液位上涨明显，在合成气带水现象出现时发生比较明显现象，气化炉正常运行时黑水外排流量在210m3/h左右，洗涤塔外排约在40m3/h左右（因我方气化炉内积灰现象发生频繁，洗涤塔外排流量增加来缓解激冷室内积灰严重现象），带水情况出现时气化炉外排流量减少至180m3/h，洗涤塔外排流量增加至60m3/h。
壳牌气化炉渣屏结渣原因分析及对策摘要：本文先对Shell气化炉渣屏结渣现象及后果进行描述，然后对渣屏结渣过程和原因进行分析，并提出防止渣屏结渣的对策及改进建议，希望能为水富煤气化装置的长周期稳定运行提供一些技术参考。
关键词：气化炉；渣屏结渣；黏度1.工艺简介Shell气化炉采用以渣抗渣原理进行粉煤气化。
微米级的粉煤经煤烧嘴进入气化炉反应器燃烧生成粗煤气、飞灰、渣，其中粗煤气和飞灰从反应器顶部送入下游冷却、分离处理，而1350℃左右的熔渣在4个烧嘴离心旋流的作用下被甩到气化炉水冷壁上，沿水冷壁流至气化炉底部并由底部的渣口落入渣池淬冷。
渣口至渣池之间还设有渣屏、热裙水冷壁，用于冷却换热。
1.渣屏结渣现象及后果气化炉渣屏结渣是一个分阶段、累积的过程，因煤种变化或参数偏离，导致熔渣黏结在渣屏上，在重力作用下开始只是渣屏下部积累的钟乳石状的渣块坠落，一旦渣屏积渣达到一定厚度，就会在重力作用下整体坠落，导致破渣机、渣收集罐、排渣罐堵塞，严重时气化炉被迫停车或渣池液位高跳车。
渣屏一旦开始结渣，渣块就会在重力作用下间歇性的从渣屏上脱落。
脱落的渣块较大，落入渣池中很难淬裂，同时造成渣池液位波动，随后落入破渣机造成破渣机驱动油压波动。
此时若破渣机破渣门开度过大，较大渣块落入下游，又会造成收集罐、排渣罐出口堵塞。
1.渣屏结渣过程渣屏结渣由初始层和结渣层组成，其中初始层碳含量很高（将近70%）。
设计渣屏表面温度大于450℃，粉煤燃烧生成的一氧化碳在高硫、高铁的催化作用下还原生成碳纤维附着在渣屏表面形成初始层。
初始层的形成与天然气气化中焦的形成有些相似。
一旦形成初始渣层后，渣池上方的温度相对升高，离开渣口的渣流动性相对增强，在离心旋流力的作用下被甩到渣屏上附着形成结渣层。
结渣层随煤种的变化一层一层的累积，气化炉运行时间越长，结渣层越厚，最厚可以达到80mm左右。
最终在重力作用下先由渣屏下部脱落，然后整体垮落。
整个结渣过程可从破渣机油压和渣池液位波动趋势看出。
