一种熔渣气化炉热模试验方法
【专利说明】-种膝渣气化炉热模试验方法
[0001]
技术领域： 本发明设及到烙渣气化炉，尤其是设及到一种烙渣气化炉热模试验方法。
【背景技术】
[0002] 在我国，W生产清洁能源和可替代石油化工产品的新型煤化工产业，作为国家最 大发展战略，正面临着良好的机遇。进入21世纪W后，国际原油价格大幅攀升，而我国的资 源分布情况又属富煤缺油少气型，基于此，国内煤化工行业得到前所未有的大发展，煤气化 作为煤化工的龙头技术，伴随着煤化工的快速发展，近十年来，煤气化技术也取得了突飞猛 进的发展。然而目前还没有一套完善的，可行的烙渣气化炉热模试验方法。
[0003] 中国专利申请号为200910012471. 3的一种高炉烙渣煤气化系统及方法，包括烙 渣气化炉、喷煤系统、煤气收集装置和炉渣收集装置；烙渣气化炉设有炉渣进口、炉渣出口、 煤气出口和隔墙；煤气出口连接煤气收集装置，炉渣出口设有挡板；炉渣出口连接炉渣收 集装置。方法为：将高炉烙渣经渣流沟由炉渣进口放入烙渣气化炉中；将煤粉和气化剂通 过喷枪喷吹到烙渣气化炉内，通过调节挡板的高度控制炉渣出口的烙渣流出速度，其虽然 在一定程度上减少了能耗，但不适用于较大颗粒的煤渣，也不能读出发生过程中的相关参 数。
【发明内容】
[0004] 本发明目的主要是为了解决如下技术问题： (1)考察气化炉溢流式渣池、水冷壁及耐火材料在高溫条件下是否能长时间稳定运行， 探索渣池及水冷壁的冷却管内适宜水流量，摸索耐火材料厚度与其冷热面溫度变化之间的 联系。
[0005] (2)考察气化炉溢流式渣池的溢流口大小是否合适，摸索渣池内各层物料组成及 回旋区的粒度组成。
[0006] 本发明是运样实现的，一种烙渣气化炉热模试验方法，包括如下步骤： 步骤1.试验原料化验； 步骤2.热模装置冷态试验； 步骤3.热模装置的点火； 步骤4.热模装置操作条件的调整； 步骤5.热模装置热态试验； 步骤6.在试验快结束时，通入氮气进行突然停炉，对回旋区反应物进行筛分测定粒度 分布，同时取样进行工业分析； 步骤7.试验结束后，待溢流式渣池内的液渣冷却后，对固态渣进行分层取样，并测定 其组成，同时，观察激冷室底部是否有未反应煤，取样进行工业分析； 步骤8.试验结束后，观察气化炉冷却壁及渣池内侧耐火材料的受损情况，对其进行拍 照取样，分析其受损原因。
[0007] 所述的步骤2中热模装置冷态试验包括如下步骤： 1) 试验前，在气化炉激冷室底部安装摄像头及光源，封闭激冷室底部，打开气化炉煤气 出口阀； 2) 试验过程中，保持入炉最大空气量250NmVh，待入炉空气量稳定后，往气化炉煤仓中 加入10-20kg煤，打开气化炉煤仓下部阀口，将煤仓内煤加入气化炉内； 3) 从电脑视频上关注是否有煤从气化炉渣池溢流口掉入激冷室，掉煤现象不严重时， 记下入炉空气压力及炉内压力； 4) 重复往炉内加相同质量的煤，观察气化炉溢流口状态，并记下入炉煤累计质量、入炉 空气压力及炉内压力。
[000引所述的步骤3中热模装置的点火包括如下步骤： 1) 在试验前，用木板盖住气化炉渣池溢流口； 2) 用准备好的稀料及棉纱将木炭在炉外引燃，待木炭全部燃烧后，从气化炉人孔将其 倒入气化炉内； 3) 加入准备好的木炭及原煤，往气化炉内通空气，空气量控制在IONm3A,封住气化炉 人孔； 4) 从气化炉喷嘴旁的窥视孔观察炉内燃烧情况，并且密切注视耐火材料受热面的溫度 显示及出口溫度显示，从原料仓中慢慢往炉内加煤，同时加大入炉空气量；当耐火材料受热 面显示溫度达到l000°C时，往气化炉内加满煤，同时将入炉空气量调到试验值，开始试验数 据的采集。
[0009] 所述的步骤5中热模装置热态试验包括：溢流式渣池和水冷壁的冷却管内最佳水 流量的确定、耐火材料厚度与其冷热面溫度变化关系的确定、反应出口气体成分测定及整 体能量的衡算。
[0010] 所述的溢流式渣池及水冷壁的冷却管内适宜水流量确定包括如下步骤： 1) 在试验前后分别测定一次冷却壁内衬耐火材料厚度，根据理论计算，预设冷却壁冷 却管内的水流量为9m3A，0.化测定一次冷却管的进出口冷却水溫度、内衬耐火材料的冷热 面溫度及冷却壁的冷热面溫度，已知耐材传热系数及水与管壁间对流传热系数，验证理论 计算的正确性； 2) 通过调节冷却壁冷却管内的水流量，可W将冷却水的进出口溫差保持在5°C，从而 可W得到冷却水的合适流量，并且通过计算可W反推出耐火材料受热面溫度。
[0011] 本发明通过反复试验，发现了热模装置在运行过程中存在的技术问题，并加W解 决，大大提高了烙渣气化炉的开发效率。
【附图说明】
[0012] 图1是本发明分析项目列表； 图2是本发明数据记录项目列表； 图3是本发明热模试验工艺参数统计表I; 图4是本发明热模试验工艺参数统计表II; 图5是本发明热模试验出口气全分析数据表； 图6是本发明冷态试验数据记录表。
【具体实施方式】
[0013]本次试验选用原煤作为反应物料，原煤的具体煤质数据如下表所示： 表1-1工业分析
表1-2元素分析
表1-3热稳定'生/% 表1-4灰烙融性/"C 表1-5灰烙融性/"C 试验准备 (1) 试验所用原煤的准备，包括破碎、筛分； 试验所用原煤，粒径为6~18mm; (2) 试验需准备2瓶氮气； (3) 准备筛分所用的筛子，孔径为2mm、6mm及13mm; (4) 准备试验所需的木炭、棉纱、稀料。
[0014]试验安排 (1)热模装置冷态试验 试验前，在激冷室底部安装摄像头及光源，封闭激冷室底部，打开煤气出口阀。试验过 程中，保持入炉最大空气量即250NmVh，待入炉空气量稳定后，往煤仓中加入15kg煤，打开 煤仓下部阀口，将煤仓内煤加入炉内，同时从电脑视频上关注是否有煤从渣池溢流口掉入 激冷室。如果掉煤现象不严重，记下此时的入炉空气压力及炉内压力。如此间歇不断往炉 内加煤，每次加煤量为15kg，观察溢流口状态，并记下入炉煤质量(累计量)、入炉空气压力 及炉内压力。
[0015] (2)热模装置点火 在试验前，用木板盖住渣池溢流口。用准备的稀料及棉纱将木炭在炉外引燃，同时再准 备一部分木炭及原煤，待木炭全部燃烧后，从人孔将其倒入炉内，并且加入准备好的木炭及 原煤，接着往炉内通空气，空气量可控制在IONm3A,同时封住人孔。从喷嘴旁的窥视孔观 察炉内燃烧情况，并且密切注视耐火材料受热面的溫度显示及出口溫度显示，待两溫度逐 渐升高后，从原料仓中慢慢往炉内加煤，同时加大入炉空气量。当耐火材料受热面显示溫度 达到1000°C时，往炉内加满煤，同时将入炉空气量调到试验值，开始试验数据采集，填写图 1-6所述的表格。
[0016] (3)热模装置操作条件确定。
[0017] 热模装置的主要反应介质为空气及原煤(或焦炭)，发生的主要反应如下： 探織^0? 娜 ①W原煤作为反应物料，入炉空气溫度为20(TC，入炉空气量为250NmVh，计算得消耗 原煤量为42. 53kg/h，产生烙渣量为3. 68kg/h。
[0018] 经过耐火材料垫高后的溢流式渣池容积为： (3. 14*0. 2142-3. 14*0. 1452)*0. 106/5=0. 001649m" 已知液渣密度为2500kg/m3,则渣池开始溢流所需的最少液渣量为 0. 001649*2500=4. ^kg,折算到所需的原煤量为47. 6化g 则从试验开始至渣池产生溢流所需的最少时间为4. 12/3. 68=1. 12h ②W原煤为反应介质，对热模装置的试验过程进行能量平衡计算： 带入热量： i已知入炉空气量为250NmVh，空气溫度为200°C(473. 15K)，空气比热容为1. 03KJ/ 化g*K),则空气带入显热为 250*1000/22. 4巧9/1000*473. 15*1. 03=157734. 3kJ/h ii原煤燃烧放出的热量为 250*0. 21*1000/22. 4*393. 5=922265. 63kJ/h 则试验过程中总共带入热量为157734. 3+922265. 63=1079999. 9kJ/h 带走热量： ii