振打除灰在煤气化工艺中的研究与应用现状

振打除灰在煤气化工艺中的研究与应用现状

马学成

山东铁雄新沙能源有限公司

摘要：煤气化是洁净煤技术领域的关键技术和洁净煤的转化利用方法。它在中国能源战略中占有重要地位以煤为原料的煤气炉与传统的燃煤锅炉一样，也存在积灰的问题。煤气炉的除尘和传统锅炉的除尘有很大的区别，传统的锅炉除尘技术不能很好地应用于煤气炉的除尘。振打除灰是一种气体炉的除灰技术，具有很好的除灰效果。本文对几种现有锅炉除尘方法进行了比较分析，总结了气化炉振打过程中灰中和的研究结果。

关键词：振打除尘；煤气化工艺；现状分析；研究应用

前言

煤气化装置生产运行过程中，煤气化炉加热管路、回气室入口管、合成气冷却器筒壁、一次、二次蒸发器筒传热面容易积灰，影响传热为了使合成气冷却器出口处的工艺气温度保持在控制值以下，有必要撞击在相应工艺条件下容易积聚的设备，清除积聚的灰，以提高传热效果，达到生产目标。

一、振打装置的工作原理

干粉煤气化油改煤项目下的煤气化炉中使用的灰剪装置是煤气化装置正常运行的关键因素。该装置由气动执行器和机械振打器组成。气缸本身—甚至用于振打装置中—被集成到安装在气缸背面的两个五路控制阀中。气动控制阀可连接内管，具有电源接口和控制空气接口。电源接口连接至0.35Mpa压缩气体，当控制气体源接收到0.8s气体脉冲信号时，气缸完成振打脉冲行程，自动返回准备状态，等待下一个气体脉冲。当PLC或PLC启动并从主系统收到DCS启动指令时，PLC会按照既定程序向振打装置发送脉冲信号，该信号会从电磁阀转换为空气脉冲信号所驱动的振打装置，从而使每个振打装置都能进行有序的振打

根据SCGP煤气炉关键设备技术规程的要求，32台振打器由放置在现场不同表面6个电柜中的32个电磁阀控制，以实现除灰、改善传热效果和稳定生产的目标。该方法要求远程DCS控制振打装置的启动和关闭，但出于安全考虑，必须在控制室PLC机柜操作面板上确认远程开关，才能启动和关闭整个控制系统。同时，根据工艺对象的特点，可以实现减振器的自动、手动操作模式，不干扰自动操作模式的操作，可以在操作面板上手动控制减振器。

三、振打除灰研究现状

1.静电除尘中的振打研究

在电除尘器清除灰方面，对振打筛的类型、振打器的布置、振打时间和频率进行了研究。研究结果加深了对振打除尘的理论认识，为煤气炉振打除尘提供了参考。对不同类型的振打筛进行了试验研究，以提高称重的振打效率。结果表明，如果涡轮振打筛产生的能量是活塞振打筛的两倍，则不可能振打整个筛，存在明显的灰色死角。活塞振打筛子产生的振打更加均匀，筛子清洗得更好。为了避免静电除尘器振打产生的二次尘埃问题，从间歇缸结构工艺入手，研究了振打时间、位置和强度对除尘效果的影响，提出了一个基于实验设计方法的振打过程优化方案。为了优化电厂除尘器的共振周期，从电动除尘器阳极板的振打特性出发，研究了除尘效果评价标准和故障检测分析方法，并研究了其使用期限通过正交试验，电场的三个正序被称为因子a、b和C3，每一个都使用三级振打，给出了三个振打板的最佳振打周期，并应用于鹤壁发电厂。

2.气化炉中的振打研究

振打时间和振打装置布置控制等因素直接影响除尘效率。为了解决锅炉振打时除尘效率低下的问题，分析了锅炉冷壁振打方式，计算了弹簧锤的冲击强度，结果表明，选择刚度较高的弹簧可缩短操作时间，并能充分激发武汉工程大学研究小组对冷水墙冲击过程及结构响应进行了大量研究。为了研究底板飞灰颗粒下落的影响因素，在单摆实验平台的基础上观察了飞灰颗粒的振打过程。发现飞灰下落存在分层现象和阶段性现象:分层现象是指积灰可分为三层:浮灰层、主层和粘附层；相位现象是三层粒子不同时落下浮动灰色层先落下，然后是宿主层，最后是附着层。他们提出并界定了有效最小冲击强度的调频概念，即使飞灰颗粒释放到板块上的最小冲击强度，这表明撞击时积聚的灰质突然增加，相应的冲击效应是突然增加时的有效最小冲击强度这一概念为研究高温、高压和环流等实际条件下的灰处理提供了一些思路和研究方法。

振打除尘装置运行时，频繁的相互冲击可能损坏冲击杆，影响减振器的运行效率和寿命。针对这一问题，对机械冲击进行了研究，建立了减振器活塞杆与冲击杆之间纵向冲击的理论模型，并对冲击过程中的位移、速度、应力和冲击持续时间进行了分析他们发现传动杆轴与传动装置凸台连接失败的主要原因是冲击杆与传动杆的轴向角度。增强功能有助于防止应力过度集中，从而延长驱动程序的寿命直至设计范围。结果表明弹簧夹紧力对疲劳强度影响不大，优化振打冲击时间可以提高结构的疲劳强度。

四、振打除灰在煤气化技术中的应用

气化炉和蒸汽锅炉在工作状态和工艺上存在很大差异，这决定了气化炉除尘方法有一定的局限性。由于在中国煤炭气化市场上，壳牌炉在用户比例和炉型规模上都有一定优势。以壳牌煤气炉为例，讨论了煤气炉除尘的特殊特点。与熔炼灰混合的野生气体注入放射性废物池与南风炉，经与废池中的冷壁进行热交换后，熔炼的废物落入废物池底部的池中进行处置；但是，在与冷壁进行热交换后，原料合成气体被冷却，并从合成气体的输出中流出。为了提高相同体积下的热交换效果，放射性废物锅炉通常采用双通道冷水壁设计，从而使放射性废物锅炉内的热交换面积更大，热交换管道更多，通道更小合成气体和灰颗粒以辐射通量的形式进入失热锅炉，在辐射通量区周围形成回流区。当尘埃粒子进入返回区时，飞灰粒子附着于冷水冷壁的可能性增加，导致灰堆积。在辐射锅炉冷却部分，合成空气压力较大，温度较高，蒸汽从灰中吹出来，由于压力不足，不能在高温下工作，受到限制。此外，蒸汽灰声波灰也受到压力的限制，这使得清除高粘度灰尘变得困难。除了灰脉冲气体外，合成气体中还有其他成分，高能气体是容易引起气体爆炸的易燃和爆炸性气体，需要安装严格的防护装置。

振打除尘是指结合振打和声波去除粉尘，从而在一定程度上消除松散的灰尘、低粘度的灰尘和高粘度的灰尘。简单、安全可靠的控制、低安装成本、长生命周期和低应用程序能耗。浅灰连续性好，不会有太多瞬时灰尘会影响风扇对于一个通道的废热锅炉，气流方向与灰尘沉降方向一致，这更有利于清除灰。与此同时，它避免向合成气体中添加额外的成分，不影响正常过程。对于不同工艺和炉型的粉尘，可通过改变输入信号实现目标振打和除尘来调整频率。

结束语

综上所述，作为世界上最大的煤炭生产国和消费国，中国是最大的煤炭气化国家和煤炭气化技术的最大进口国。在建设创新型国家的发展时期，在现代煤炭气化和石油化工技术迅速应用和发展的关键时刻，中国必须创新、发展和应用自主煤炭气化技术。震动灰处理具有简化、可靠性、智能控制、能效和安全性等优点，并在煤气炉炉灰领域得到应用和推广，从而在一定程度上提高了气化炉运行的安全性和经济性。当前，在中国石油化工蓬勃发展的背景下，在煤气炉打除灰是非常有益的，迫切需要结合理论研究和实际应用促进共同发展。

参考文献：

[1]玉奇，段志广，沈小炎．Shell气化炉合成气冷却器积灰原因及应对策略[J]．化肥设计，2009，47(4)：22-25．

[2]刘霞，田原宁，乔英云．国内外气流床煤气化技术发展概述[J]．化工进展，2010，29(s2)：120-124．

[3]汀西昌昱实业有限公司．几种煤气化工艺对比及技术经济分析[C]∥全国中氮情报协作组技术交流会．成都：中氮肥，2012．

[4]张超．航天炉粉煤加压气化装置渣口压差高的原凶分析及处理[J]．氮肥与合成气，2018，46(9)：27-31．

[5]王乐深，唐安汀，张万红，等．对加压气流床气化炉现存问题及原冈的探讨[J]．煤炭技术，2017，36(5)：272-275．

[6]谷国富．锅炉蒸汽吹灰、声波吹灰和燃气高能脉冲吹灰的技术经济比较[J]．应用能源技术，2004(1)：18-21．