摘 要：介绍Shell粉煤气化工艺中飞灰的形成过程及其特性，对煤灰的熔融性进行探析并提出稳定气化炉运行的操作建议。煤灰的熔融特性不仅与灰的成分有关，还与燃烧过程中灰中各成分之间的相互作用有关。灰熔融性温度主要取决于煤中的矿物组成、其氧化物的成分和配比及燃烧气氛等。
关键词：Shell粉煤气化；煤灰；熔融；结垢
Shell粉煤气化炉相对其他的炉型有碳转化率高、煤种适应广、有效气比高、环境污染小等优势，最近几年得到国内化肥、甲醇、发电行业的推崇。但由于运行经验少，设计上还有不完善之处，造成现已开车的多套装置运行周期短，经济效益受到影响。各生产厂通过技术改造、经验交流，陆续解决了像飞灰过滤器滤芯损毁、烧嘴罩烧蚀、激冷气压缩机故障等诸多问题。目前来看，合成气冷却器积灰结垢、排渣口堵塞问题愈来愈突出，成为制约长周期运行的最大障碍。深入理解影响原料煤灰分熔融性的因素，控制煤灰成分，避免结垢堵渣，是各家壳牌炉用户亟待解决的问题。
带压的煤粉、氧气和水蒸气通过4个径向均布的煤烧嘴进入气化炉反应室，在1500～1700℃的环境里发生化学反应，生成合成气、炉渣和飞灰。炉渣在与水冷壁接触时，最先靠近的部分因温度低而固化，附在水冷壁上形成固化渣层。附在固化渣层外的炉渣因温度高呈液态，在重力作用下向下流至气化炉底部的渣池，被水淬激成细小的颗粒排出。合成气携带部分质量较轻的炉渣液滴，在气化炉顶锥出口，经与200℃的激冷气混合，合成气温度降至900℃，这部分炉渣液滴固化成飞灰。通过输气导管和合成气冷却器进一步冷却，合成气温度降至340℃左右，进入下一工序进一步去除飞灰。
1 煤灰熔融性
煤灰熔融性是煤灰在高温下达到熔融状态的温度，主要包括4个温度值：变形温度(DT)、软化温度(ST)、半球温度(HT)和流动温度(FT)。在Shell粉煤气化炉设计中，采用FT作为灰熔融性温度，以保证灰渣能以熔融状排出。煤灰的熔融特性不仅与灰的成分有关，还与燃烧过程中灰中各成分之间的相互作用有关。灰熔融性温度主要取决于煤中的矿物组成、其氧化物的成分和配比及燃烧气氛等。为了实现控制煤灰熔融性温度的目的，以适应液态排渣方式的粉煤气化反应、扩大煤种的适用范围，对其进行深入研究显得尤为重要。
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