氣化爐是煤化工裝置的核心和龍頭，決定了全系統裝置能否長周期、滿負荷、安全、穩(wěn)定地運行，也決定了產品的成本效益。中國化工報記者在調查中了解到，目前煤化工裝置運行的無論是干煤粉還是水煤漿煤氣化爐，單爐最長連續(xù)運行時間都達到了200多天,但各個類型爐型之間依舊有差別。同樣是水煤漿氣化爐（包含備用爐），有連續(xù)運行300多天的，也有連續(xù)運行550天的。業(yè)內專家指出，影響氣化爐長周期運行的是綜合因素，考量的是企業(yè)的綜合實力，企業(yè)應當著重在燒嘴精度、噴嘴與氣化爐流場結構、排渣系統的優(yōu)化設計，提高灰水系統運行周期和保持煤質穩(wěn)定上下功夫。

　　優(yōu)選噴嘴材料和處理工藝

　　噴嘴是氣化爐的核心設備，噴嘴使用壽命是決定氣化爐生產周期長短的關鍵因素，60%的氣化爐停車都與噴嘴有關。伊泰煤制油公司總經理劉尚利告訴記者，噴嘴壽命周期在100~150天，到時候必須停下來更換，噴嘴損壞會直接造成氣化反應氧碳比失調，使氣化爐進料紊亂，甚至引發(fā)超溫、過氧爆炸等嚴重事故。因此，除了噴嘴加工精度外，使用中的監(jiān)控和管理也非常重要的。

　　華東理工大學潔凈煤技術研究所周志杰副教授認為，提高噴嘴的壽命需要對其結構設計優(yōu)化，煤漿中的固體顆粒對噴嘴材料的磨損很大，應盡量降低煤漿流動速度，還要探索采用耐高溫、耐磨材料或者堆焊耐磨合金加熱處理工藝制造噴頭。

　　陜西鑫立噴嘴研制開發(fā)有限公司技術部部長胡戰(zhàn)卜則表示，燒嘴的運行與氧煤比、水煤漿流速等因素有關，要提高燒嘴及氣化爐穩(wěn)定運行周期，今后還應探索外氧氣流和水煤漿流的最佳角度結構設計，使噴射結構和角度更合理，達到最好的混合、霧化效果，使水煤漿反應充分，有效氣含量提高，煤渣含碳量降低。在運行中為保護燒嘴，有煤化工企業(yè)通過在燒嘴前端澆注保溫材料，使燒嘴盤管及外頭端部與爐內火焰有效隔離，爐內火焰不會直接對冷卻水盤管和外噴頭進行燒蝕，減少燒嘴外頭端部因受熱沖擊產生的龜裂，消除了冷卻水盤管和外頭角焊縫處受爐內高溫氣體的影響引起的熱應力損壞，延長了燒嘴使用周期，保障了氣化裝置的長周期穩(wěn)定運行。

　　重視掛渣機理基礎研究

　　神華寧煤集團煤化工公司烯烴公司總工程師黃斌向中國化工報記者介紹說，干煤粉氣流床要實現長周期、穩(wěn)定、高效運行，取決于煤粉輸送系統的穩(wěn)定性、噴嘴與氣化爐流場結構的匹配性以及排渣系統的優(yōu)化設計。多位業(yè)內人士向記者證實，由于氣化爐流場、排渣系統優(yōu)化設計問題，目前運行的粉煤氣化爐，部分所排細灰、煤渣的含碳量高達到6%。由于水冷壁爐是“以渣抗渣”，必須依靠掛在爐壁上的一層熔渣來保護水冷壁，才能使氣化爐長期運行。如果灰分含量太低，爐內掛渣不好，就起不到對爐壁的保護作用。在流場、排渣系統優(yōu)化設計不足的情況下，因為渣、灰引起爐子停車的煤化工裝置不在少數。

　　中石化寧波工程有限公司副總經理亢萬忠向記者進一步介紹說，目前業(yè)內普遍忽視氣化爐流場、水冷壁氣化爐掛渣機理等基礎研究，今后要做細致的掛渣模擬，使掛渣系統適應不同煤種、減少熱損失，提高設計水平。黃斌認為，掛渣模擬應當與現場試驗相結合，并通過現場試驗修正才能達到好的效果。黃斌指出，中國煤化工發(fā)展快，拿來主義多，氣化爐流場、水冷壁氣化爐掛渣機理等基礎研究薄弱，今后需要加大這方面研究的投入，邊使用邊改進。

　  多舉措�；宜�系統穩(wěn)運

　　氣化過程產生的粗煤氣內含有大量固體顆粒和雜質，在除塵、洗滌過程中，除塵、灰水系統不可避免會產生沉積、結垢，系統的設備、管道、閥門結垢堵塞和腐蝕，嚴重時需進行停車處理，這不僅制約氣化爐的運行，還會影響后續(xù)變換、低溫甲醇洗系統的運行。

　　像干法除塵的殼牌煤氣爐，積灰結垢在合成氣冷卻器入口被堵塞50%時才能發(fā)現，迫使裝置降負荷生產甚至非計劃停車。灰水系統目前除殼牌煤氣化爐外，所有運行的新型煤氣化爐基本都是文丘里洗滌器+激冷洗滌塔。

　　據華東理工大學潔凈煤技術研究所周志杰副教授介紹，從運行周期來說，因為水系統一直在洗氣排灰、排渣，即使噴嘴和耐火保溫材料都沒有問題，如果灰渣積累太多，灰水系統運行最多4個月就會出現結垢、堵塞、系統阻力增大等問題，裝置必須停車處理。周志杰建議，通過選用低灰分、低灰熔點、低硫氯的優(yōu)質煤，以及更換設備材料和工藝改進等措施，來緩解灰水系統的堵塞和腐蝕問題。

　　神華寧煤集團煤制油項目副總工程師李曉東認為，增加灰水系統的洗滌能力，可采用多因子分離、旋流分離等氣體除塵、洗滌等技術。中石化金陵石化原總工程師程祖山向記者介紹說，影響氣化爐除塵、洗滌系統穩(wěn)定運行的因素很復雜，與煤質、氣化方式、氣化溫度、水質等因素都有關系，在抗垢劑上下功夫也是個辦法。

　　加強選配穩(wěn)定原料煤質

　　中科合成油技術有限公司技術顧問唐宏青認為，原料煤質穩(wěn)定與否以及煤質的好與壞，對氣化爐長周期穩(wěn)定運行起很大作用。雖說粉煤加壓氣化爐氣化對原料煤有廣泛的適用性，理論上講什么煤都可以氣化，但氣化煤質的水分、揮發(fā)分、灰分、硫及灰熔融性、煤灰黏度等指標對氣化爐裝置的運行穩(wěn)定有著重要影響。如何選備原料煤、穩(wěn)定原料煤質是煤氣化生產的難題，這就需要準確檢測氣化煤的煤質指標，確定選煤配煤方案、制定穩(wěn)定煤質的措施，以保障煤氣化裝置的穩(wěn)定運行。中石化金陵石化原總工程師程祖山告訴記者，煤化工企業(yè)在配煤技術交流上不如中石化系統，中石化系統經常技術交流會，相互介紹經驗，共享改進成果。

　  全面科學考量運行周期

　　黃斌認為，影響煤氣化爐滿負荷、安全穩(wěn)定運行周期的因素很多，甚至一個閥門、一個焊縫都會引起裝置停車，因此氣化裝置運行周期考量的是一個煤化工企業(yè)的綜合實力。評價氣化爐周期不能看單爐一次運行時間的長短，而應當平均來看，如果一次運行時間長，而停產檢修的投入大，那么僅一次的長周期運行也就長就失去了意義。

　　周志杰也認為，不能過于追求單爐的運行周期。企業(yè)為保證連續(xù)氣化生產，將生產控制在一個安全的范圍內，需定期切換倒爐檢修，一開一備的氣化系統，單爐連續(xù)運行60天就切換；兩開一備的氣化系統，單爐連續(xù)運行75~80天就切換。因此，考察氣化爐滿負荷、安全穩(wěn)定運行周期，應當看一個企業(yè)氣化系統的連續(xù)運行時間，而不是僅看單爐的運行周期。

　　亢萬忠表示，通過備用爐，氣化裝置的備用系數和氣化的整體可用率會有提高，但要滿足長周期、滿負荷連續(xù)運行，并達到像石化裝置那樣3年一修，依舊有困難，還有很長的路要走。

　　中石化金陵石化原總工程師程祖山向記者表示，煤化工裝置比石化裝置技術密集度更高，涉及的技術種類也更多、更雜、更精細。大型煤化工發(fā)展迄今也就10年左右的時間，煤種認識、設備選型、操作經驗，以及氣化溫度等參數的控制、工藝掌握和人才培養(yǎng)都還有一個較長的過程。他認為，目前各種氣化爐都在運行，再過10年，真正綜合性能好的氣化爐才能顯現出來。

　　編者按：經過近十年的發(fā)展，我國煤化工裝置的安全、穩(wěn)定、滿負荷運行周期不斷延長。目前，運行中的煤氣化爐單爐最長連續(xù)運行時間已達到200多天。但隨著煤化工裝置規(guī)模的增大以及產業(yè)鏈的延長，裝置開車過程長、開停車損失大等問題開始顯現。為此，本版特推出《煤化工裝置長周期運行探索》系列報道，圍繞氣化爐、變換、低溫甲醇洗三個煤化工裝置的主要工序，分析影響裝置長周期運行的因素，探尋科學可行的思路和方法。