水煤漿氣化爐合成氣帶水問(wèn)題分析及應對措施

Feb.2013化肥設計第51卷第1期56Chemical Fertilizer Design2013年2月水媒漿氣化爐合成氣帶水問(wèn)題分析及應對措施朱春鵬↓,王曉娟',姚曉虹,徐宏偉,徐永萍2,何先標(1西北化工研究院陜西西安71007;2浙江豐登化工股份有限公司,浙江蘭溪321103)摘要:介紹了水煤漿氣化爐激冷室的內部結構和工藝過(guò)程;分析了氣化爐合成氣帶水的原因及其對裝置運行的危害;采取了調節氧煤比、優(yōu)化激冷室結構和激冷環(huán)結構以及在氣化爐合成氣出口管道增設氣液分離器等技改措施,有效避免了合成氣帶水。關(guān)鍵詞:水煤漿氣化爐;激冷室;合成氣帶水;原因分析;應對措施doi:10.3969/j.isn.1004-8901.2013.01.020中圖分類(lèi)號:TQ545文獻標識碼:B文章編號:1004-8901(2013)01-0056-02Analysis on Problem of Water Entrained in Synthetic Gas of Water Coal Slurry Gasifier and Its countermeasuresZHU Chun-peng, WANG Xiao-juan, YAO Xiao-hong, XU Hong- wei, XU Yong-ping. HE Xian-biao(1. North-West Chemical Engineering Research Institute, Xi'an Shanxi 710077 China2. Zhejiang Fengdeng Chemical Engineering Stock Company Ltd, Lanxi Zhejiang 321103 Chinabstract: Author has introduced the intermal structure and process flow for the quenching chamber of the Texico gasifier; has analyzed the reason forwater entrained in synthetic gas of gasifier and its harm to operation of plant, technical reformation measures have been adopted, for example, adjustingoxygen/ coal ratio, optimizing the struetures for both quenching chamber and quenching ring, as well as adding gas iquid separator at the synthetic gasoutlet pipeline of gasifier and so on, it is effective to avoid the water entrained in the synthetic gasKey words: wter coal slurry gasifier; querchamber; water entrained in synthetic gas; reason analysis; countermeasuredoi:10.3969/j.issn.1004-8901.2013.01合成氣帶水問(wèn)題嚴重制約著(zhù)煤氣化裝置的穩定與激冷水并流下行的過(guò)程中即發(fā)生了傳熱傳質(zhì),高運行。合成氣帶水是指合成氣在激冷室內經(jīng)冷卻分溫合成氣通過(guò)對流和輻射將熱量傳給水膜,水膜的離的過(guò)程中將大量液態(tài)水帶出氣化爐。合成氣帶水水蒸發(fā)成為飽和蒸汽進(jìn)入到合成氣中。為了使下可造成洗滌塔液位過(guò)髙,導致洗滌塔的水和合成氣一降管內壁水膜保持一定的厚度,防止下降管被燒起進(jìn)入后系統的變換爐,造成變換系統停車(chē)。為有效壞,在實(shí)際運行過(guò)程中必須保證一定得激冷水量控制合成氣帶水,筆者從激冷室的內部結構及工藝原即使在氣化爐烘爐條件下,d2800m的氣化爐激理入手,分析合成氣帶水的危害,找出合成氣帶水原冷水量不能小于60th,b3200mm的氣化爐激冷水因,并提出相應的應對措施,與同行交流。量不能小于120th,氣化爐正常運行時(shí)的激冷水量1氣化爐激冷室工藝過(guò)程約為烘爐時(shí)的2倍以上。高溫的合成氣和灰渣經(jīng)過(guò)下降管換熱后進(jìn)入合成氣夾帶氣化原料中未轉化組分和部分灰激冷室水浴,灰渣被冷卻固化逐漸沉到激冷室底部形成的液態(tài)熔渣一起并流進(jìn)入氣化爐下部的激冷并間歇排出。合成氣在一定壓力作用下進(jìn)入激冷室。激冷水與出氣化爐渣口的高溫氣流接觸,部分室水浴,經(jīng)過(guò)初步冷卻洗滌后溢出激冷室水面,其激冷水被汽化,粗煤氣和夾帶的固體及熔渣被淬中絕大部分合成氣會(huì )經(jīng)上升管的喇叭口收集后進(jìn)冷、降溫。被淬冷固化的熔渣沉入氣化爐底部水人下降管與上升管之間的環(huán)隙。合成氣在溢出激浴。激冷水由氣化爐管口進(jìn)入激冷環(huán),并經(jīng)激冷環(huán)冷室液面時(shí)會(huì )夾帶部分液態(tài)水液態(tài)水的運動(dòng)形式分配均勻后由激冷環(huán)環(huán)形槽流出,在下降管內壁形YH中國煤化工成圓周方向旋轉的水膜。旋轉的水膜在下降管內大學(xué)化工機械專(zhuān)03年畢業(yè)于西北CNMHG化工領(lǐng)域煤氣化壁分布均勻,對激冷室內的換熱也更充分。合成氣相關(guān)技術(shù)的研究第1期朱春鵬等水煤漿氣化爐合成氣帶水問(wèn)題分析及應對措施57通常有3種:①合成氣所攜帶的液態(tài)水在上升管與下響。激冷室的液位較高時(shí),氣體穿出液體表面所需降管之間的環(huán)隙上升過(guò)程中,需要克服重力及阻力,要的有效行程增加,使得氣體與液體間相互作用的上升的液態(tài)水動(dòng)能不斷減少,最終回落到激冷室液時(shí)間增加,液體的波動(dòng)加劇,容易產(chǎn)生更多的氣泡面;②合成氣中夾帶的液態(tài)水在上升過(guò)程中不斷與下和液滴。同時(shí),激冷室液位較高,相當于減少了激降管、上升管、折流板及激冷室內壁碰撞后回流到激冷室內分離空間。較低的激冷室液位有利于減少冷室液面;③合成氣所攜帶液態(tài)水逃逸出氣化爐1。合成氣帶水,但是液位過(guò)低會(huì )引起氣化爐聯(lián)鎖停2合成氣帶水的危害車(chē),液位高會(huì )使粗合成氣中容易帶水,所以要求將激冷室液位控制在一定的范圍內。通常正常液位目前,在氣化裝置實(shí)際運行過(guò)程中,氣化合成控制在35%~4%之間。氣帶水已嚴重影響裝置的穩定運行(4)其他因素導致合成氣帶水。例如經(jīng)常會(huì )出(1)氣化爐的運行負荷未達到裝置的設計運行現流量計計量不準以及閥門(mén)閥位不準等現象,這些負荷,但是激冷水的補給量和氣化黑水的排水量已問(wèn)題都會(huì )導致操作人員難以判斷裝置的實(shí)際運行經(jīng)超出設計值,造成激冷室液位偏低,基本維持在情況,操作不當就會(huì )造成合成氣帶水。另外,氣化30%-35%之間。帶水嚴重時(shí),氣化爐液位持續下?tīng)t的激冷水水質(zhì)變化、激冷環(huán)的結構形式和下降管降,過(guò)低液位最終導致系統跳車(chē)。的水膜分布情況等都會(huì )影響激冷室內的換熱效果,(2)在補水量很小的情況下,洗滌塔液位明顯也會(huì )引起合成氣帶水。偏高經(jīng)常在60%以上。由于洗滌塔液位升高操4應對措施作不穩定,有時(shí)引發(fā)洗滌塔帶水而影響后續工段的正常操作;同時(shí)洗滌塔的水質(zhì)變化也會(huì )導致激冷環(huán)(1)調節氧煤比。針對氣化爐熱負荷過(guò)大的結垢,影響與合成氣的換熱效果,進(jìn)而也會(huì )影響合情況,可以考慮降低氧煤比,控制好爐溫,同時(shí)加成氣帶水。大入爐激冷水流量,加大氣化爐黑水的排水量,盡(3)合成氣帶水會(huì )導致氣化灰水向閃蒸系統排快帶走氣化爐過(guò)多的熱量?？捎行Э刂坪铣蓺鈳Х帕繙p少,黑水中的灰分增加,容易堵塞氣化去閃水,并能控制好液位。蒸系統的黑水管線(xiàn),影響閃蒸系統的正常運行,從(2)改造冷激室。針對激冷室內氣體流速較高,而導致返回系統的灰水水質(zhì)進(jìn)一步惡化?？赡軘y帶大量液態(tài)水的問(wèn)題,可采取加大氣化爐激冷室的結構尺寸,增加下降管及上升管之間的環(huán)隙尺3合成氣帶水原因分析寸,可降低氣體的流速,讓更多的夾帶水返回到氣化針對上述氣化爐合成氣帶水的問(wèn)題,從以下4激冷室的水浴中。在改造設備時(shí),考慮到設備改造個(gè)方面分析其原因的難易程度,通過(guò)擴大上升管的直徑可有效降低合成氣的流速,減少合成氣的帶水。在氣化爐的設計過(guò)程(1)氣化爐熱負荷大。如果氣化爐熱負荷較大傳熱過(guò)程由高效的泡核沸騰轉變?yōu)榈托У哪罘序v中,可考慮擴大激冷室和相關(guān)內件的尺寸,從而加大合成氣中就有可能夾帶更多的水沫,造成合成氣攜帶激冷室液面上部的分離空間,但增加氣化爐激冷室的長(cháng)度會(huì )較多的增加氣化爐的制造成本。液態(tài)水增多。此外,灰水系統返回的灰水含固量增高,進(jìn)入激冷室的激冷水水質(zhì)變差,也可能會(huì )影響激(3)增設氣液分離器。在氣化爐合成氣出口管道增設氣液分離器,可以減少合成氣的帶液,減輕冷室的換熱效果,從而導致合成氣帶水。文丘里洗滌器劇烈震動(dòng)。(2)合成氣在激冷室內的氣體流速對其攜帶液體量的影響。通過(guò)相關(guān)的模擬計算發(fā)現,如果增大4)加大激冷水量和排水量。氣化爐帶水時(shí)會(huì )引起氣化爐液位下降較快,可通過(guò)加大激冷水量下降管內的合成氣流速(相當于增加合成氣的產(chǎn)和排水量的辦法控制好液位。同時(shí)也可適當降低量),下降管內的液面高度會(huì )有所下降,合成氣對液氣化爐負荷,先將氣化爐的液位控制好,等到裝置面的沖擊力有所加強,同時(shí)也增加了合成氣夾帶水穩定運行了,再慢慢提高負荷的動(dòng)能,合成氣在脫離水面時(shí)帶液量會(huì )增大。合成參考文獻氣進(jìn)一步上升進(jìn)入下降管及上升管之間環(huán)隙,如果(1王偉德士古氣化爐激冷室內部工藝過(guò)程的分析(門(mén).全國煤氣流速過(guò)高,會(huì )使合成氣攜帶液體動(dòng)能增加,有可能化技術(shù)通訊中國煤化工使這部分液體被帶出氣化爐。2]張希海,徐H壞原因分析及技CNMHG(3)氣化爐激冷室液位控制對合成氣帶水的影收稿日期:2012-903