德士古煤气化合成气带水问题的分析与探讨

第30卷化肥工业第3期德士古煤气化合成气带水问题的分析与探讨丁振伟王伟(山东兖矿鲁南化肥厂水煤浆气化国家工程研究中心滕州27752)摘要分析了德士古气化炉合成气带水的原因及其对稳定生产的影响,并提出了通过降低热流强度、扩大上升管直径、加大激冷宣液面上部分离空间及在气化炉合成气出口管线上设置气水分离器的改进措施关键词合成气带水德士古分析探讨气化炉是德士古水煤浆加压气化装置的核心路是由文丘里加入的高压灰水;另两路是冷凝液,设备,分为燃烧室和激冷室两部分。上部为燃烧分别由洗涤塔的塔盘和洗涤塔液位调节阀加人。室,内衬3层耐火材料;下部为激冷室,内有激冷出洗涤塔的水去闪蒸系统处理或作为气化炉激冷环、下降管、上升管和折流挡板等主要部件。我们环上的激冷水,气化炉的排放水去闪蒸系统处理。在生产操作过程中时常会发生激冷室的合成气带水问题,本文就此问题进行分析和探讨。2气化炉带水时的现象与危害气化炉带水时,系统将出现以下异常现象:1装置流程(1)气化炉的液位下降,去闪蒸系统的黑水工艺流程如图1所示。调节阀自动关小(本装置用出气化炉的排水量来高压灰水控制气化炉的液位)。水煤浆合成气去变换系统(2)合成气温度偏高,文丘里压差增大且波气化炉冷及液合成气乓里(3)洗涤塔液位升高洗涤塔补水阀关小。液位调节匈气化炉带水现象发生后的危害主要表现在以敌冷水去激冷环洗涤塔下几个方面:去闪燕系统(1)气化炉液位持续下降,有时需减负荷生产,影响装置的生产强度。灰渣去额斗冼涤塔循环泵去闪系统(2)气化炉带水后,由于气化炉激玲室内直田1装置流程筒图接接受自气化炉燃烧室来的熔渣、飞灰,系统内水加压的水煤浆和氧气经过特制的工艺喷嘴喷质较差,大量灰份随着合成气夹带的水到达洗涤人气化炉内后,水煤浆被雾化成细小的颗粒,与氧塔内,影响了洗涤塔的水质,也影响了出塔合成气在炉内1300-1400℃的高温下发生氧化一还气的清洁程度。原反应,产生煤气(主要成份是C0+H2,也称为合(3)由于洗涤塔液位升高操作不稳有时会成气),同时生成少量熔渣。合成气与熔渣出气化引发洗涤塔带水而影响后工序的正常操作。炉燃烧室后在下降管的引导下进入到气化炉激冷4)洗涤塔水质的恶化影响了气化炉激冷环室液面以下熔渣被冷却固化后沉降到气化炉激的激冷水的水质长期运行会加剧气化炉激冷冷室底部经锁斗收集后排出;合成气被冷却并吸环结垢。收了饱和蒸汽后出下降管,沿下降管与上升管之(5)由于气化炉黑水向闪蒸系统的排放量减间的环隙鼓泡上升,离开上升管后被激冷室顶部少,黑水中的灰渣成份增加,容易堵塞气化炉去闪的折流挡板阻挡折流后由气化炉激冷室合成气出蒸系中国煤化工的正常操作口排出,经文丘里洗涤器去洗涤塔进一步洗涤除CNMHG尘后送变换工序。洗涤塔的补充水来自3路3气化炉合成气带水过程的分析第30卷化肥工业第3期合成气通过燃烧室的渣口进入激冷环和下降表1正常生产时水平衡表{m3/h管以后,由于下降管内壁四周分布着激冷水形成气化炉洗涤塔的液膜,合成气与激冷水并流下行的过程即发生补充水90激冷水)30高压灰水)了传热传质过程,合成气被冷却,激冷水被加热部分激冷水蒸发成为饱和蒸汽进入到合成气中。35(去闪蒸9(激冷水)排出水合成气离开下降管后,在下降管与上升管的环隙30(转化为蒸汽)20(去闪森)间穿越激冷室水液层鼓泡上升,在此过程中由于气体流速较快,合成气在溢出激冷室液面时要夹塔的冷凝液补充水减至30m3/h,这时合成气实际带部分水。夹带出的水有4种运动形式:一部分带出气化炉的水量为50m2/h,比正常时增加了随合成气在环隙上升的过程中由于没有足够的功25m3/h能,又落回到环隙的液层中;一部分撞击到上升管从传热传质的角度考虑,在激冷室内,合成气的内壁和下降管的外壁上以液膜的形式流回到液与激冷水之间的传热属于两相流的沸腾传热过层中;一部分在离开上升管后经过激冷室上部的程。根据流体沸腾传热理论,其过程将随热流强折流板时,被分离沉降到激冷室液面上;一部分最度的增加而发生传热机理的转变,即当热流强度终随合成气被带出气化炉,经文丘里进入洗涤塔增加到某一临界值时,传热过程将由高效的泡核沸腾转变为低效的膜状沸腾,此时气相中将夹带由于合成气在激冷室液层中穿行的过程属于大量的水沫。由于水沫的密度比液体的密度小,种气、液分散系而且存在着传热传质的过程,使得气体夹带液体所需要的能量大大降低,可以比较复杂。现从2个方面进行讨论:(1)借鉴气在气体流速并不太大的情况下而发生大量带水现流输送的理论,从气体流速的角度来考虑;(2)合象。这一理论可以成功地解释当气化炉带水时加成气夹带的小水滴虽然不属于气流输送中的固体大气化炉的排水量后,气化炉的液位不但不下降颗粒,但是有许多相似之处,因为液体的密度与反而会升高。这是因为排水量加大后,激冷室内固体的密度非常接近而与输送介质合成气的密度激冷水的滞留时间相对缩短了,激冷水的温度也却相差甚远,这一点与气流床的情况很相似。另就降低了,即降低了合成气与激冷水之间的热流外小液滴作为一个质点在液面上运动时,同样受强度,使传热过程从膜状沸腾转变为泡核沸腾气到气体的推动力和自身重力的作用,这也与气流相中不再有大量水沫出现,于是合成气带出的水床中的固体颗粒相同。合成气中夹带的小液滴要量就减少激冷室的液位上升。以流化状态被带出气化炉时,也应有一个带出速度的问题。4解决合成气带水问题的应对措施鲁南化肥厂装置现在的生产强度为合成气量解决合成气带水问题可以试着从以下几个方40000m3/h(标态),由激冷水气化产生的面着手考虑。饱和蒸汽量为合成气的1.4倍,两者总气量为(1)扩大上升管的直径,加大上升管与下降96000m3/h(标态),换算成气化炉操作状态管之间的环形通道的面积降低气体的流速减弱(265MPa,480K)下气量为5688m3/h,合1.58合成气对液相的冲击降低夹带水的动能,从源头m3/s激冷室下降管与上升管环隙的面积为上遏制合成气带水的问题。由于气化炉上升管采0391m2,则合成气在下降管与上升管环隙中的用螺栓紧固的方式组装到气化炉激冷室中更换流速为404m/s,远大于相对于3mm液滴的带出起来比较方便改造费用也较低所以该方案特别速度231m/s,所以合成气带水的量很大适用于运行装置的技术改造。在装置满负荷正常生产时,气化炉、洗涤塔的(2)加大气化炉激冷室的结构尽寸,增大激水平衡如表1所示。冷室中国煤化工的夹带水返回由表1可知,在正常生产时,气化炉合成气带到气CNMHG本流速相同的情水量约在25m3h,而当气化炉严重带水时,洗涤况下,气体夹带水的动昵基本相同,其分离空间第30卷化肥工业第3期大,夹带水回流到液面中的比例就多,这一方案已(4)加大气化炉激冷水的供应量和排出量在生产中得到了验证。在发生气化炉严重带水降低激冷室内激冷水的温度,降低合成气与激冷时,用降低气化炉液位的办法,相对增加了气化炉水间两相流沸腾传热的热流强度,减少水沫的生激冷室液面上的分离空间,对于减轻气化炉带水成。但这需要加大洗涤塔循环泵的功率和闪蒸系的效果非常明显。但气化炉要维持正常液位运统的黑水处理负荷,使整个系统的水平衡发生改行,所以激冷室的结构尺寸要加大,所以这种方案只适用于新装置的设计。(3)在气化炉合成气出口管线上加一气水分5结语离器,分离出的水依靠位差再流回到气化炉激冷气化炉合成气带水的问题对气化系统稳定运室中。该方案不仅有利于消除气化炉带水问题行的危害很大。气化炉合成气带水的主要原因是而且还可以减轻气化炉激冷室对激冷水量的需求系统热负荷过高产生水沫和激冷室内气体流速过压力同时还可以减少一定的动力消耗而且对于高,通过降低热流强度和扩大上升管直径、加大激改善洗涤塔水质激冷水水质、减少合成气带水、冷室液面上部分离空间以及在气化炉合成气出口稳定气化炉和洗涤塔的操作都非常有利,是一个管线上设置气水分离器可以从不同的侧面解决气理想的改造方案。化炉带水问题。·(收稿日期2002-12-16)P办办4办心新乡市中原轴瓦厂我厂是生产“超世牌”巴氏合金轴瓦的专业厂家,主要产品有:L33、HB、H2、H223、M230、4M8(3)4M2(9)4M20、4M25、4M40(50)6M40(50)6M32、M73、4H8(1)、4M16、6MD20等各种型号压缩机、循环机、冷冻机、铜液泵的主轴瓦、连杆瓦、连杆衬套,并且翻新各种型号压缩机的十字头体、活塞、风机轴瓦、电机轴瓦,也可根据用户需求生产各种非标轴瓦。我厂的宗旨是:质量第一、信誉至上、交货及时、价格合理,我们以真诚的热情欢迎新老用户来人、来电、来函联系。法人:李兴如联系人:李永超李永成电话:(0373)8424192传真:(0373)8424手机:138037377181360373746013613734680厂址:河南省封丘县留光工业区邮45314开户行:河南省封丘县工行帐中国煤化工53CNMHG