王培+郝煒

摘 要 文章分析了水煤漿氣化爐合成氣帶水的原因、產(chǎn)生的現(xiàn)象和造成的一系列問(wèn)題，并對(duì)合成氣帶水問(wèn)題進(jìn)行

討論。

關(guān)鍵詞 合成氣；帶水；分析

中圖分類號(hào)：TQ545 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）13-0197-02

在水煤漿氣化裝置運(yùn)行過(guò)程中，合成氣帶水是經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題。合成氣在氣化爐激冷室內(nèi)經(jīng)過(guò)洗滌、冷卻、分離，將洗滌冷卻水帶出氣化爐，再經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離器、水洗塔洗滌冷卻后，會(huì)造成氣化爐液位低，水洗塔液位高，而且會(huì)導(dǎo)致洗滌冷卻水隨合成氣一起帶入后系統(tǒng)變換工段，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成變換催化劑損壞。本文將對(duì)合成氣帶水問(wèn)題進(jìn)行分析。

1 合成氣工藝流程簡(jiǎn)述

水煤漿（濃度約60%）和氧氣（純度99.6%）經(jīng)過(guò)對(duì)置式四噴嘴進(jìn)入氣化爐內(nèi)，水煤漿被霧化裂解，和氧氣在氣化爐內(nèi)發(fā)生氣化反應(yīng)，在高溫（1300℃）下迅速反應(yīng)生成主要成分為CO+H2的合成氣，同時(shí)生成少量的熔渣、還有未完全反應(yīng)的碳。合成氣、熔渣及未完全反應(yīng)的碳出氣化爐燃燒室后，沿著下降管向下進(jìn)入氣化爐激冷室液面下，由于下降管內(nèi)壁的四周分布著激冷水形成的水膜，合成氣與激冷水并流下降的過(guò)程中發(fā)生了傳熱過(guò)程，合成氣被冷卻，部分激冷水蒸發(fā)成為飽和水蒸氣，進(jìn)入合成氣成為氣相組分。合成氣在激冷室液位以下以鼓泡的形式進(jìn)行洗滌和冷卻，冷卻后的氣體進(jìn)入激冷室上部分離空間，經(jīng)四層泡破條除去部分氣體夾帶的液態(tài)和固體顆粒后，經(jīng)合成氣出口管線出氣化爐。熔渣在激冷室的水中被冷卻固化沉降到激冷室底部，通過(guò)靜態(tài)破渣器破碎后，被鎖斗循環(huán)水夾帶入鎖斗，定期排入渣池，未完全反應(yīng)的懸浮在黑水中的碳顆粒，隨黑水到灰水處理系統(tǒng)。合成氣再進(jìn)入混合器與黑水循環(huán)泵來(lái)的黑水混合，使合成氣夾帶的固體顆粒完全潤(rùn)濕后，進(jìn)入旋風(fēng)分離器，氣相中的大部分細(xì)灰進(jìn)入液相，隨黑水從旋風(fēng)分離器排出，進(jìn)入灰水處理系統(tǒng)。出旋風(fēng)分離器的合成氣進(jìn)入水洗塔中下部，合成氣向上穿過(guò)塔板，與塔中部加入的高溫?zé)崴退喜考尤雭?lái)自變換工段的變換冷凝液逆流直接接觸，洗滌剩余的固體顆粒，同時(shí)伴隨著合成氣減溫、相變及灰水升溫的過(guò)程，合成氣在水洗塔頂部經(jīng)過(guò)除沫器除去夾帶在氣體中的霧沫后，送往變換工段。水洗塔下部出水分兩路，一路含固量較低的洗滌黑水經(jīng)黑水循環(huán)泵加壓后，分別進(jìn)入氣化爐激冷環(huán)作激冷水和混合器作潤(rùn)濕水，另一路黑水從水洗塔底部排出進(jìn)入灰水處理系統(tǒng)。

2 合成氣帶水的現(xiàn)象和原因

2.1 帶水現(xiàn)象

1）氣化爐激冷室的液位逐漸下降，為保證氣化爐液位，氣化爐底部黑水量減少，去閃蒸系統(tǒng)的閥門會(huì)關(guān)小，因?yàn)槿ラW蒸系統(tǒng)的黑水流量是和氣化爐激冷室的液位相關(guān)聯(lián)。

2）氣化爐激冷室的黑水大量帶入旋風(fēng)分離器和水洗塔，旋風(fēng)分離器和水洗塔的液位會(huì)升高，水洗塔液位長(zhǎng)時(shí)間居高不下，水洗塔補(bǔ)水閥會(huì)關(guān)小。

3）水洗塔出口合成氣流量增大，溫度偏高。

4）后系統(tǒng)壓力波動(dòng)大，氣化壓力不穩(wěn)定，影響氣化爐正常的工藝指標(biāo)和操作。

2.2 帶水的原因

1）氣化爐操作溫度高，未加大激冷水流量，合成氣在激冷室洗滌后，較正常溫度偏高，會(huì)引起氣化爐液位下降。

2）氣化系統(tǒng)生產(chǎn)負(fù)荷大，燃燒室溫度高，熱負(fù)荷高，造成氣化爐激冷室?guī)?/p>

3）激冷室液位過(guò)高，或水洗塔長(zhǎng)時(shí)間高液位操作，都會(huì)引起合成氣帶水。

4）后系統(tǒng)壓力波動(dòng)大，會(huì)造成水洗塔出口合成氣量波動(dòng)增大，合成氣溫度不穩(wěn)定，水氣比增大。

5）氣化爐激冷水的水質(zhì)因長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行變差，激冷水經(jīng)激冷環(huán)后分布不均，影響激冷室內(nèi)的換熱效果，會(huì)引起合成氣帶水。

6）其他原因?qū)е潞铣蓺鈳?，例如黑水閥門動(dòng)作卡、不到位，流量計(jì)計(jì)量不準(zhǔn)；這些問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致操作人員難以判斷裝置的實(shí)際運(yùn)行情況，操作不當(dāng)會(huì)造成合成氣帶水。

3 合成氣帶水的危害

合成氣帶水后，對(duì)氣化系統(tǒng)有危害，同時(shí)對(duì)后系統(tǒng)也有危害，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1）氣化爐合成氣帶水后，液位持續(xù)下降，液位比較低，加大激冷水量，也很難保證液位，就需要降低負(fù)荷，影響生產(chǎn)強(qiáng)度。

2）關(guān)小氣化爐底部黑水量，氣化爐入閃蒸系統(tǒng)的黑水量就會(huì)減少，黑水中灰渣成分增加，容易堵塞氣化爐去閃蒸系統(tǒng)的黑水管線，影響閃蒸系統(tǒng)操作的穩(wěn)定。

3）氣化爐帶水后，激冷室內(nèi)的黑水被帶入旋風(fēng)分離器和水洗塔，旋風(fēng)分離器和水洗塔內(nèi)的含灰量會(huì)增大，會(huì)影響出水洗塔合成氣的清潔度，同時(shí)會(huì)影響黑水循環(huán)泵入氣化爐的激冷水的水質(zhì)，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)加劇激冷環(huán)的結(jié)垢[1]。

4）水洗塔持續(xù)高液位，有時(shí)會(huì)引發(fā)合成氣洗滌帶水，影響后系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

5）氣化系統(tǒng)帶水嚴(yán)重時(shí)，部分黑水進(jìn)入氣相當(dāng)中，合成氣含灰量和含水量增加，帶入后系統(tǒng)，造成系統(tǒng)壓力波動(dòng)，同時(shí)會(huì)影響變換爐內(nèi)的觸媒使用壽命。

4 合成氣帶水問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施

因公司現(xiàn)有的裝置設(shè)備已經(jīng)定型，所以僅從工藝的角度，解決合成氣帶水的問(wèn)題，可以考慮以下幾個(gè)方面。

1）在氣化爐發(fā)生帶水時(shí)，用降低氣化爐液位的辦法，相對(duì)增加了氣化爐激冷室液面上方的分離空間，可以解決氣化爐帶水的問(wèn)題，先適當(dāng)降低激冷室液位，再逐步提高液位到正常值，穩(wěn)定氣化爐液位。

2）加大氣化爐激冷水的供應(yīng)量，降低激冷水的溫度，保證激冷水的質(zhì)量，以降低系統(tǒng)的熱流強(qiáng)度，減少水沫的產(chǎn)生，同時(shí)保證氣化爐底部一定量的黑水出水量，以防止氣化爐帶水。

3）適當(dāng)降低氣化爐的操作溫度。在氣化爐操作中，爐溫的控制相當(dāng)重要，維持較高的爐溫，對(duì)氣化反應(yīng)有利，有效氣體成分高。但是爐溫升高，激冷水中飽和水蒸氣也多，氣量增大，會(huì)引起帶水，因此爐溫應(yīng)控制在高于灰熔點(diǎn)50℃～100℃左右[2]。

4）穩(wěn)定水洗塔液位，水洗塔液位較高時(shí)，加大水洗塔底部黑水排放量，盡量穩(wěn)定水洗塔洗滌水量，可稍微減少下塔補(bǔ)水量。

5）合成氣帶水嚴(yán)重時(shí)，適當(dāng)降低系統(tǒng)生產(chǎn)負(fù)荷。正常操作時(shí)，要穩(wěn)定系統(tǒng)負(fù)荷，少加減負(fù)荷，調(diào)節(jié)幅度不宜過(guò)快，這樣能穩(wěn)定系統(tǒng)長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，也能防止合成氣帶水。

6）穩(wěn)定系統(tǒng)壓力。后系統(tǒng)壓力波動(dòng)時(shí)，應(yīng)盡量穩(wěn)定氣化操作壓力，可防止氣化爐帶水。

7）保證鎖斗系統(tǒng)的正常運(yùn)行，避免激冷室液相含固量增大，影響合成氣的含灰量和含水量。

5 結(jié)束語(yǔ)

合成氣帶水的問(wèn)題主要因素是氣體流速大，系統(tǒng)的熱負(fù)荷高，氣化爐、水洗塔液位高，氣化爐溫度高，氧壓及系統(tǒng)壓力波動(dòng)，激冷水系統(tǒng)水質(zhì)差等。對(duì)合成氣帶水原因有理性的認(rèn)識(shí)，能及時(shí)正確的采取防范措施，減少了因帶水問(wèn)題導(dǎo)致的停車及對(duì)設(shè)備管道的檢修，從而使氣化爐安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]丁振偉，王偉.德士古煤氣化爐合成氣帶水問(wèn)題分析與探討[J].中氮肥，2003（03）：25-27.

[2]朱冬梅.水煤漿加壓氣化爐帶水原因分析及應(yīng)對(duì)措施[J].化肥設(shè)計(jì)，2002，06（2）：32-34.endprint