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《德士古煤氣化爐合成氣帶水問題分析與探討》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、德士古煤氣化爐合成氣帶水問題分析與探討丁振偉，王偉(兗礦魯南化肥廠，山東滕州)2003-05-16???氣化爐是德士古水煤漿加壓氣化裝置的核心設備，它包括燃燒室和激冷室兩部分，上部為燃燒室，內(nèi)襯三層耐火材料；下部為激冷室，內(nèi)有激冷環(huán)、下降管、上升管和折流擋板等主要部件。生產(chǎn)操作過程中時常發(fā)生激冷室合成氣帶水問題。本文我們將對氣化爐帶水的問題進行分析和探討。1?裝置流程簡述???加壓的水煤漿和氧氣經(jīng)過特制的工藝噴嘴噴入氣化爐內(nèi)后，水煤漿被高效霧化成細小的顆粒，與氧氣在爐內(nèi)1300～1400℃的高溫下發(fā)生復雜的氧化一還原反應產(chǎn)生煤氣，其主要成分為CO十
2、H2，我們稱為合成氣；同時生成少量熔渣。合成氣與熔渣出氣化爐燃燒室后，在下降管的引導下，進入到氣化爐激冷室液面下，在此熔渣被冷卻固化后沉降到氣化爐激冷室錐底，經(jīng)鎖斗收集后排出；合成氣被冷卻并吸收飽和水蒸氣后出下降管，沿下降管與上升管之間的環(huán)隙鼓泡上升，離開上升管后被激冷室頂部的折流擋板折流，由激冷室合成氣出口排出，經(jīng)文丘里洗滌器去洗滌塔進一步洗滌除塵后，送變換工序。洗滌塔的補充水有三路：一路是高壓灰水，由文丘里加入；另兩路為冷凝液，分別由洗滌塔的塔盤和洗滌塔液位調(diào)節(jié)閥加入。出洗滌塔的水有兩路，一路是去閃蒸處理的排放水；一路是去氣化爐激冷環(huán)上的激冷水
3、，為氣化爐的補水。2?氣化爐帶水時的現(xiàn)象與危害2.1?異?，F(xiàn)象???(1)氣化爐的液位下降，氣化爐去閃蒸的黑水調(diào)節(jié)閥自動關小(本裝置用出氣化爐的排水量來控制氣化爐的液位)。???(2)合成氣溫度偏高，文丘里壓差增大并出現(xiàn)波動。???(3)洗滌塔液位升高，洗滌塔補水閥關小。2.2?對系統(tǒng)的危害???(1)氣化爐液位持續(xù)下降會導致減負荷生產(chǎn)，影響裝置的生產(chǎn)強度。???(2)氣化爐帶水后，由于激冷室內(nèi)直接接受自氣化爐燃燒室來的熔渣、飛灰，系統(tǒng)內(nèi)水質(zhì)較差，大量灰分會隨合成氣夾帶的水到達洗滌塔內(nèi)，影響洗滌塔水質(zhì)，也影響出塔合成氣清潔度。???(3)洗滌塔液位
4、升高，操作不穩(wěn)，有時會引發(fā)洗滌塔帶水，影響后工序運行。???(4)洗滌塔水質(zhì)惡化，影響自洗滌塔抽取供氣化爐激冷環(huán)激冷水的水質(zhì)，長期運行會加劇氣化爐激冷環(huán)結垢問題，并最終導致停車處理。???(5)由于氣化爐黑水向閃蒸系統(tǒng)的排放量減少，黑水中的灰渣成分增加，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)的正常操作。3?氣化爐合成氣帶水過程分析???合成氣通過燃燒室的渣口進入到激冷環(huán)和下降管后，由于下降管內(nèi)壁四周分布著激冷水形成的液膜，合成氣與激冷水在并流下行的過程中即發(fā)生了傳熱、傳質(zhì)過程，部分激冷水蒸發(fā)成為飽和水蒸氣進入合成氣成為氣相組分，合成氣離開
5、下降管后，在下降管與上升管的環(huán)隙間穿越激冷室水液層鼓泡上升。在合成氣鼓泡上升的過程中，由于氣體流速較快，合成氣在溢出激冷室液面時會夾帶部分水液，這些夾帶的水液，一部分在隨合成氣經(jīng)環(huán)隙上升的過程中，由于沒有足夠的功能，又落回到環(huán)隙的液層中；一部分撞擊到上升管的內(nèi)壁和下降管的外壁上，以液膜的形式流回到液層中；還有一部分在離開上升管后流經(jīng)激冷室上部的折流板時，被分離沉降到激冷室液面上；只有一部分最終隨合成氣帶出氣化爐，經(jīng)文丘里進入洗滌塔中。4?帶水問題討論4.1?從氣體流速的角度???合成氣帶出的小水滴與氣流輸送中的固體顆粒有許多相似之處，液體的密度與固
6、體的密度非常接近而與輸送介質(zhì)合成氣的密度卻相差甚遠，這一點與氣流床的情況很相似；另外小液滴作為一個質(zhì)點在液面上運動時，受到氣體的推動力和自身重力這兩個力的作用，合成氣中夾帶的小液滴要以流化狀態(tài)被帶出氣化爐，有一個帶出速度的問題。我們以合成氣夾帶直徑3mm的小液滴為例來計算，其帶出速度為2.31m／s，以魯南裝置現(xiàn)在的生產(chǎn)強度，合成氣量為40000m3／h，加上由激冷水氣化產(chǎn)生的飽和水蒸氣量(為合成氣的1.4倍)，總氣量為96000m3／h，換算成氣化爐操作工況下的氣量為5688.8m3／h，即1.58m3／s，激冷室下降管與上升管環(huán)隙的面積為0.3
7、91m2，因此實際合成氣在下降管與上升管環(huán)隙中的流速為4.04m／s，遠大于φ3mm液滴的帶出速度2.31m／s。可見，氣化爐合成氣帶水的量是很大的，這一點，我們在實際操作中深有體會。魯南裝置正常滿負荷生產(chǎn)時，氣化爐合成氣帶水量大約在25m3／h，而在氣化爐嚴重帶水時，合成氣實際帶入氣化爐的水量為50m3／h，比正常時增加了25m3／h，對系統(tǒng)的水平衡產(chǎn)生了嚴重的威脅。4.2?從傳熱、傳質(zhì)角度???在激冷室內(nèi)，合成氣與激冷水之間的傳熱過程屬于兩相流的沸騰傳熱過程，根據(jù)流體沸騰傳熱理論，其過程將隨熱流強度的增加而發(fā)生傳熱機理的轉(zhuǎn)變，即；當熱流強度增加
8、到某一臨界值時，傳熱過程將由高效的泡核沸騰轉(zhuǎn)變?yōu)榈托У哪罘序v，此時氣相中夾帶大量的水沫。由于水沫的密度比液體的密度大大降
