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德士古气化炉带水原因及措施作者/来源:聂成元,朱冬梅(兖矿鲁南化肥厂,山东滕州277527)日期:2001-6-161气化炉带水的现象及危害 气化炉带水可分为两种:一种是由气化炉来的合成气进入洗涤塔后,由于温度降低,在洗涤塔内冷凝;另一种是气化炉操作异常时,合成气夹带的水团,沿合成气管线进入洗涤塔。前者带水是正常的,量极少,后者是不正常的,量大。本文讨论的是后者带水。 1.1气化炉带水现象 (1)气化炉液位急剧下降,激冷水浴不能形成,不能维持正常的气化炉操作; (2)气化炉底部出水量剧减,逐渐降为零,激冷室水夹带在合成气流中,带入洗涤塔; (3)洗涤塔液位居高不下,洗涤塔补水量逐步降为零,水系统失调; (4)出洗涤塔温度偏高,合成气量偏高,这是由于气化炉液位降低,高温合成气通过激冷水浴时间短,导致换热量少而引起的; (5)文丘里压差变大,且波动频繁。 1.2气化炉带水的危害 (1)气化炉带水导致气化系统水平衡的破坏,洗涤塔液位居高不下,系统无法补水,灰水罐液位剧降。带水严重时,会迫使气化炉停车。 (2)洗涤塔液位过高,就会引起后工序变换系统带水,水淹变换催化剂,不仅导致后工序停车,而且使催化剂失活。 (3)由于气化炉带水改变了黑水中灰渣颗粒的沉降过程,含有大量灰渣颗粒的黑水进入闪蒸系统,使整个水系统的含固量大大增加,加速设备及管道的磨损,增加结垢、堵塞的可能性,不仅影响系统安全、稳定、长周期运行,而且大大增加维修费用,使产品成本上升。 (4)由于气化炉带水,操作环境恶劣,使气化炉不能维持高负荷生产,单炉生产能力下降,影响整个合成氨系统经济运行。 2气化炉带水原因分析 由燃烧室出来的高温合成气,沿下降管高速进入激冷水浴中,饱和了大量水汽后沿上升管上升,在高速气流作用下,激冷室的液体呈膨胀状,下降管液位较低,而上升管液位较高,气流经过下降管后沿上升管与下降管间的空隙迅速上升,将液体迅速包围、分散,使液体分散成众多大小不均的液滴,并使其获得了一定速度随气流上升,此时液面上鼓,当气体流速波动剧烈时,还会出现环流现象,气流夹带大量水团上升,但夹带的液滴和水团由于自重还有一个沉降过程,当气流夹带液滴的速度大于液滴和水团的沉降速度时,即: 气速+液团速度>液团的沉降速度 气化炉带水现象就发生了。随着液体环流的增强,带水逐渐严重,形成惯性带水后,大量水团及液滴被气流带入洗涤塔,使洗涤塔液位居高不下,无法补水。当然气化炉正常运行时,气流夹带过饱和水汽入洗涤塔后冷凝时,不足引起带水。导致气化炉带水主要有以下因素。 2.1气速 当气化炉高负荷运行,或者炉温控制偏高时,均能使气化炉发气量迅速增大,从而使气速增大,气流对液体分散作用加强,液体环流现象加剧,这样就导致了带水。 2.2负荷 由于生产的需要,气化炉基本处在高负荷状态(为原设计负荷的140%左右运行,压力、温度较高,气量也相应大,但气流通过的间隙未改变,气速的增加也会使气化炉带水;在低负荷时,虽未形成剧烈的环境,气流分散的液滴速度大于液滴沉降的速度,仍会使气化炉带水。另外,负荷增减频率快及调节幅度过大也会引起带水。 2.3液位 气速一定,若气化炉液位控制较高,气流通过激冷水浴的时间长,气流对液体的分散作用就会加剧,环流现象加强,从而导致了气化炉带水。因此,高负荷生产中,气化炉的液位不可控制过高,否则极易引起带水。 2.4炉温 气化炉操作中,炉温的控制相当关键。维持较高炉温,对气化反应,气化炉的发气量、碳转化率等是有利的。但是,炉温偏高,在激冷水浴中饱和的水蒸气也多,气量增大,气速也就相应增大,同样也会引起带水。 2.5压力 压力过高,会使合成气的气速增加,压力波动也会引起带水。 3预防气化炉带水的措施 3.1炉温控制 炉温一般根据煤浆灰熔点的高低来确认。根据我厂的生产实践证明,炉温控制在高于灰熔点100℃左右,对气化反应最为有利,而且也可避免气化炉带水。 3.2负荷调节 为使系统经济运行,气化炉均在高负荷状态下运行,但是,不能超出气化炉设计负荷太多。根据我厂长期实践,维持在设计负荷的130%为宜。高负荷运行时,尽可能少加减负荷。而且,调节幅度不宜过大,这不仅能防止气化炉带水,而且对系统长周期、稳定运行也有好处。 3.3液位控制 由于气化炉超设计负荷运行,气化炉液位不可控制太高,以减少气体通过的时间,降低气体对液体的分散作用,而且,处理带水时,可适当降低液位,破坏生成的环流。待带水得到控制后,再逐步提高液位,但液位控制不可过低,过低会改变渣的沉降过程,增加黑水的含固量,而且也会使气化炉停车。 3.4氧压及系统压力 应保持氧压及系统压力稳定,不可过高,稳定的氧压及系统压力对防止气化炉带水是有利的; 3.5气化炉底部出水量 气化炉底部出水量的高低是判断气化炉是否带水的一个重要标志,当气化炉出水量减为