德士古煤气化合成气带水问题的分析与探讨.pdf

第3o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277527)

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、加大激冷室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入。
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：
l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
控制气化炉的液位)。
(2)合成气温度偏高，文丘里压差增大且波
动。
(3)洗涤塔液位升高，洗涤塔补水阀关小。
气化炉带水现象发生后的危害主要表现在以
下几个方面：
(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。
(2)气化炉带水后，由于气化炉激冷室内直
图1装置流程简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
入气化炉内后，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CO+rI2，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上的激冷水的水质，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统的黑水管线，影响闪蒸系统的正常操作。
1：3排出，经文丘里洗涤器去洗涤塔进一步洗涤除
尘后送变换工序。洗涤塔的补充水来自3路：一3气化炉合成气带水过程的分析
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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l正常生产时水平衡表(／h)
管以后，由于下降管内壁四周分布着激冷水形成
的液膜，合成气与激冷水并流下行的过程即发生
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。
合成气离开下降管后，在下降管与上升管的环隙
问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30／lI，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50／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25／lI。
能，又落回到环晾的液层中；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
中。‘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，

一种气、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