Texaco 煤气化炉带水问题的分析与探讨

第41卷第8期V01.41 ,No.82012年8月Contemporary Chemical IndustryAugust, 2012Texaco煤气化炉带水问题的分析与探讨安晓熙'，曹月梅“(1.山东中海科技工程咨询有限公司，山东济南250013; 2. 兖矿峄山化工有限公司，山东邹城273500 )摘要:介绍了Texaco煤气化工艺流程，针对Texaco煤气化炉在实际生产情况下出现的带水现象、危害、原因进行了全面的分析与探讨,提出了预防气化炉带水的处理措施，从而有利于Texaco煤气化炉长周期安全稳定运行。关键词: Texaco煤气化炉;带水;处理措施中图分类号: TQ 541文献标识码: A .文章编号: 1671-0460 ( 2012 ) 08-0850-04Analysis and Discussion ofEntraining Water Problem of Texaco Coal GasifierAN Xiao-xi'，CAO Yue-mei21. Shandong Zhonghai Science and Technology Engineering Consulting Co，Ltd., Shandong Ji' nan 250013, China;2. Yankuang Yishan Chemical Co.Ltd., Shandong Zoucheng 273500, China)Abstract: The process flow of Texaco coal gasification technology was introduced,Texaco coal gasifier in actual production was analyzed and discussed, including phenomenon of entraining water,hazards and reasons; and some measures were put forward, which can ensure long period safe and stable operation ofthe gasifier.Key words: Texaco coal gasifier; Entraining water; Treatment measuresTexaco煤气化工艺是目前应用范围最广、工艺度，气体被冷却到该压力下的饱和蒸汽温度后从水成熟的气流床气化技术，具有原料选择范围宽、浴内沿下降管和上升管的环隙空间均匀鼓泡上升气化强度大、碳转化率高、粗煤气质量好、、环境出激冷室，通过文丘里管进人碳洗塔进-一步增湿除污染小等特点，同时操作灵活性好，连续操作周期尘，最后离开气化系统;水煤气中夹带的熔渣冷却不断加长，但是在实际生产过程中气化炉带水现象固化后沉积到激冷室底部通过锁斗收集周期性排是一个普遍存在的问题，即加入的激冷水远大于合出系统。气化炉激冷室中黑水和碳洗塔中洗涤黑水成气饱和水蒸气带出和排出黑水的总量,但气化炉经过四级闪蒸处理回收热量后进入澄清槽进行沉的液位仍无法维持，随着负荷由低向高增加，气化降，清水溢流至灰水槽最终返回系统循环利用，含炉液位急剧下降，带水现象越趋严重，严重影响装渣黑水进行细渣过滤处理。置的稳定运行，常常迫使装置减负荷运行，而且时刻存在跳车的可能，严重影响正常的工业生产。2气化炉带 水现象与危害2.1 带水现象1工艺流程简述(1)气化炉液位下降，激冷水浴平衡破坏，Texaco煤气化工艺流程示意图如图1所示。水不能维持正常的气化炉操作;煤浆和来自空分的氧气通过工艺烧嘴进行混合、雾(2 )激冷室内的水被合成气夹带进人碳洗塔,化，进入气化炉进行氧化还原反应生成水煤气，水气化炉底部出水量减少，黑水管线温度降低;煤气及夹带的熔渣经渣口、激冷环、下降管进人气(3)碳洗塔液位升高，向塔内补水量逐渐减化炉激冷室水浴，激冷水是从下降管顶部的激冷环少，水系统失衡;处并沿下降管周边均匀分布向下流至激冷室水浴,(4)出碳洗塔合成气流量增大且波动，温度激冷水在下降管内壁形成水膜避免高温气流与下偏高，文丘里压差增大且波动;降管直接接触保护下降管，同时也逐渐降低气体温(5)变换中国煤化工量明显增大。YHCNM HG收稿日期: 2012-04-26男，河北唐山人，工程师，硕士研究生，2009年7月毕业于山东科技大学化学工艺专业，研究方向:从事洁净煤作者简介:技术的开发与研究工作。E-mail: anxx_ _8208@163.com。第41卷第8期安晓熙，等: Texaco煤气化炉带水问题的分析与探讨_851下降管内表面形成水膜流下，与合成气并流直接接5变换1序.-风。低压灰水.触进行传热传质过程，合成气中熔融态灰渣发生聚16并与凝结。_燃烧室.回下降管激冷环05成气出口4:升管细济图1 Texaco 煤气化工艺流程示意图激冷室黑水出口Fig.1 Schematic diagram of process flow of Texaco coalgasification technology1.气化炉2.锁斗冲洗水罐3.锁斗4.捞渣机5.碳洗塔6.高压闪蒸分离器7.灰水加热器8.高压闪蒸器9.低压闪蒸冷凝器10. 低压闪蒸器图2 Texaco 气化炉结构示意图11. 1#真空闪蒸冷凝器12真空闪蒸器13. 1#真空闪蒸分离器14. 2°真Fig.2 Schematic diagram of Texaco gasifier空闪燕分离器15. 2°真空闪蒸冷凝器16.除氧器 17.灰水槽 18.澄清槽19.细渣过滤机高温合成气通过辐射和对流将热量传递给水膜，使水膜内的水-部分汽化并进 入合成气主流，2.2带水的危害(1)气化炉带水后，激冷水对合成气的洗涤其汽化热消耗了高温合成气释放的绝大部分热量,效果下降，激冷室内水质变差，合成气夹带灰分量合成气温度急剧降低并增湿。与此同时，激冷水要增加，带水严重时将导致气化炉减负荷运行，甚至保持足够水量，虽然水膜内不断有水汽化，但水膜造成系统停车;依然存在且均匀分布在下降管的内表面，水膜的温(2)由于气化炉的带水改变了黑水中灰渣颗度基本保持不变，保护下降管避免高温损坏"。合粒的分离过程，含有大量灰渣颗粒的黑水进人闪蒸成气和水蒸气沿下降管进人液池中与冷却水形成系统，使整个灰水处理系统的固含量大大增加，将沸腾传热继续冷却降温，大部分碳黑和凝渣与气体加剧设备及管道的磨损、结垢、堵塞问题，严重影分离留在液池黑水中由下部的渣锁斗定期排放，合响系统长周期稳定运行;成气出下降管后流动方向急剧改变，向上穿过水.(3)由于出气化炉合成气的灰分夹带量增加，层，当气体通过鼓泡到达气液自由表面时由于液体这将使碳洗塔的水质情况变差，也影响出碳洗塔合表面张力的作用使得气泡的壳体发生破裂，同时激成气的洗涤效果，同时碳洗塔水质恶化将影响供气发出大量泡沫和液滴，随着气体夹带液滴向上运动化炉激冷环激冷水的水质，长期运行会加剧激冷环过程中，部分液滴聚并凝结落回液池，最后合成气的结垢问题;和大量饱和蒸汽沿下降管与上升管环隙上升经折(4)气化炉带水导致碳洗塔液位升高，操作不流挡板离开激冷室进人后续工段。稳，造成碳洗塔带水，严重时导致变换系统带水,甚通过以上对气化炉激冷室工作过程分析可知,至导致变换触媒被淹失活，严重影响系统稳定运行;高温合成气在激冷室的激冷过程属于二相流的沸(5)气化炉带水,操作环境恶化，很难维持腾传热过程。液体沸腾传热是一个较为复杂的过系统高负荷稳定运行，单炉生产能力降低,将影响程。根据流体沸腾传热理论，液体的过热程度取决整个甲醇生产系统运行的经济性。于加热面的温度tw和饱和蒸汽温度t,之间的温度差3气化炉带 水问题原因分析At=tw - ts。其热负荷Q=a:F. △t(其中a为传热系数,F为传热面积)，则热流密度Q/F=a.Ot。 当At较3.1理论分析小时,热流密度较小,液体仅出现轻微的沸腾现象，高温合成气从气化炉燃烧室出来进入激冷室,称为自然对流传热;当At 增大时，传热系数与热在激冷室中进行激冷降温、除尘并获得饱和蒸汽。流密度也随之增加，此阶段为泡核沸腾传热;当△气化炉激冷室结构如图2所示，循环冷却水泵从碳t增大至某中国煤化工多，众多气洗塔底部把激冷水送人激冷环经分配室小孔喷射泡汇成- -片,膜，传热系进入激冷环室，再由一定宽度的环形槽缝流出，沿HCNMH数急剧下降，传热双平志剧r降，此r段称为膜状852代化工2012年8月沸腾传热，这时气相中夹带大量的水膜造成激冷室会造成烧嘴头部磨损、偏喷,引起气化流场不均匀，出现带水问题”。因此，为避免气化炉带水，应将这样会加剧气化炉带水现象;气化炉渣口堵塞使合激冷室流体沸腾传热状态控制在泡核沸腾传热阶成气偏流，也会加剧气化炉带水;气化炉排渣系统段下操作，即将热流密度控制在临界值以下;根据不畅也会对气化炉带水造成影响，气化炉激冷室液热流密度Q/F=a.At, - -方面，如果△t减小，QIF池中的灰渣如果不能及时的分离出去会使激冷水将随之减小，即可改善激冷室内沸腾传热情况，在温度升高、水中固含量增加，影响传热传质效果，工业生产中一般是通过加大激冷水量或降低激冷造成严重的带水问题，同时还会向后系统带灰，影水温度来完成的;另- -方面，增大传热面积F,也响后系统的稳定运行。综上所述，针对气化炉带水可使QIF减小，在生产中可以通过提高激冷室液位现象，要进行综合分析判断并采取相应处理措施才来实现，但同时减小了激冷室上部的气液分离空能维持气化炉的稳定运行9。间，不利于缓解带水问题，所以要综合考虑二者之4气化炉带 水问题处理措施间关系以达到最佳工况状态甲。3.2实践操作过程分析4.1工艺方面(1)气化炉负荷的影响在工艺操作过程中，要尽量严格控制气化炉负气化炉负荷的高低对激冷室带水有很大影响,荷、炉温、激冷水循环量、系统压力等各项工艺指标一方面， 随着气化炉负荷的增加，激冷室内热流强以保证气化炉激冷室内气液传热传质工况良好，如果度增加，当达到临界值后，传热方式转为低效的膜气化炉运行达到一-定周期应及时更换工艺烧嘴,以避状沸腾传热，传热传质速率下降，合成气带水量明免物料偏喷、雾化效果差等现象发生，同时保持系统显增大;另一方面，气化炉负荷增加会使合成气流排渣顺畅及时将灰渣从液池中分离出去,这样可以在速不断增大，当气流对合成气中液滴的夹带能力超最大程度上减少或避免气化炉带水现象的发生。过其自身重力就会被带出激冷室,造成气化炉带水4.2 气化炉激冷室内件改造现象。与此同时，如果气化炉提负荷过快或者幅度(1)设置气液分离构件，在气化炉合成气出过快都会加剧气化炉带水，所以气化炉加负荷应该口位置增加一气液分离装置，将气体中夹带的液滴遵循“少量多次”的原则平稳加负荷，这样有利于分离下来重新回到液池中，这样可以有效减轻带水问题;缓解气化炉带水问题。(2)适当增大上升管的直径，上升管直径增(2)气化炉操作温度的影响炉温是气化炉操作需要严格控制的一项指标,大相当于增加了气液分离空间，减弱了合成气对液滴的夹带能力，可以有效抑制带水;正常操作炉温应该控制在所用煤种灰熔点以上50(3)调整下降管下部锯齿的数目和大小，因C左右。如果炉温偏低，气化反应速率降低，碳转为锯齿的存在可以使气流更加平稳，分布更加均化率降低，渣中可燃物增加，煤炭利用率降低，道匀,也可以减轻带水。成资源浪费;炉温偏高，气化炉激冷室内热流强度增加，热负荷增大，加剧气化炉带水。所以控制合5结论适的炉温对提高气化炉发气量、提高碳转化率、缓( 1)根据理论分析，气化炉激冷室气液传热解带水问题等有着至关重要的作用。传质工况变差是造成气化炉带水的重要原因，所以(3)激冷室液位及系统压力的影响通过降低激冷水温度、加大传热面积都有助于改善气化炉激冷室液位也是气化炉操作过程中至激冷室传热传质效果，这样可以在一-定程度上减缓关重要的一-项指标， 液位过高会使液面以上分离空气化炉带水;间变小，造成气相中夹带的小液滴不容易分离，引(2)在工艺操作过程中，气化炉温度、负荷、起气化炉带水，所以应该平衡二二 者之间关系，找出激冷室液位、系统压力等工艺指标的非正常波动也最佳控制液位;与此同时，系统压力的波动也会加是造成气化炉带水的重要原因，所以在实际生产中剧气化炉带水问题，在实际生产中应最大程度的保应严格控制工艺指标以保证气化炉稳定运行;持系统压力的稳定以维持气化炉的稳定运行。( 3)进行合理的气化炉激冷室内件改造，如(4)其他因素的影响设置气液分离中国煤化工调整下降管除上述几个原因之外，引起气化炉带水问题还下部锯齿的数iLE上都可以减YHCN MH G_有一些其他因素:如果工艺烧嘴运行周期过长可能少或避免气化办市小何心(下转第855页)第41卷第8期鲍光发，等:高压DTA凝液泵机械密封失效分析及改进855速升温和温度变化对密封的动静环的要求很高，原沉积。来的镶嵌式静环不能满足温度变化补偿，根据该泵4改进的成效的具体工况条件，我们改用了整体式静环，并设计定位销对其定位，其主要特点如下:高压DTA凝液泵自2011 年5月开始使用改造(1)通过定位销实现精确定心。后的机械密封，从现场情况来看密封效果非常好,(2)整体式静环避免了因温度变化而引起的密运行至今仍没有任何泄漏迹象，使用寿命已经达到封面的变形。了1年以上。原机封每套价格为2 230元，-年内另外对动环也进行了改造，将动环的固定环与仅机封备件费就节约1万余元，同时也大大降低了尾座做成一体，从而减少了一个泄漏点;改变了轴维修费用，经济效益是显而易见的。也保证了聚乙套形式，原先动环的固定环是通过顶丝和轴套进行烯装置长周期环保、安全地平稳生产。径向固定，现根据密封压缩量(4 mm), 在轴套上5结论加工一个台阶，用柔性石墨垫来密封，密封动环尾座通过6个轴向螺丝固定在轴套台阶，上,从而避免通过对高压DTA凝液泵机械密封的合理改造,了机封在轴套上作轴向滑移，引起密封泄漏。同时结合选用合适的摩擦副、辅助0型圈材质,提高了也很好的控制了密封的安装尺寸要求，方便了钳工机械密封的使用性能,延长了机械密封的使用寿命,师傅的安装维修。降低了设备维护和维修费用，保证了装置的连续稳3.3改变冲洗 条件定生产。由于泵体介质中含有杂质和结焦物,原机封的参考文献: .冲洗难以达到预期的目的,满足机械密封的要求,故[1]杜邦8万吨/年聚乙烯装置线性聚乙烯装置I艺控制手册(G]天津对外冲洗液的换热器进行了扩能,增加了换热面积,和平翻译公司翻译. 1990-11: 26- 29.并经过改造回水线从而增加了换热器冷凝水的流[2]顾永泉.流体动密封[M].北京:石油大学出版社，1990.量,降低了冲洗液的温度，避免了杂质和结焦物的[3] 高慎琴机械密封J].化工机器,1994, 12(5):7- -50.(.上接第852页)力2000.203):197-199.参考文献:[1]赵永志， 顾兆林，李云水煤浆气化炉激冷室下降管内流动与传热[4] 曾庆纯，广锁，施军民.激冷室内黑水循环量分析[J,煤化1.1999():48- -49.数学模型J.化工学报003.4)1)115-118.[2]吴韬,何元,王辅臣,等.Texaco气化炉激冷室热质传递过程模拟[D]。[5]赵永.水煤浆加压气化炉带水的原因分析及预防措施[J].煤化工20004):44-46.华东理I大学学报1997.231):25-32.[3] 王旭宾.水煤浆气化炉激冷室带水问题的探讨[D]煤气与热澳大利亚PVC业淘汰含铅稳定剂澳大利亚聚氯乙烯(PVC)行业已基本不在PVC产品中使用含铅稳定剂。根据澳大利亚乙烯基协会(VCA)上月发布的201 IPVC产品管理计划进展报告，自2002 年首次推出旨在降低PVC对环境和健康影响的行业计划以来，该国PVC行业已将此类稳定剂的使用量减少了9%。澳大利亚PVC行业在2002年自发启动了这一-计划。该计划考虑到了PVC在生产、使用和处置中对环境和人类健康带来的影响。澳大利亚约有80%的PVC制造企业，外加一些重要的原料和添加剂供应商和多家PVC产品进口商都在该计划上签字。该计划的管理方是成立于1998年6月、总部位于墨尔本的VCA。中国煤化工MHCNMH G