减温水在两段式干煤粉加压气化炉中的应用

206化工管理2013年第10期减温水在两段式干煤粉加压气化炉中的应用冯浩杨小丽(内蒙古鄂尔多斯市乌审旗世林化工有限责任公司)摘要:针对两段式干煤粉加压气化技术,采用水/汽组合式减温水对高温合成气进行喷水冷却固灰技术,相比常规干煤粉加压气化技术相比具有设备体积小、氧耗低、冷煤气效率高、不需要激冷气循环等特点,节省了设备初投资和运行费用。但在实际应用中减温水的控制至关重要,控制不好能造成气化炉渣口堵塞,后续合成气带灰等。二段喷水减温装置是气化炉核心技术之一,本文对减温水喷嘴的设计要求和实际应用做出阐述。关键词:两段式气化炉;减温水;堵渣;合成气带灰一、概述三、实际中的应用内蒙古世林化工有限责任公司是目前国内外首套采用两段两段式干煤粉加压气化炉采用的是“以渣抗渣"的水冷壁结式粉煤加压气化技术，两段式气化炉采用减温水对合成气进行构，两段炉的特点是在反应室顶部激冷区设置多个水/汽组合式冷却降温，将气化炉反应室出来的1500C的煤气激冷至约喷头对高温合成气进行喷水冷却固灰，水/汽的用量主要是通过800C,设计采用8个减温水喷嘴向气化炉内喷水/汽该气化炉由炉顶温度间接控制,这样减温水的控制就显得十分重要。控制不渣池、气化反应室、高温水/汽激冷段.气体返回室、输气管和激冷好就可能造成气化炉渣口堵渣或者造成合成气带灰。罐组成。高温段内件采用膜式壁结构以通过水副产蒸汽的方式1、气化炉堵渣实现对器壁的保护，气化反应高温气体通过设在反应室顶部激当气化炉炉顶出口合成气温度控制较低,一般在730C以下冷区的多个水/汽组合式喷嘴对高温合成气进行喷水冷却固灰。时，此温度下飞灰的粘性较高致使大量灰渣堆积在减温水喷头处，当积灰积到一定程度后在自身重力作用下,同时在减温水的二、减温水波动下而脱落,由于减温水喷嘴处没有销钉,与带有销钉的渣层紧密相连，当减温水喷头处的积灰在脱落后带动其下部水冷壁1、设计理念两段式气化炉内部分成两个反应区,下段为第- -反应区,在耐火材料及挂渣脱落掉入气化炉炉膛,造成气化炉渣口堵渣。下段,粉煤(夹带N2).O2和蒸汽进行高温化学反应,产生湿煤气。2、台成气带灰湿煤气进人上部二段反应区，在此煤粉与蒸汽利用来自下段的当气化炉炉顶出口合成气温度控制在760--800C,虽然避免煤气显热,通过与减温水接触,进行煤的裂解碳的气化等反应了积灰堵塞渣口的现象,但是合成气带灰却十分严重,曾发生两产生粗煤气。干法进料气流床煤气化采用水冷壁结构,气化温度次堵灰事故。其一-为气化炉导管段水冷壁与激冷罐连接处出现可达1600C左右,气化强度大大提高,具有原料适应性广、冷煤严重的堵灰,造成气化炉停车;再次为合成气携带大量飞灰进人气效率高、碳转化率高、比氧耗低等特点。由于在气化炉内高温湿洗塔堵塞了湿洗塔塔板,造成气化炉停车。主要原因是气化炉条件下发生多相反应，在高温条件下，生成的煤气中含有CO、减温水量控制较小，气化炉出口合成气温度较高,致使大量的飞灰被合成气携带进人下游设备管道，长时间运行就会导致后续H2 CO2、H20.N2和少量的HS .COS及CH等。减温水应用于气化工序中，对整个工序的流程起到了简化设备管道积灰、堵塞。作用,使得操作也相对容易,对合成气的除灰和减温都起到了好结语:的效果,但是由于气化过程煤粉粒度过细，飞灰较多,喷水孔处容易积累灰渣造成堵塞甚至因渣块脱落而造成跳车，使得工序两段式气化炉采用的减温水对合成气进行激冷有以下特难以长周期运行并且对检修造成隐患。在上述问题的背景下,应用了新型的雾化减温水喷头,这种1、在气化反应气体出口上方设置激冷机构,正常操作时,通喷头使得高压力下的减温水成雾状喷出，因此减温水喷头需要过设在激冷室筒壁上的多排多个水/汽组合型喷咀实现对高温合将出水孔做小，使得减温水在较大的压力下达到较好的雾化效成气喷水雾化冷却和固灰，取代传统用后续返回气进行激冷的果。雾化的水汽对炉内的飞灰起到了粘结沉降作用,不但对合成方法 ,简化了流程,取消循环气压缩机,降低工程投资,节约了运气有降温作用,并且部分水蒸气也参与了气化反应,提高了合成行 费用。气产量。两段式气化炉采用减温水对合成气进行冷却降温,将气2、在输气管出口设置了激冷罐,取代废热锅炉对气体进行化炉反应室出来的1500C的煤气激冷至约800C,设计采用8个降温和除尘,取消干法除尘和回收系统,增加了灰水处理能力,减温水喷嘴向气化炉内喷入水/汽。大幅度降低了工程投资。2、减温水设计参数3、高温合成气体采用多个水/汽组合式喷头喷水进行雾化、水质:中压锅炉水(130°C .5.0MPa)冷却和固灰,取代用返回合成气进行激冷的传统工艺,简化了流流量(正常/最大):27.5/33 th技术指标(喷嘴性能保证值)4、只有控制中国煤化工。,才能均匀的对喷雾粒径:最大喷雾粒径<400um合成气激冷,保证:MYHCNM HG减温水流量:喷嘴差压为10bar时,单喷头流量61.1/min喷射距离:<2300mm