Texaco 煤氣化爐帶水問(wèn)題的分析與探討

第41卷第8期V01.41 ,No.82012年8月Contemporary Chemical IndustryAugust, 2012Texaco煤氣化爐帶水問(wèn)題的分析與探討安曉熙'，曹月梅“(1.山東中?？萍脊こ套稍?xún)有限公司，山東濟南250013; 2. 兗礦嶧山化工有限公司，山東鄒城273500 )摘要:介紹了Texaco煤氣化工藝流程，針對Texaco煤氣化爐在實(shí)際生產(chǎn)情況下出現的帶水現象、危害、原因進(jìn)行了全面的分析與探討,提出了預防氣化爐帶水的處理措施，從而有利于Texaco煤氣化爐長(cháng)周期安全穩定運行。關(guān)鍵詞: Texaco煤氣化爐;帶水;處理措施中圖分類(lèi)號: TQ 541文獻標識碼: A .文章編號: 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煤氣化工藝是目前應用范圍最廣、工藝度，氣體被冷卻到該壓力下的飽和蒸汽溫度后從水成熟的氣流床氣化技術(shù)，具有原料選擇范圍寬、浴內沿下降管和上升管的環(huán)隙空間均勻鼓泡上升氣化強度大、碳轉化率高、粗煤氣質(zhì)量好、、環(huán)境出激冷室，通過(guò)文丘里管進(jìn)人碳洗塔進(jìn)-一步增濕除污染小等特點(diǎn)，同時(shí)操作靈活性好，連續操作周期塵，最后離開(kāi)氣化系統;水煤氣中夾帶的熔渣冷卻不斷加長(cháng)，但是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中氣化爐帶水現象固化后沉積到激冷室底部通過(guò)鎖斗收集周期性排是一個(gè)普遍存在的問(wèn)題，即加入的激冷水遠大于合出系統。氣化爐激冷室中黑水和碳洗塔中洗滌黑水成氣飽和水蒸氣帶出和排出黑水的總量,但氣化爐經(jīng)過(guò)四級閃蒸處理回收熱量后進(jìn)入澄清槽進(jìn)行沉的液位仍無(wú)法維持，隨著(zhù)負荷由低向高增加，氣化降，清水溢流至灰水槽最終返回系統循環(huán)利用，含爐液位急劇下降，帶水現象越趨嚴重，嚴重影響裝渣黑水進(jìn)行細渣過(guò)濾處理。置的穩定運行，常常迫使裝置減負荷運行，而且時(shí)刻存在跳車(chē)的可能，嚴重影響正常的工業(yè)生產(chǎn)。2氣化爐帶 水現象與危害2.1 帶水現象1工藝流程簡(jiǎn)述(1)氣化爐液位下降，激冷水浴平衡破壞，Texaco煤氣化工藝流程示意圖如圖1所示。水不能維持正常的氣化爐操作;煤漿和來(lái)自空分的氧氣通過(guò)工藝燒嘴進(jìn)行混合、霧(2 )激冷室內的水被合成氣夾帶進(jìn)人碳洗塔,化，進(jìn)入氣化爐進(jìn)行氧化還原反應生成水煤氣，水氣化爐底部出水量減少，黑水管線(xiàn)溫度降低;煤氣及夾帶的熔渣經(jīng)渣口、激冷環(huán)、下降管進(jìn)人氣(3)碳洗塔液位升高，向塔內補水量逐漸減化爐激冷室水浴，激冷水是從下降管頂部的激冷環(huán)少，水系統失衡;處并沿下降管周邊均勻分布向下流至激冷室水浴,(4)出碳洗塔合成氣流量增大且波動(dòng)，溫度激冷水在下降管內壁形成水膜避免高溫氣流與下偏高，文丘里壓差增大且波動(dòng);降管直接接觸保護下降管，同時(shí)也逐漸降低氣體溫(5)變換中國煤化工量明顯增大。YHCNM HG收稿日期: 2012-04-26男，河北唐山人，工程師，碩士研究生，2009年7月畢業(yè)于山東科技大學(xué)化學(xué)工藝專(zhuān)業(yè)，研究方向:從事潔凈煤作者簡(jiǎn)介:技術(shù)的開(kāi)發(fā)與研究工作。E-mail: anxx_ _8208@163.com。第41卷第8期安曉熙，等: Texaco煤氣化爐帶水問(wèn)題的分析與探討_851下降管內表面形成水膜流下，與合成氣并流直接接5變換1序.-風(fēng)。低壓灰水.觸進(jìn)行傳熱傳質(zhì)過(guò)程，合成氣中熔融態(tài)灰渣發(fā)生聚16并與凝結。_燃燒室.回下降管激冷環(huán)05成氣出口4:升管細濟圖1 Texaco 煤氣化工藝流程示意圖激冷室黑水出口Fig.1 Schematic diagram of process flow of Texaco coalgasification technology1.氣化爐2.鎖斗沖洗水罐3.鎖斗4.撈渣機5.碳洗塔6.高壓閃蒸分離器7.灰水加熱器8.高壓閃蒸器9.低壓閃蒸冷凝器10. 低壓閃蒸器圖2 Texaco 氣化爐結構示意圖11. 1#真空閃蒸冷凝器12真空閃蒸器13. 1#真空閃蒸分離器14. 2°真Fig.2 Schematic diagram of Texaco gasifier空閃燕分離器15. 2°真空閃蒸冷凝器16.除氧器 17.灰水槽 18.澄清槽19.細渣過(guò)濾機高溫合成氣通過(guò)輻射和對流將熱量傳遞給水膜，使水膜內的水-部分汽化并進(jìn) 入合成氣主流，2.2帶水的危害(1)氣化爐帶水后，激冷水對合成氣的洗滌其汽化熱消耗了高溫合成氣釋放的絕大部分熱量,效果下降，激冷室內水質(zhì)變差，合成氣夾帶灰分量合成氣溫度急劇降低并增濕。與此同時(shí)，激冷水要增加，帶水嚴重時(shí)將導致氣化爐減負荷運行，甚至保持足夠水量，雖然水膜內不斷有水汽化，但水膜造成系統停車(chē);依然存在且均勻分布在下降管的內表面，水膜的溫(2)由于氣化爐的帶水改變了黑水中灰渣顆度基本保持不變，保護下降管避免高溫損壞"。合粒的分離過(guò)程，含有大量灰渣顆粒的黑水進(jìn)人閃蒸成氣和水蒸氣沿下降管進(jìn)人液池中與冷卻水形成系統，使整個(gè)灰水處理系統的固含量大大增加，將沸騰傳熱繼續冷卻降溫，大部分碳黑和凝渣與氣體加劇設備及管道的磨損、結垢、堵塞問(wèn)題，嚴重影分離留在液池黑水中由下部的渣鎖斗定期排放，合響系統長(cháng)周期穩定運行;成氣出下降管后流動(dòng)方向急劇改變，向上穿過(guò)水.(3)由于出氣化爐合成氣的灰分夾帶量增加，層，當氣體通過(guò)鼓泡到達氣液自由表面時(shí)由于液體這將使碳洗塔的水質(zhì)情況變差，也影響出碳洗塔合表面張力的作用使得氣泡的殼體發(fā)生破裂，同時(shí)激成氣的洗滌效果，同時(shí)碳洗塔水質(zhì)惡化將影響供氣發(fā)出大量泡沫和液滴，隨著(zhù)氣體夾帶液滴向上運動(dòng)化爐激冷環(huán)激冷水的水質(zhì)，長(cháng)期運行會(huì )加劇激冷環(huán)過(guò)程中，部分液滴聚并凝結落回液池，最后合成氣的結垢問(wèn)題;和大量飽和蒸汽沿下降管與上升管環(huán)隙上升經(jīng)折(4)氣化爐帶水導致碳洗塔液位升高，操作不流擋板離開(kāi)激冷室進(jìn)人后續工段。穩，造成碳洗塔帶水，嚴重時(shí)導致變換系統帶水,甚通過(guò)以上對氣化爐激冷室工作過(guò)程分析可知,至導致變換觸媒被淹失活，嚴重影響系統穩定運行;高溫合成氣在激冷室的激冷過(guò)程屬于二相流的沸(5)氣化爐帶水,操作環(huán)境惡化，很難維持騰傳熱過(guò)程。液體沸騰傳熱是一個(gè)較為復雜的過(guò)系統高負荷穩定運行，單爐生產(chǎn)能力降低,將影響程。根據流體沸騰傳熱理論，液體的過(guò)熱程度取決整個(gè)甲醇生產(chǎn)系統運行的經(jīng)濟性。于加熱面的溫度tw和飽和蒸汽溫度t,之間的溫度差3氣化爐帶 水問(wèn)題原因分析At=tw - ts。其熱負荷Q=a:F. △t(其中a為傳熱系數,F為傳熱面積)，則熱流密度Q/F=a.Ot。 當At較3.1理論分析小時(shí),熱流密度較小,液體僅出現輕微的沸騰現象，高溫合成氣從氣化爐燃燒室出來(lái)進(jìn)入激冷室,稱(chēng)為自然對流傳熱;當At 增大時(shí)，傳熱系數與熱在激冷室中進(jìn)行激冷降溫、除塵并獲得飽和蒸汽。流密度也隨之增加，此階段為泡核沸騰傳熱;當△氣化爐激冷室結構如圖2所示，循環(huán)冷卻水泵從碳t增大至某中國煤化工多，眾多氣洗塔底部把激冷水送人激冷環(huán)經(jīng)分配室小孔噴射泡匯成- -片,膜，傳熱系進(jìn)入激冷環(huán)室，再由一定寬度的環(huán)形槽縫流出，沿HCNMH數急劇下降，傳熱雙平志劇r降，此r段稱(chēng)為膜狀852代化工2012年8月沸騰傳熱，這時(shí)氣相中夾帶大量的水膜造成激冷室會(huì )造成燒嘴頭部磨損、偏噴,引起氣化流場(chǎng)不均勻，出現帶水問(wèn)題”。因此，為避免氣化爐帶水，應將這樣會(huì )加劇氣化爐帶水現象;氣化爐渣口堵塞使合激冷室流體沸騰傳熱狀態(tài)控制在泡核沸騰傳熱階成氣偏流，也會(huì )加劇氣化爐帶水;氣化爐排渣系統段下操作，即將熱流密度控制在臨界值以下;根據不暢也會(huì )對氣化爐帶水造成影響，氣化爐激冷室液熱流密度Q/F=a.At, - -方面，如果△t減小，QIF池中的灰渣如果不能及時(shí)的分離出去會(huì )使激冷水將隨之減小，即可改善激冷室內沸騰傳熱情況，在溫度升高、水中固含量增加，影響傳熱傳質(zhì)效果，工業(yè)生產(chǎn)中一般是通過(guò)加大激冷水量或降低激冷造成嚴重的帶水問(wèn)題，同時(shí)還會(huì )向后系統帶灰，影水溫度來(lái)完成的;另- -方面，增大傳熱面積F,也響后系統的穩定運行。綜上所述，針對氣化爐帶水可使QIF減小，在生產(chǎn)中可以通過(guò)提高激冷室液位現象，要進(jìn)行綜合分析判斷并采取相應處理措施才來(lái)實(shí)現，但同時(shí)減小了激冷室上部的氣液分離空能維持氣化爐的穩定運行9。間，不利于緩解帶水問(wèn)題，所以要綜合考慮二者之4氣化爐帶 水問(wèn)題處理措施間關(guān)系以達到最佳工況狀態(tài)甲。3.2實(shí)踐操作過(guò)程分析4.1工藝方面(1)氣化爐負荷的影響在工藝操作過(guò)程中，要盡量嚴格控制氣化爐負氣化爐負荷的高低對激冷室帶水有很大影響,荷、爐溫、激冷水循環(huán)量、系統壓力等各項工藝指標一方面， 隨著(zhù)氣化爐負荷的增加，激冷室內熱流強以保證氣化爐激冷室內氣液傳熱傳質(zhì)工況良好，如果度增加，當達到臨界值后，傳熱方式轉為低效的膜氣化爐運行達到一-定周期應及時(shí)更換工藝燒嘴,以避狀沸騰傳熱，傳熱傳質(zhì)速率下降，合成氣帶水量明免物料偏噴、霧化效果差等現象發(fā)生，同時(shí)保持系統顯增大;另一方面，氣化爐負荷增加會(huì )使合成氣流排渣順暢及時(shí)將灰渣從液池中分離出去,這樣可以在速不斷增大，當氣流對合成氣中液滴的夾帶能力超最大程度上減少或避免氣化爐帶水現象的發(fā)生。過(guò)其自身重力就會(huì )被帶出激冷室,造成氣化爐帶水4.2 氣化爐激冷室內件改造現象。與此同時(shí)，如果氣化爐提負荷過(guò)快或者幅度(1)設置氣液分離構件，在氣化爐合成氣出過(guò)快都會(huì )加劇氣化爐帶水，所以氣化爐加負荷應該口位置增加一氣液分離裝置，將氣體中夾帶的液滴遵循“少量多次”的原則平穩加負荷，這樣有利于分離下來(lái)重新回到液池中，這樣可以有效減輕帶水問(wèn)題;緩解氣化爐帶水問(wèn)題。(2)適當增大上升管的直徑，上升管直徑增(2)氣化爐操作溫度的影響爐溫是氣化爐操作需要嚴格控制的一項指標,大相當于增加了氣液分離空間，減弱了合成氣對液滴的夾帶能力，可以有效抑制帶水;正常操作爐溫應該控制在所用煤種灰熔點(diǎn)以上50(3)調整下降管下部鋸齒的數目和大小，因C左右。如果爐溫偏低，氣化反應速率降低，碳轉為鋸齒的存在可以使氣流更加平穩，分布更加均化率降低，渣中可燃物增加，煤炭利用率降低，道勻,也可以減輕帶水。成資源浪費;爐溫偏高，氣化爐激冷室內熱流強度增加，熱負荷增大，加劇氣化爐帶水。所以控制合5結論適的爐溫對提高氣化爐發(fā)氣量、提高碳轉化率、緩( 1)根據理論分析，氣化爐激冷室氣液傳熱解帶水問(wèn)題等有著(zhù)至關(guān)重要的作用。傳質(zhì)工況變差是造成氣化爐帶水的重要原因，所以(3)激冷室液位及系統壓力的影響通過(guò)降低激冷水溫度、加大傳熱面積都有助于改善氣化爐激冷室液位也是氣化爐操作過(guò)程中至激冷室傳熱傳質(zhì)效果，這樣可以在一-定程度上減緩關(guān)重要的一-項指標， 液位過(guò)高會(huì )使液面以上分離空氣化爐帶水;間變小，造成氣相中夾帶的小液滴不容易分離，引(2)在工藝操作過(guò)程中，氣化爐溫度、負荷、起氣化爐帶水，所以應該平衡二二 者之間關(guān)系，找出激冷室液位、系統壓力等工藝指標的非正常波動(dòng)也最佳控制液位;與此同時(shí)，系統壓力的波動(dòng)也會(huì )加是造成氣化爐帶水的重要原因，所以在實(shí)際生產(chǎn)中劇氣化爐帶水問(wèn)題，在實(shí)際生產(chǎn)中應最大程度的保應嚴格控制工藝指標以保證氣化爐穩定運行;持系統壓力的穩定以維持氣化爐的穩定運行。( 3)進(jìn)行合理的氣化爐激冷室內件改造，如(4)其他因素的影響設置氣液分離中國煤化工調整下降管除上述幾個(gè)原因之外，引起氣化爐帶水問(wèn)題還下部鋸齒的數iLE上都可以減YHCN MH G_有一些其他因素:如果工藝燒嘴運行周期過(guò)長(cháng)可能少或避免氣化辦市小何心(下轉第855頁(yè))第41卷第8期鮑光發(fā)，等:高壓DTA凝液泵機械密封失效分析及改進(jìn)855速升溫和溫度變化對密封的動(dòng)靜環(huán)的要求很高，原沉積。來(lái)的鑲嵌式靜環(huán)不能滿(mǎn)足溫度變化補償，根據該泵4改進(jìn)的成效的具體工況條件，我們改用了整體式靜環(huán)，并設計定位銷(xiāo)對其定位，其主要特點(diǎn)如下:高壓DTA凝液泵自2011 年5月開(kāi)始使用改造(1)通過(guò)定位銷(xiāo)實(shí)現精確定心。后的機械密封，從現場(chǎng)情況來(lái)看密封效果非常好,(2)整體式靜環(huán)避免了因溫度變化而引起的密運行至今仍沒(méi)有任何泄漏跡象，使用壽命已經(jīng)達到封面的變形。了1年以上。原機封每套價(jià)格為2 230元，-年內另外對動(dòng)環(huán)也進(jìn)行了改造，將動(dòng)環(huán)的固定環(huán)與僅機封備件費就節約1萬(wàn)余元，同時(shí)也大大降低了尾座做成一體，從而減少了一個(gè)泄漏點(diǎn);改變了軸維修費用，經(jīng)濟效益是顯而易見(jiàn)的。也保證了聚乙套形式，原先動(dòng)環(huán)的固定環(huán)是通過(guò)頂絲和軸套進(jìn)行烯裝置長(cháng)周期環(huán)保、安全地平穩生產(chǎn)。徑向固定，現根據密封壓縮量(4 mm), 在軸套上5結論加工一個(gè)臺階，用柔性石墨墊來(lái)密封，密封動(dòng)環(huán)尾座通過(guò)6個(gè)軸向螺絲固定在軸套臺階，上,從而避免通過(guò)對高壓DTA凝液泵機械密封的合理改造,了機封在軸套上作軸向滑移，引起密封泄漏。同時(shí)結合選用合適的摩擦副、輔助0型圈材質(zhì),提高了也很好的控制了密封的安裝尺寸要求，方便了鉗工機械密封的使用性能,延長(cháng)了機械密封的使用壽命,師傅的安裝維修。降低了設備維護和維修費用，保證了裝置的連續穩3.3改變沖洗 條件定生產(chǎn)。由于泵體介質(zhì)中含有雜質(zhì)和結焦物,原機封的參考文獻: .沖洗難以達到預期的目的,滿(mǎn)足機械密封的要求,故[1]杜邦8萬(wàn)噸/年聚乙烯裝置線(xiàn)性聚乙烯裝置I藝控制手冊(G]天津對外沖洗液的換熱器進(jìn)行了擴能,增加了換熱面積,和平翻譯公司翻譯. 1990-11: 26- 29.并經(jīng)過(guò)改造回水線(xiàn)從而增加了換熱器冷凝水的流[2]顧永泉.流體動(dòng)密封[M].北京:石油大學(xué)出版社，1990.量,降低了沖洗液的溫度，避免了雜質(zhì)和結焦物的[3] 高慎琴機械密封J].化工機器,1994, 12(5):7- -50.(.上接第852頁(yè))力2000.203):197-199.參考文獻:[1]趙永志， 顧兆林，李云水煤漿氣化爐激冷室下降管內流動(dòng)與傳熱[4] 曾慶純，廣鎖，施軍民.激冷室內黑水循環(huán)量分析[J,煤化1.1999():48- -49.數學(xué)模型J.化工學(xué)報003.4)1)115-118.[2]吳韜,何元,王輔臣,等.Texaco氣化爐激冷室熱質(zhì)傳遞過(guò)程模擬[D]。[5]趙永.水煤漿加壓氣化爐帶水的原因分析及預防措施[J].煤化工20004):44-46.華東理I大學(xué)學(xué)報1997.231):25-32.[3] 王旭賓.水煤漿氣化爐激冷室帶水問(wèn)題的探討[D]煤氣與熱澳大利亞PVC業(yè)淘汰含鉛穩定劑澳大利亞聚氯乙烯(PVC)行業(yè)已基本不在PVC產(chǎn)品中使用含鉛穩定劑。根據澳大利亞乙烯基協(xié)會(huì )(VCA)上月發(fā)布的201 IPVC產(chǎn)品管理計劃進(jìn)展報告，自2002 年首次推出旨在降低PVC對環(huán)境和健康影響的行業(yè)計劃以來(lái)，該國PVC行業(yè)已將此類(lèi)穩定劑的使用量減少了9%。澳大利亞PVC行業(yè)在2002年自發(fā)啟動(dòng)了這一-計劃。該計劃考慮到了PVC在生產(chǎn)、使用和處置中對環(huán)境和人類(lèi)健康帶來(lái)的影響。澳大利亞約有80%的PVC制造企業(yè)，外加一些重要的原料和添加劑供應商和多家PVC產(chǎn)品進(jìn)口商都在該計劃上簽字。該計劃的管理方是成立于1998年6月、總部位于墨爾本的VCA。中國煤化工MHCNMH G