減溫水在兩段式干煤粉加壓氣化爐中的應用

206化工管理2013年第10期減溫水在兩段式干煤粉加壓氣化爐中的應用馮浩楊小麗(內蒙古鄂爾多斯市烏審旗世林化工有限責任公司)摘要:針對兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù),采用水/汽組合式減溫水對高溫合成氣進(jìn)行噴水冷卻固灰技術(shù),相比常規干煤粉加壓氣化技術(shù)相比具有設備體積小、氧耗低、冷煤氣效率高、不需要激冷氣循環(huán)等特點(diǎn),節省了設備初投資和運行費用。但在實(shí)際應用中減溫水的控制至關(guān)重要,控制不好能造成氣化爐渣口堵塞,后續合成氣帶灰等。二段噴水減溫裝置是氣化爐核心技術(shù)之一,本文對減溫水噴嘴的設計要求和實(shí)際應用做出闡述。關(guān)鍵詞:兩段式氣化爐;減溫水;堵渣;合成氣帶灰一、概述三、實(shí)際中的應用內蒙古世林化工有限責任公司是目前國內外首套采用兩段兩段式干煤粉加壓氣化爐采用的是“以渣抗渣"的水冷壁結式粉煤加壓氣化技術(shù)，兩段式氣化爐采用減溫水對合成氣進(jìn)行構，兩段爐的特點(diǎn)是在反應室頂部激冷區設置多個(gè)水/汽組合式冷卻降溫，將氣化爐反應室出來(lái)的1500C的煤氣激冷至約噴頭對高溫合成氣進(jìn)行噴水冷卻固灰，水/汽的用量主要是通過(guò)800C,設計采用8個(gè)減溫水噴嘴向氣化爐內噴水/汽該氣化爐由爐頂溫度間接控制,這樣減溫水的控制就顯得十分重要?？刂撇辉?、氣化反應室、高溫水/汽激冷段.氣體返回室、輸氣管和激冷好就可能造成氣化爐渣口堵渣或者造成合成氣帶灰。罐組成。高溫段內件采用膜式壁結構以通過(guò)水副產(chǎn)蒸汽的方式1、氣化爐堵渣實(shí)現對器壁的保護，氣化反應高溫氣體通過(guò)設在反應室頂部激當氣化爐爐頂出口合成氣溫度控制較低,一般在730C以下冷區的多個(gè)水/汽組合式噴嘴對高溫合成氣進(jìn)行噴水冷卻固灰。時(shí)，此溫度下飛灰的粘性較高致使大量灰渣堆積在減溫水噴頭處，當積灰積到一定程度后在自身重力作用下,同時(shí)在減溫水的二、減溫水波動(dòng)下而脫落,由于減溫水噴嘴處沒(méi)有銷(xiāo)釘,與帶有銷(xiāo)釘的渣層緊密相連，當減溫水噴頭處的積灰在脫落后帶動(dòng)其下部水冷壁1、設計理念兩段式氣化爐內部分成兩個(gè)反應區,下段為第- -反應區,在耐火材料及掛渣脫落掉入氣化爐爐膛,造成氣化爐渣口堵渣。下段,粉煤(夾帶N2).O2和蒸汽進(jìn)行高溫化學(xué)反應,產(chǎn)生濕煤氣。2、臺成氣帶灰濕煤氣進(jìn)人上部二段反應區，在此煤粉與蒸汽利用來(lái)自下段的當氣化爐爐頂出口合成氣溫度控制在760--800C,雖然避免煤氣顯熱,通過(guò)與減溫水接觸,進(jìn)行煤的裂解碳的氣化等反應了積灰堵塞渣口的現象,但是合成氣帶灰卻十分嚴重,曾發(fā)生兩產(chǎn)生粗煤氣。干法進(jìn)料氣流床煤氣化采用水冷壁結構,氣化溫度次堵灰事故。其一-為氣化爐導管段水冷壁與激冷罐連接處出現可達1600C左右,氣化強度大大提高,具有原料適應性廣、冷煤嚴重的堵灰,造成氣化爐停車(chē);再次為合成氣攜帶大量飛灰進(jìn)人氣效率高、碳轉化率高、比氧耗低等特點(diǎn)。由于在氣化爐內高溫濕洗塔堵塞了濕洗塔塔板,造成氣化爐停車(chē)。主要原因是氣化爐條件下發(fā)生多相反應，在高溫條件下，生成的煤氣中含有CO、減溫水量控制較小，氣化爐出口合成氣溫度較高,致使大量的飛灰被合成氣攜帶進(jìn)人下游設備管道，長(cháng)時(shí)間運行就會(huì )導致后續H2 CO2、H20.N2和少量的HS .COS及CH等。減溫水應用于氣化工序中，對整個(gè)工序的流程起到了簡(jiǎn)化設備管道積灰、堵塞。作用,使得操作也相對容易,對合成氣的除灰和減溫都起到了好結語(yǔ):的效果,但是由于氣化過(guò)程煤粉粒度過(guò)細，飛灰較多,噴水孔處容易積累灰渣造成堵塞甚至因渣塊脫落而造成跳車(chē)，使得工序兩段式氣化爐采用的減溫水對合成氣進(jìn)行激冷有以下特難以長(cháng)周期運行并且對檢修造成隱患。在上述問(wèn)題的背景下,應用了新型的霧化減溫水噴頭,這種1、在氣化反應氣體出口上方設置激冷機構,正常操作時(shí),通噴頭使得高壓力下的減溫水成霧狀噴出，因此減溫水噴頭需要過(guò)設在激冷室筒壁上的多排多個(gè)水/汽組合型噴咀實(shí)現對高溫合將出水孔做小，使得減溫水在較大的壓力下達到較好的霧化效成氣噴水霧化冷卻和固灰，取代傳統用后續返回氣進(jìn)行激冷的果。霧化的水汽對爐內的飛灰起到了粘結沉降作用,不但對合成方法 ,簡(jiǎn)化了流程,取消循環(huán)氣壓縮機,降低工程投資,節約了運氣有降溫作用,并且部分水蒸氣也參與了氣化反應,提高了合成行 費用。氣產(chǎn)量。兩段式氣化爐采用減溫水對合成氣進(jìn)行冷卻降溫,將氣2、在輸氣管出口設置了激冷罐,取代廢熱鍋爐對氣體進(jìn)行化爐反應室出來(lái)的1500C的煤氣激冷至約800C,設計采用8個(gè)降溫和除塵,取消干法除塵和回收系統,增加了灰水處理能力,減溫水噴嘴向氣化爐內噴入水/汽。大幅度降低了工程投資。2、減溫水設計參數3、高溫合成氣體采用多個(gè)水/汽組合式噴頭噴水進(jìn)行霧化、水質(zhì):中壓鍋爐水(130°C .5.0MPa)冷卻和固灰,取代用返回合成氣進(jìn)行激冷的傳統工藝,簡(jiǎn)化了流流量(正常/最大):27.5/33 th技術(shù)指標(噴嘴性能保證值)4、只有控制中國煤化工。,才能均勻的對噴霧粒徑:最大噴霧粒徑<400um合成氣激冷,保證:MYHCNM HG減溫水流量:噴嘴差壓為10bar時(shí),單噴頭流量61.1/min噴射距離:<2300mm