GE气化炉带水原因分析及解决措施

GE气化炉带水原因分析及解决措施

摘要：分析了GE气化炉合成气带水的表征现象、原因及其对稳定生产的危害性,并针对影响因素提出了两个方面的改进措施，一是从工艺指标的控制上作出调整，二是针对新设计装置气化炉结构提出了改进措施。

关键词：GE气化炉合成气带水影响

Abstract: The GE gasifier synthesis gas with water, the characterization of the phenomenon, causes and dangers for stable production and influencing factors for the two aspects of the proposed improvements, one from the control of process indicators adjusted Second, the structure for the new design devicegasifier proposed improvement measures.

Keywords: GE gasifiedSyngasWatery Affect

引言：

气化炉是GE水煤浆加压气化装置的核心设备,分为燃烧室和激冷室两部分。上部为燃烧室,内衬3 层耐火材料;下部为激冷室,内有激冷环、下降管、上升管和折流挡板等主要部件。我们在生产操作过程中时常会发生激冷室的合成气带水问题,所谓“带水”，即激冷室的水被合成气大量夹带至后续工序的洗涤塔，使激冷室内液位严重低于工艺要求值，而洗涤塔内严重超高，来不及排除，严重时塔内水与合成气一并流向下游工序的变换炉，迫使变换停炉。本文就此问题进行分析和探讨。

1. 装置流程简述

加压的水煤浆和氧气经过特制的工艺喷嘴喷入气化炉内后, 水煤浆被高效雾化成细小的颗粒,与氧气在炉内1300～1400 ℃的高温下发生复杂的氧化—还原反应产生煤气, 其主要成分为合成气（CO+ H2）; 同时生成少量熔渣。合成气与熔渣出气化炉燃烧室后, 在下降管的引导下, 进入到气化炉激冷室液面下, 在此熔渣被冷却固化后沉降到气化炉激冷室锥底, 经锁斗收集后排出; 合成气被冷却并吸收饱和水蒸气后出下降管, 沿下降管与上升管之间的环隙鼓泡上升, 离开上升管后被激冷室顶部的折流挡板折流, 由激冷室合成气出口排出, 经文丘里洗涤器去洗涤塔进一步洗涤除尘后, 送变换工序。洗涤塔的补充水有三路: 一路是高压灰水, 由上塔盘加入; 另两路为冷凝液, 分别由洗涤塔的下塔盘加入。出洗涤塔的水有两路, 一路是去闪蒸处理的排放水; 一路是去气化炉激冷环上的激冷水, 为气化炉的补水。下图为工艺流程简图：

2. 气化炉带水时的现象与危害

2.1 异常现象

(1) 气化炉的液位下降,低于正常的工艺指标控制。激冷水浴不能形成，不能维持正常的气化炉操作。

（2）气化炉底部黑水排放量减少，激冷室水夹带在合成气流中，带入洗涤塔。

(3) 洗涤塔液位升高, 超出其正常液位，洗涤塔补水阀关小后仍无法控制洗涤塔液位。

(4) 从气化工段出来合成气温度偏高,原因有二：一方面，当气化炉带水时，合成气夹带大量的水蒸气，而水蒸气中蕴含大量的潜热，故造成温度偏高；另一方面，当出现带水时，由于洗涤塔液位偏高，由洗涤塔给水泵供塔盘冷凝液减少以及进文丘里的激冷水量减少，使得与合成气换热量减少，从而引起合成气温度升高。

（5）文丘里压差增大并出现频繁波动现象。

2.2 带水对系统的危害

2.2.1 从水系统平衡角度考虑：

（1）气化炉带水造成洗涤塔液位升高, 系统无法补水，进而引起整个系统的水平衡被破坏。其表现：高压闪蒸罐、中压闪蒸罐、真空闪蒸罐的液位降低，导致灰水罐液位降低，严重时由于整个水系统失去平衡，会迫使停车。

（2）洗涤塔液位过高, 就会引起后工序变换系统带水, 水淹变换催化剂, 不仅导致后工序停车, 而且使催化剂失活。

2.2.2 从工艺角度来分析：

(1) 气化炉带水后, 由于激冷室内直接接受自气化炉燃烧室来的熔渣、飞灰, 系统内水质较差, 大量灰分会随合成气夹带的水到达洗涤塔内,影响洗涤塔水质, 也影响出塔合成气清洁度。

(2) 洗涤塔水质恶化, 影响自洗涤塔抽取供气化炉激冷环激冷水的水质, 长期运行会加剧气化炉激冷环结垢问题, 并最终导致停车处理。

(3) 由于气化炉黑水向闪蒸系统的排放量减少, 造成设备、管道之间流量减

少，从而使管道内流体流速降低，导致黑水中的灰渣在设备管道中的沉淀速度加快, 严重时，容易堵塞或磨损气化炉去闪蒸系统的黑水管线,增加设备结垢，影响灰水系统长周期、安全稳定运行。

2.2.3 从经济效益角度分析：

(1) 气化炉液位持续下降会导致操作环境恶劣, 使气化炉不能维持高负荷生产,单炉生产能力下降,影响装置的生产强度，影响整个净化和合成系统经济运行。

(2)设备、管道堵塞时，必须进行清理、疏通、检修、增加了操作上的困难，由于增加了劳动强度和检修费用，使运行成本增加，进而增加单位产品成本，从而影响了企业的经济效益。

3．合成气带水过程理论分析

合成气通过燃烧室的渣口进入到激冷环和下降管后, 由于下降管内壁四周分布着激冷水形成的液膜, 合成气与激冷水在并流下行的过程中即发生了传热、传质过程, 部分激冷水蒸发成为饱和水蒸气进入合成气成为气相组分, 合成气离开下降管后, 在下降管与上升管的环隙间穿越激冷室水液层鼓泡上升。在高速气流作用下, 激冷室的液体呈膨胀状,下降管液位较低, 而上升管液位较高, 气流经过下降管后沿上升管与下降管间的空隙迅速上升,将液体迅速包围、分散, 使液体分散成众多大小不均的液滴, 并使其获得了一定速度随气流上升,此时液面上鼓,这些夹带的水液和水团由于自重还有一个沉降过程,即:

气速+ 液团速度≥ 液团的沉降速度

这些被夹带上来的液体有五种运动方向：一是部分夹带水由于没有足够的能量，在还没有上升到升气管的顶部时就又回落下来，返回到激冷室；二是部分夹带水撞击到上升管的内壁或者是下降管的外壁上，沿着壁面回流到激冷室；三是部分夹带水被带出升气管，但在经过折流板时由于被折流而与合成气分离落回激冷室；四是部分夹带水在向激冷室的合成气出口方向运动时碰到激冷室的内壁而沿着激冷室的内壁向下回流；五是部分夹带水最终随着合成气被带出激冷室影响后序工段。

4. 气化炉带水的影响因素

4.1 炉温

炉温的高低是控制气化反应得一个重要指标。一般的讲，保持较高的炉温，对气化反应是有利的，对提高气化炉发气量有着至关重要的作用。而炉温偏低时，气化反应速度降低，碳的转化率降低，气化效率下降，导致发气量降低，并且，渣中的可燃物含量较高，浪费了煤炭资源。

但是，当控制炉温偏高时，气化炉激冷室内的黑水就会大量的蒸发，超过其