干煤粉氣化合成氣洗滌系統(tǒng)技術(shù)改造

夏支文，楊 英，井云環(huán)

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤炭化工工業(yè)分公司，寧夏 銀川 750411）

干煤粉氣化合成氣洗滌系統(tǒng)技術(shù)改造

夏支文，楊 英，井云環(huán)

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤炭化工工業(yè)分公司，寧夏 銀川 750411）

介紹了干煤粉加壓氣化技術(shù)合成氣洗滌工段的工藝流程、運(yùn)行狀況以及對(duì)此進(jìn)行的技術(shù)改造。通過(guò)合成氣出口重新設(shè)計(jì)、增加鼓泡塔和水力旋流器后，有效降低了合成氣中塵含量至0.5 mg/m3以下，黑水中粗細(xì)渣得到分離，管線閥門(mén)的磨損得到控制。

干煤粉氣化；洗滌；改造；塵含量

神華寧煤煤化工公司烯烴項(xiàng)目引進(jìn)的GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)洗滌單元采用在激冷室采用噴嘴噴霧激冷降溫除塵后接文丘里洗滌器進(jìn)行除塵分離的的工藝。整個(gè)流程中均為噴淋式洗滌，沒(méi)有一個(gè)水浴環(huán)節(jié)，造成含塵氣體有一定幾率穿透噴淋洗滌空間無(wú)法實(shí)現(xiàn)洗滌除塵。實(shí)際運(yùn)行中也的確出現(xiàn)合成氣含塵量大，管線磨損嚴(yán)重的問(wèn)題，并成為制約氣化裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行關(guān)鍵因素。

1 GSP洗滌流程介紹

煤粉和氧氣在組合燒嘴出口進(jìn)行充分的混合與霧化后在氣化爐上部的燃燒室進(jìn)行部分氧化反應(yīng)，產(chǎn)生富含H2和CO及少量CO2、H2S的高溫粗合成氣，同時(shí)產(chǎn)生液態(tài)渣。粗合成氣和液態(tài)渣經(jīng)燃燒室下部的排渣口和導(dǎo)管進(jìn)入氣化爐的激冷室。在激冷室的導(dǎo)管出口處，被激冷水A環(huán)、B環(huán)和C環(huán)若干個(gè)噴頭出來(lái)的霧狀激冷水冷卻至約220℃。冷卻的同時(shí)，產(chǎn)生蒸汽飽和的合成氣，進(jìn)入下游的兩級(jí)文丘里洗滌器，并且在兩級(jí)文丘里分離罐進(jìn)行氣液分離。溶有灰塵和雜質(zhì)的洗滌水從兩級(jí)文丘里罐底排出，送往黑水閃蒸單元。合成氣進(jìn)入部分冷凝器，通過(guò)降溫冷凝作用，使形成的液滴進(jìn)一步捕捉粗合成氣夾帶的微量灰塵，粗合成氣進(jìn)入原料氣分離罐再次進(jìn)行氣液分離。氣液分離后，粗合成氣從分離罐頂部的出口管線送往下游變換單元，分離出來(lái)的冷凝液，跟變換裝置送過(guò)來(lái)的工藝?yán)淠夯旌?，作為文丘里洗滌系統(tǒng)的洗滌水[1,2]。其工藝流程圖如圖1。

圖1 洗滌工藝流程圖Fig.1 Scrubber system

根據(jù)西門(mén)子工藝設(shè)計(jì)，合成氣含塵量小于1mg/m3，由于干煤粉氣化反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的細(xì)灰量大，激冷室采用空間噴淋冷卻洗滌，其結(jié)構(gòu)形式?jīng)]有粗合成氣的有效分離空間，從而導(dǎo)致洗滌后的粗合成氣從激冷室出來(lái)時(shí)不可避免的攜帶大量細(xì)灰及少量粗顆粒渣，灰塵含量超過(guò)文丘里洗滌器有效洗滌負(fù)荷，導(dǎo)致去變換合成氣帶灰嚴(yán)重，見(jiàn)表 1，導(dǎo)致變換系統(tǒng)粗合成氣加熱器、變換保護(hù)床堵塞，已導(dǎo)致氣化系統(tǒng)停車(chē)多次。

表1 改造前中灰塵含量分析數(shù)據(jù)Table 1 The dust content in the syngas

2 改進(jìn)措施

（1）由于氣化爐粗煤氣出口尺寸和位置設(shè)計(jì)不太合理，致使一部分氣體夾帶大量細(xì)灰直接從渣口排出，進(jìn)入粗合成氣中。粗合成氣帶灰嚴(yán)重，導(dǎo)致激冷水D噴頭磨損嚴(yán)重。對(duì)合成氣出口處加折流板改造優(yōu)化，即氣化爐粗煤氣出口上部焊接擋渣板，氣體從下往上經(jīng)過(guò)折流后于改造后的D噴頭逆向接觸加強(qiáng)洗滌，以達(dá)到凈化氣體的效果（如圖2），且擴(kuò)大折流板面積，已達(dá)到降低粗煤氣流速的目的；同時(shí)在折流板內(nèi)增加噴頭強(qiáng)化洗滌效果[2,3]。

圖2 氣化爐合成氣出口處的改造優(yōu)化效果圖Fig.2 Schematics of raw gas outlet redesign

（2）增加除塵設(shè)備即鼓泡塔（粗煤氣氣液分離器）如圖3所示；改造原料氣分離罐為洗滌塔；增加洗滌塔循環(huán)泵。粗煤氣氣液分離器（鼓泡塔）主要作用是通過(guò)水浴式洗滌分離合成氣中的大顆?；?，達(dá)到初步凈化煤氣的目的；原料氣分離罐優(yōu)化改造為洗滌塔即在罐體內(nèi)增加多層泡罩塔盤(pán)，同時(shí)頂部增加西門(mén)子絲網(wǎng)除沫器及噴嘴，以進(jìn)一步提高除塵效果，洗滌塔循環(huán)泵為鼓泡塔提供洗滌水。同時(shí)為了使原料氣分離罐的分離更徹底,在其入口前增加一高壓噴射器。

優(yōu)化后流程即出氣化爐合成氣首先進(jìn)入鼓泡塔中，在水浴中將合成氣中所帶的大顆粒的灰和少量細(xì)灰除掉后，進(jìn)入現(xiàn)有兩級(jí)分離的洗滌系統(tǒng)，再經(jīng)過(guò)部分冷凝器及分離器后進(jìn)入改造后的洗滌塔，然后進(jìn)入變換入口分離罐分離，達(dá)到除去合成氣中灰塵的目的。鼓泡塔黑水直接排往閃蒸旁路處理[4]。

圖3 改造后洗滌工藝流程圖Fig.3 Redesign of the scrubber system

（3）新增水力旋流器。鼓泡塔底部黑水經(jīng)過(guò)水力旋流器進(jìn)行分離，旋流器頂部出口含渣量較少的黑水送往旁路閃蒸換熱器冷卻降溫后閃蒸處理；旋流器底部出口高濃度的黑水通過(guò)黑水循環(huán)泵加壓送往氣化爐激冷室底部破渣機(jī)，隨著水浴中的粗渣一起沉積于排渣收集罐，從粗渣系統(tǒng)排出。

在鼓泡塔出口黑水管線上增加水力旋流器及黑水循環(huán)泵，經(jīng)過(guò)水力旋流器分離，出大量的固體顆粒，有效避免黑水換熱器的堵塞和磨損。

表2 改造后中灰塵含量分析數(shù)據(jù)Table 2 The dust content in the syngas after redesign

3 新工藝使用效果

經(jīng)過(guò)洗滌系統(tǒng)改造后，合成氣中的塵含量明顯降低，見(jiàn)表 2；同時(shí)，黑水中的粗渣和細(xì)渣得到較好的分離，有效減緩了對(duì)管道和設(shè)備的磨蝕，緩解了旁路閃蒸冷卻器的堵塞問(wèn)題，提高了黑水閃蒸系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著國(guó)內(nèi)煤化工產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，干煤粉激冷流程氣化技術(shù)受到越來(lái)越多的關(guān)注。西門(mén)子氣化技術(shù)自投料試車(chē)以來(lái)，歷經(jīng)多次技改逐漸解決該技術(shù)在使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。尤其是合成氣洗滌單元的優(yōu)化改造，有效解決含塵量高，管線閥門(mén)磨損嚴(yán)重的問(wèn)題，并獲得專利授權(quán)。對(duì)提高干煤粉激冷氣化技術(shù)的理解和掌握做出貢獻(xiàn)，也為煤化工項(xiàng)目設(shè)計(jì)提供借鑒。

［1］臧慶安，張洪濤. GSP 氣化爐技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用[J]. 神華科技, 2012（5）: 70-73.

［2］神華集團(tuán)有限責(zé)任公司,神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，一種新型粗煤氣洗滌裝置:中國(guó)專利，201220444945.9[P]. 2012-09-03.

［3］神華集團(tuán)有限責(zé)任公司,神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，一種粗煤氣洗滌系統(tǒng)及GSP氣化系統(tǒng):中國(guó)專利，201120229241.5[P].2011-06-30.

［4］神華集團(tuán)有限責(zé)任公司,神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，一種干煤粉氣化粗煤氣的激冷洗滌系統(tǒng):中國(guó)專利，201220445216.5[P].2012-09-03.

Technological Renovation of the Scrubber System in Dry Pulverized Coal Gasification Unit

XIA Zhi-wen, YANG Ying, JING Yun-huan
（Shenghua Ningxia Coal Group Coal Chemistry Industry Company , Ningxia Yinchuan 750411, China）

Process flow, working conditions and technological renovation of the scrubber system in dry pulverized coal gasification unit were introduced. Through redesign of raw gas outlet and adding bubbling tower and hydrocyclone，the dust content in the syngas was effectively reduced below 0.5 mg/m3, large grained and fine slag in the blackwater could be separated, pipeline valve wear was under control.

Pulverized coal gasification; Scrubber; Technological renovation; Dust content

TQ 530

A

1671-0460（2014）11-2314-03

2014-10-10

夏支文（1985-），男，山東新泰人，助理工程師，2008年畢業(yè)于安徽理工大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，研究方向：從事煤氣化技術(shù)工作。E-mail：xiazhiwen@nxmy.com。