氣化爐水洗塔塔板改造與應(yīng)用研究

徐開峰

（兗礦魯南化工有限公司，山東 滕州 277500）

水洗塔是四噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化爐裝置中的重要設(shè)備，擔(dān)負(fù)著合成氣洗滌的作用，其效果如何直接影響到后工序變換廢鍋、變換爐等裝置的運(yùn)行周期，隨著運(yùn)行周期的延長(zhǎng)，水洗塔塔板會(huì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，塔板壓差逐漸升高，洗滌液下行困難，出現(xiàn)液泛帶水現(xiàn)象，本文主要總結(jié)了水洗塔塔板改造方面的一些要點(diǎn)。

1 水洗塔流程簡(jiǎn)介

氣化爐產(chǎn)生的飽和水煤氣經(jīng)混合器的噴淋潤(rùn)濕后，進(jìn)入旋風(fēng)分離器分離，氣相進(jìn)入水洗塔進(jìn)一步洗滌，合成氣含塵量降至＜1mg/m3后進(jìn)入甲醇變換工段。進(jìn)入水洗塔塔盤的洗滌水有兩種：變換高溫冷凝液和高溫?zé)崴?，兩種工藝水分別配有進(jìn)入塔板上部和塔板下部的流程，底部含固量較大的黑水進(jìn)入閃蒸系統(tǒng)進(jìn)一步處理，水洗塔下部含固量較低的灰水，經(jīng)黑水循環(huán)泵加壓后作為氣化爐激冷水和混合器的潤(rùn)濕水。水洗塔的正常運(yùn)行既保證了合成氣的洗滌效果，又維持了水系統(tǒng)的平衡。圖1為工藝流程簡(jiǎn)圖。

圖1 工藝流程簡(jiǎn)圖

2 水洗塔運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題

我公司水洗塔原選用的是6層泡罩塔板，塔板上氣液兩相成錯(cuò)流流動(dòng)，為兩相提供了大量的傳質(zhì)界面，所以泡罩塔具有洗滌效果好的優(yōu)點(diǎn)；但因氣體流徑曲折，塔板壓降大，容易造成塔板積灰，引起液泛帶水現(xiàn)象。

水洗塔出現(xiàn)帶水現(xiàn)象以后，外圍的工藝調(diào)整，很難使系統(tǒng)恢復(fù)正常。洗滌液大量返混，降低了煤氣的洗滌效果，同時(shí)合成氣帶水，造成凈化工序高溫冷凝液量大幅增加，威脅到變換爐催化劑的安全運(yùn)行。

此時(shí)為了降低水洗塔帶水量，只能將水洗塔塔板補(bǔ)水，部分轉(zhuǎn)移至塔板下部，這樣就降低了煤氣的洗滌效果，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)加重甲醇凈化工段廢鍋列管的堵塞，引起變換爐催化劑積灰。

水洗塔帶水導(dǎo)致塔板洗滌液下行困難，直接影響到氣化水系統(tǒng)的平衡。水洗塔液位低，需降低激冷水量，將進(jìn)而導(dǎo)致氣化爐激冷環(huán)水分布不均勻，引起下降管局部高溫變形或掛渣等衍生問(wèn)題。

3 水洗塔塔板改造

泡罩塔板介質(zhì)的流徑復(fù)雜，增加了合成氣的停留時(shí)間，易造成泡罩齒縫和升氣管積灰，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況，該處積灰形成后，在運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)法清理掉，只能降低系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷或因塔板被吹翻，壓差降低，消除帶水現(xiàn)象，見圖2。

圖2 泡罩升氣管及齒縫堵塞

針對(duì)泡罩塔板的缺點(diǎn)，重點(diǎn)優(yōu)化塔板的結(jié)構(gòu)形式，目前舌型塔板（見圖4）和固閥塔板（見圖3）比較流行。最下部2層為了增大流通面積，我公司選用舌型塔板，中間2層用固閥塔板，最上面2層保留泡罩塔板，但對(duì)泡罩尺寸進(jìn)行調(diào)整。

塔板的開孔率需經(jīng)計(jì)算，開孔率過(guò)大，塔板洗滌液分布不均勻，會(huì)造成部分合成氣短路，降低了洗滌效果；塔板開孔率過(guò)小，在塔板積灰情況下，易造成塔板壓差過(guò)大，出現(xiàn)積液帶水現(xiàn)象，根據(jù)運(yùn)行情況，我們建議最下部2層塔板取消溢流堰，以保證洗滌液順暢的將積灰?guī)С?，延長(zhǎng)塔板的使用周期。

圖3 固閥塔板

圖4 舌型塔板

中間兩層塔板采用固閥塔，塔板安裝時(shí)固閥的傾斜方向與洗滌液的流向一致，保證洗滌液在塔板上的均勻分布。

最上面2層保留泡罩塔板（見圖5），為消除水洗塔帶水問(wèn)題，下面4層塔板的開孔率一般都按操作上限來(lái)測(cè)算，在運(yùn)行負(fù)荷較低時(shí)，將影響到塔板的洗滌效果，此時(shí)泡罩塔板可以進(jìn)行補(bǔ)位，為了提高泡罩的抗積灰能力，提高檢修時(shí)的清洗質(zhì)量，我們對(duì)泡罩的細(xì)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化。

圖5 泡罩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

泡罩下口直徑100mm，齒縫的尺寸是4mm×30mm×32個(gè)，安裝時(shí)保證泡罩下檐距離塔板10mm，這個(gè)尺寸相當(dāng)于全部齒縫的流通面積。當(dāng)泡罩齒縫堵塞后，泡罩下檐處間隙可以作為氣體通道，這樣在保證泡罩洗滌效果的同時(shí)，有效的降低了泡罩阻力。另外合適的間隙，可以確保泡罩內(nèi)部的灰垢在檢修時(shí)清理徹底；泡罩固定螺栓的托臺(tái)要有足夠的強(qiáng)度，以承受人工清理時(shí)的敲擊力，另外螺紋長(zhǎng)度適中，以帶滿螺帽為限，以便拆卸。

水洗塔是氣化裝置的一個(gè)重要設(shè)備，離不開前后工序的穩(wěn)定運(yùn)行，氣化煤種合理的粘溫特性和操作爐溫，可以減少飛灰的產(chǎn)生，延長(zhǎng)塔板的使用周期；氣化水系統(tǒng)的的穩(wěn)定運(yùn)行和藥劑的有效添加，也會(huì)減緩水洗塔塔板的結(jié)垢速率，當(dāng)然水洗塔的高效運(yùn)行，也直接影響到氣化裝置的運(yùn)行周期。

4 應(yīng)用效果

該塔板改造完成后，在氣化爐高負(fù)荷下，水洗塔連續(xù)運(yùn)行7個(gè)月未出現(xiàn)帶水現(xiàn)象，期間高溫冷凝液水質(zhì)良好，特別是2017年6月份一次水系統(tǒng)大范圍的調(diào)整，更驗(yàn)證了改造后的水洗塔具有良好操作彈性：當(dāng)時(shí)C#氣化爐運(yùn)行期間，高溫?zé)崴秒p泵故障退出運(yùn)行，車間緊急投用輔助激冷水泵，但該泵根據(jù)流程設(shè)計(jì)只能向水洗塔下塔補(bǔ)水，這樣雖然可以維持水系統(tǒng)的運(yùn)行，但造成合成氣溫度明顯下降，更重要的是水洗塔塔板洗滌水減少150m3/h以上，此時(shí)上塔板的變換高溫冷凝液由50m3/h調(diào)整至100m3/h，水洗塔依靠100m3/h的補(bǔ)水進(jìn)行合成氣的洗滌，但經(jīng)過(guò)監(jiān)控發(fā)現(xiàn)，凈化工段回流至氣化的高溫冷凝液的水質(zhì)良好，說(shuō)明了水洗塔塔板的設(shè)計(jì)合理，操作彈性大，達(dá)到了良好的效果。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）泡罩塔板具有洗滌效果好的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)水洗塔部分塔板進(jìn)行改造后，可以有效減低塔板壓差，延長(zhǎng)水洗塔運(yùn)行周期。

（2）塔板的開孔率需貼近實(shí)際生產(chǎn)負(fù)荷，以保證洗滌效果。

（3）最上部2層塔板建議保留泡罩模式，并對(duì)泡罩的安裝細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，可以兼顧水洗塔的運(yùn)行周期和洗滌效果。

（4）工藝操作方面的優(yōu)化，可以降低水洗塔塔板結(jié)垢速率，延長(zhǎng)運(yùn)行周期。