對(duì)煤氣化閃蒸系統(tǒng)熱交換效率提高的研究

孔德會(huì)（天保中天科技（天津）股份有限公司，天津300308）

在煤氣化工藝技術(shù)的具體應(yīng)用過(guò)程中會(huì)涉及很多類型的列管式換熱器，其中高壓閃蒸換熱器就是其中至關(guān)重要的組成部分。閃蒸系統(tǒng)在多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域中都得到了十分廣泛的應(yīng)用，特別是在化工，食品以及醫(yī)藥等行業(yè)中，所呈現(xiàn)出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)特別顯著。結(jié)合這樣的情況可見(jiàn)，對(duì)于煤氣化閃蒸系統(tǒng)的熱交換效率提高策略和相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析是十分重要而且必要的。

1 煤氣化閃蒸系統(tǒng)概述

煤氣化技術(shù)有著十分廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，在大型工業(yè)化運(yùn)行過(guò)程中所涉及的煤氣化技術(shù)主要包括固定床氣化技術(shù)、流化床氣化技術(shù)、氣流床氣化技術(shù)。從具體的應(yīng)用實(shí)踐來(lái)看，特別是在滌綸短纖產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，在實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)節(jié)要有效應(yīng)用蒸汽針對(duì)滌綸絲束進(jìn)行有效加熱，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生特別多的冷凝水。在這個(gè)過(guò)程中，煤氣化閃蒸系統(tǒng)可以切實(shí)有效的發(fā)揮閃蒸分離冷凝水和二次蒸汽的作用和價(jià)值，使其充分的分離和提取。所以對(duì)于閃蒸系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，可以有效節(jié)約飽和蒸汽的能耗，在更大程度上提升熱交換的效率，與此同時(shí)，也可以更有效的回收冷凝水，使資源得到節(jié)約和循環(huán)利用。

2 閃蒸的原理及問(wèn)題

2.1 基本原理

通常情況下我們所稱之為的閃蒸主要指的是結(jié)合實(shí)際情況，有針對(duì)性的利用物質(zhì)沸點(diǎn)在壓力的作用之下，會(huì)逐步升高的物理特性，他們?cè)陲柡退母邏褐氯谌氲降蛪喝萜髦?，?huì)在特別短的時(shí)間內(nèi)急劇下降，由此使得流體溫度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于此壓力下的沸點(diǎn)，因此，在閃蒸罐流體會(huì)在特別短的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)氣化現(xiàn)象，在這樣的情況下造成該飽和水轉(zhuǎn)變成為容器壓力下的飽和水蒸氣。在相應(yīng)的煤氣化閃蒸系統(tǒng)裝置中，閃蒸主要是結(jié)合具體情況，有針對(duì)性的凈化處理高溫高壓灰水，然后對(duì)其進(jìn)行回收冷卻和再利用，把水中的酸性氣體進(jìn)行有效去除，以此對(duì)其進(jìn)行循環(huán)的利用，這樣能夠在更大程度上有效減少對(duì)于管道的腐蝕，使設(shè)備的使用壽命進(jìn)一步延長(zhǎng)。與此同時(shí)，也可以使補(bǔ)水量進(jìn)一步降低，對(duì)其展開(kāi)二次使用。

2.2 相關(guān)問(wèn)題

在氣化系統(tǒng)灰水處理單元里面特別關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就包括閃蒸，但是，氣化爐激冷室和洗滌塔排水量所處的狀態(tài)并不夠穩(wěn)定，缺少持續(xù)性，這樣的情況就會(huì)導(dǎo)致閃蒸罐液位有很大的波動(dòng)性，在這樣的情況下就會(huì)使得導(dǎo)管被嚴(yán)重堵塞，設(shè)備有大量積灰、冒頂?shù)?，此類?wèn)題導(dǎo)致管道出現(xiàn)震蕩，在很大程度上腐蝕掉真空閃蒸灰水泵等等，一系列相關(guān)問(wèn)題就會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的超溫超壓與水循環(huán)受到嚴(yán)重阻礙，由此就會(huì)使得閃蒸效果大打折扣，甚至在很大程度上阻塞換熱器列管，與此同時(shí)也會(huì)大幅度的降低閃蒸汽換熱之后所生成的冷凝液的數(shù)量，閃蒸汽經(jīng)火炬放空后，會(huì)損失掉很多熱量，與此同時(shí)，在處理過(guò)程中也埋下很多安全隱患。，甚至導(dǎo)致氣化爐停止運(yùn)行，使其受到嚴(yán)重?fù)p壞。

3 煤氣化工藝

3.1 煤氣化系統(tǒng)

在具體的生產(chǎn)過(guò)程中，特別是煤制甲醇的制作過(guò)程中，煤氣化系統(tǒng)是十分重要的核心內(nèi)容，從實(shí)踐情況來(lái)看，我國(guó)的煤氣化系統(tǒng)主要采用國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的兩段式干煤粉加壓氣化爐(氣流床)煤氣化工藝技術(shù)。煤氣化是煤粉、氧氣在持續(xù)加壓的情況下進(jìn)一步流入到氣化爐內(nèi)部，在既定的時(shí)間內(nèi)升溫、揮發(fā)分脫除等相關(guān)方面的化學(xué)或者物理變化，在這個(gè)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的合成氣體，例如，H2和CO為主的合成氣。煤氣化工藝在事件的過(guò)程中主要是采取干煤粉加壓進(jìn)料方式，其氣化劑主要是純氧，它的反應(yīng)溫度可以高達(dá)1400C~1600°C。在具體應(yīng)用過(guò)程中所涉及的煤氣化裝置由多個(gè)工程單元有機(jī)組成，例如，其組成部分主要包括磨煤與干燥單元、煤粉加壓輸送單元、煤粉氣化單元、除渣單元、濕洗單元、灰水處理單元等相關(guān)內(nèi)容，在灰水處理單元中可以進(jìn)行氣體和液體的分離。

3.2 灰水處理單元

在灰水處理單元的運(yùn)行過(guò)程中，除渣單元、濕洗單元及其它裝置輸送而來(lái)的廢水進(jìn)入中壓閃蒸罐，閃蒸之后就會(huì)把灰水通過(guò)底部的管道輸送到真空閃蒸罐內(nèi)部，在這個(gè)過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行二次閃蒸，由此就會(huì)使得氣體由閃蒸罐頂部釋放出來(lái)。中壓閃蒸罐閃蒸出來(lái)的氣體通過(guò)中壓閃蒸冷凝器和中壓閃蒸水冷器與循環(huán)冷卻水展開(kāi)相對(duì)應(yīng)的熱交換，在熱交換完成之后，閃蒸汽溫度出現(xiàn)十分劇烈的下降，換熱之后氣體因?yàn)閯×业慕禍囟上鄬?duì)應(yīng)的冷凝液，在冷凝液進(jìn)入到中閃氣液分離罐分離，把酸性氣體送到火炬，冷凝液進(jìn)入循環(huán)水罐，對(duì)其進(jìn)行二次利用。真空閃蒸罐二次閃蒸之后的閃蒸汽通過(guò)真閃冷凝器和真閃冷凝器與循環(huán)冷卻水進(jìn)行熱交換，在這個(gè)過(guò)程中閃蒸氣的溫度進(jìn)一步降低，換熱之后的冷凝液到達(dá)蒸閃氣液分離罐分離，酸性氣體外排至火炬，冷凝液通過(guò)真空閃蒸冷凝液泵送到循環(huán)水罐中進(jìn)行回水利用。

4 換熱器可能導(dǎo)致的相關(guān)問(wèn)題分析

灰水處理中應(yīng)用多個(gè)系統(tǒng)輸送而來(lái)的高溫高壓灰水內(nèi)部有特別多的具有腐蝕性的介質(zhì)，對(duì)其進(jìn)行排放或者二次回收利用時(shí)，都極有可能在很大程度上腐蝕管道和相關(guān)設(shè)備，同時(shí)對(duì)于環(huán)境也有很大的污染?；宜ㄟ^(guò)多級(jí)閃蒸之后進(jìn)一步解析出所含有的酸性氣體，由此可以使管道及其設(shè)備的使用壽命進(jìn)一步延長(zhǎng)。針對(duì)換熱器換熱效果比較差的相關(guān)問(wèn)題而言，所涉及的解決方法包括換熱器循環(huán)水反洗沖法和零背壓排放法，但是從根本上來(lái)講，這樣的解決方法無(wú)法真正意義上根除換熱器列管堵塞等相關(guān)問(wèn)題。

如果換熱器的效果比較差，極有可能導(dǎo)致閃蒸氣的溫度持續(xù)升高，在這樣的情況下無(wú)法實(shí)施冷凝，由此會(huì)造成閃蒸汽被大批量的釋放，在這樣情況下就會(huì)加劇水資源浪費(fèi)問(wèn)題。同時(shí)也會(huì)在更大程度上提升壓閃蒸罐壓力，使安全閥起跳，真空閃蒸回水泵被嚴(yán)重腐蝕，使得真空閃蒸泵抽負(fù)效果大打折扣，其罐體內(nèi)部無(wú)法形成真空，形成大量的閃蒸汽導(dǎo)致管道震蕩，使企業(yè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，而且長(zhǎng)周期運(yùn)行等受到極大的阻礙。所以針對(duì)這樣的情況，在實(shí)際的發(fā)展過(guò)程中要著重針對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化和更新，使其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)得到充分的體現(xiàn)。

5 提升煤氣化閃蒸系統(tǒng)熱交換效率的策略

因?yàn)殚W蒸氣體有著特別強(qiáng)烈的高腐蝕性，極有可能腐蝕掉換熱管，使其表面出現(xiàn)結(jié)垢、脫皮的問(wèn)題，對(duì)于換熱效果造成嚴(yán)重影響，使換熱管極有可能產(chǎn)生堵塞的問(wèn)題，隨著壁厚進(jìn)一步減少，使得換熱管出現(xiàn)破裂的問(wèn)題，對(duì)其生產(chǎn)效率的提升造成嚴(yán)重影響。對(duì)此，采用循環(huán)水反沖洗法無(wú)法解決相關(guān)方面的問(wèn)題，所以，要把換熱器列管進(jìn)行根本上的替換，盡可能有效應(yīng)用抗腐蝕性能更顯著的不銹鋼列管，由此在更大程度上提升熱交換效率，從根本上有效規(guī)避換熱管出現(xiàn)破裂或者堵塞等相關(guān)問(wèn)題。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)上文的分析，我們能夠充分看出，為了在最大程度上提升煤氣化產(chǎn)生系統(tǒng)的熱交換效率，需要對(duì)換氣管進(jìn)行不斷的優(yōu)化和完善，使相關(guān)技術(shù)得到有效應(yīng)用，有效應(yīng)用不銹鋼列管，并對(duì)其進(jìn)行不斷的改造，從根本上有效避免排放的物質(zhì)造成大氣污染，浪費(fèi)水資源。