德士古氣化爐帶水問題探討

牛得草 王瑜

摘要：本文主要針對德士古氣化爐組成部分和優(yōu)勢進(jìn)行介紹，分析了當(dāng)前德士古氣化爐帶水問題影響因素，并提出了一些應(yīng)對策略，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人員有所幫助。

關(guān)鍵詞：德士古;氣化爐;帶水問題;探討

1.德士古氣化爐組成部分及其優(yōu)勢

德士古水煤漿氣化裝置的核心設(shè)備是氣化爐，其主要組成部分為激冷室和燃燒室，激冷室主要設(shè)計(jì)的構(gòu)建有激冷環(huán)、下降管以及上升管等。

與普通氣化爐相比，德士古氣化爐有著以下優(yōu)勢：

（1）具有環(huán)保性

在具體生產(chǎn)中，由于氣化爐有著較高溫度，通常情況下，不會出現(xiàn)對環(huán)境產(chǎn)生危害物質(zhì)，排出的氨氮等物質(zhì)在處理上比廢水更容易，而且有著較低成本。與此同時(shí)，氣化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)水資源重復(fù)利用，有效降低廢水量排放，降低了處理難度。此外，在對水煤漿進(jìn)行配制時(shí)，可以使用工廠生產(chǎn)的有機(jī)廢水，實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)使用。

具有安全性

德士古氣化爐主要采用濕法對煤進(jìn)行磨制，將煤、水和添加劑加入磨煤機(jī)，可以避免產(chǎn)生爆炸等情況，想對于傳統(tǒng)干磨法，有著極大安全性。

2.德士古氣化爐帶水問題相關(guān)分析

以某公司現(xiàn)有德士古氣化爐裝置為例，其生產(chǎn)強(qiáng)度每小時(shí)為98000Nm3合成氣量，激冷水氣化產(chǎn)生的保護(hù)水蒸氣每小時(shí)為62000Nm3，兩者合并總氣量為每小時(shí)16000Nm3，也就是德士古氣化爐在1250℃與6.5MPa環(huán)境下，產(chǎn)氣量為每小時(shí)16000Nm3。上升管與下降管環(huán)隙面積是0.799m2，合成氣于兩者之間流速每秒為21.75m，如圖1所示：在實(shí)際運(yùn)行過程中會出現(xiàn)一系列問題，本文主要以該案例為主，對相關(guān)帶水問題進(jìn)行分析。

2.1氣化爐溫度

德士古氣化爐在實(shí)際運(yùn)行過程中，要對溫度進(jìn)行有效控制。通常情況下，爐內(nèi)溫度提高能夠確保氣化反應(yīng)有效性，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)率、轉(zhuǎn)化率有效提高。但當(dāng)溫度超過一定標(biāo)準(zhǔn)，就會使得總氣量與氣流速度升高，從而使得激冷水中飽和水蒸氣氣量上升致使其熱負(fù)荷出現(xiàn)增大現(xiàn)象。在爐內(nèi)溫度過低的條件下，就會提高粗渣含碳量，降低產(chǎn)氣量，使得碳轉(zhuǎn)化率無法達(dá)到正常標(biāo)準(zhǔn)，排渣系統(tǒng)出現(xiàn)堵塞。

2.2氣化爐負(fù)荷

激冷室?guī)畷艿綒饣癄t負(fù)荷方面的影響，一旦氣化爐負(fù)荷出現(xiàn)升高，就會使得實(shí)際壓力與通氣量增大，由于管道直徑是固定的，壓力增大，就會使得氣流速度增加，超過相關(guān)參考系數(shù)后，將把液體帶出激冷室，從而發(fā)生帶水現(xiàn)象。由于受高溫合成氣影響，激冷室會產(chǎn)生沸騰傳熱，液體過熱程度受到蒸汽溫度與加熱面問題產(chǎn)生的溫度差作用，出現(xiàn)對流傳熱，主要表現(xiàn)在液體沸騰隨著溫度差變化而變化，如果只是輕微沸騰，那么溫差就很小，如果沸騰嚴(yán)重，那么溫差就很大。溫差太大，會使得傳熱系數(shù)與熱流密度升高，產(chǎn)生泡核沸騰傳熱想象，溫差達(dá)到一定臨界值，蒸氣泡就會有明顯提高，形成蒸氣膜，這樣傳熱系數(shù)就會很低，被稱作膜狀沸騰傳熱，在此過程中，就會產(chǎn)生激冷室?guī)F(xiàn)象。因此，氣化爐帶水問題主要是因?yàn)樨?fù)荷較大，使得激冷室出現(xiàn)膜狀沸騰傳熱情況，降低傳熱效果，導(dǎo)致較多水被帶走。

2.3原料煤質(zhì)量

影響帶水問題除樂氣化爐溫度與負(fù)荷，也離不開原料煤質(zhì)量，其主要包含原料煤黏溫特性、反應(yīng)活性以及灰熔點(diǎn)等，是帶水問題得以解決的關(guān)鍵點(diǎn)。煤灰黏溫特性對生產(chǎn)最終效果有著重要作用，而且在生產(chǎn)過程中，煤灰軟化及流動溫度都要符合具體標(biāo)準(zhǔn)，如果出現(xiàn)一些物質(zhì)含量超標(biāo)，會導(dǎo)致更多細(xì)灰出現(xiàn)，降低凝固速度，伴隨著合成氣進(jìn)入下降與上升管空隙中，產(chǎn)生阻塞。比如：延長榆林煤化公司本部原料煤煤種變化較為頻繁，原料煤灰熔點(diǎn)方面，波動比較大，會對氣化爐溫度造成一定影響，主要是會使溫度波動范圍變大，而摻燒的高硫煤成漿性較差，內(nèi)水和灰分含量較大。需要在實(shí)際運(yùn)行過程中，加強(qiáng)煤種變化的監(jiān)督，及時(shí)調(diào)整氣化爐實(shí)際運(yùn)行工況。

3.德士古氣化爐帶水問題解決措施

3.1合理選擇原料煤

該案例中，還要合理選擇原煤料質(zhì)量，雖然德士古氣化爐在用煤上，有著廣泛性，但是也要保證原料煤有著較穩(wěn)定的灰熔點(diǎn)、良好的煤灰黏溫特性與成漿性，進(jìn)行配煤工作中，要格外注意煤灰熔點(diǎn)與可磨指數(shù)具有接近性等指標(biāo)。

3.2擴(kuò)大上升管直徑

在對該德士古氣化爐裝置進(jìn)行帶水問題解決時(shí)，通過對上升管直徑進(jìn)行擴(kuò)大，改變上升管與下降管之中的環(huán)形通道，可以有效緩解合成氣對也像負(fù)面作用，使得氣體流通速度下降，可以對夾帶水動能進(jìn)行限制，可以從本質(zhì)上解決合成氣帶水問題。一般情況下，激冷室上升管都用螺栓緊固，更換容易且成本低，有利于設(shè)備改造。

3.3加大激冷室空間

激冷室空間的有效提升，在一定程度上有利于將其液面上部分離區(qū)域擴(kuò)大，使夾帶水回流進(jìn)激冷室空間里，氣流流速相同情況下，會使得氣體夾帶水動能相同，分離空間流速高于滴液帶出速度，從而出現(xiàn)很多合成氣帶水。一旦相關(guān)設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)滿負(fù)荷，就會使得氣化爐和洗滌塔出現(xiàn)水平衡，這樣夾帶水回流就比較順利，如果氣化爐帶水情況過于嚴(yán)重，就需要對液位進(jìn)行控制，改變液面空間緩解帶水現(xiàn)象。通過對本案例中激冷室空間進(jìn)行改造之后，高負(fù)荷生產(chǎn)階段帶水現(xiàn)象會得到有效控制，并且激冷室頂部分離裝置的設(shè)置，會降低激冷室環(huán)堵塞導(dǎo)致帶水問題，延長了激冷環(huán)、下降及上升管使用期限，從而節(jié)約了勞動強(qiáng)度、檢查及修理費(fèi)用。

結(jié)語：

綜上所述，德士古氣化爐出現(xiàn)的帶水問題是由于多個因素影響而產(chǎn)生，包括氣化爐溫度、負(fù)荷以及原料煤質(zhì)量等方面，有著多樣性和復(fù)雜性，為了促進(jìn)其系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定與安全，相關(guān)管理人員需要對其進(jìn)行具體分析和研究，根據(jù)實(shí)際情況，實(shí)事求是，采取有效措施，實(shí)現(xiàn)針對性解決，從而保證德士古氣化爐高效運(yùn)轉(zhuǎn)。