德士古气化炉带水原因及措施.doc

德士古气化炉带水原因及措施聂成元，朱冬梅 (兖矿鲁南化肥厂，山东滕州 277527) 2001-06-161 气化炉带水的现象及危害 气化炉带水可分为两种：一种是由气化炉来的合成气进入洗涤塔后，由于温度降低，在洗涤塔内冷凝；另一种是气化炉操作异常时，合成气夹带的水团，沿合成气管线进入洗涤塔。前者带水是正常的，量极少，后者是不正常的，量大。本文讨论的是后者带水。 1.1 气化炉带水现象 (1)气化炉液位急剧下降，激冷水浴不能形成，不能维持正常的气化炉操作； (2)气化炉底部出水量剧减，逐渐降为零，激冷室水夹带在合成气流中，带入洗涤塔； (3)洗涤塔液位居高不下，洗涤塔补水量逐步降为零，水系统失调； (4)出洗涤塔温度偏高，合成气量偏高，这是由于气化炉液位降低，高温合成气通过激冷水浴时间短，导致换热量少而引起的； (5)文丘里压差变大，且波动频繁。 1.2 气化炉带水的危害 (1)气化炉带水导致气化系统水平衡的破坏，洗涤塔液位居高不下，系统无法补水，灰水罐液位剧降。带水严重时，会迫使气化炉停车。 (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。 (3)由于气化炉带水改变了黑水中灰渣颗粒的沉降过程，含有大量灰渣颗粒的黑水进入闪蒸系统，使整个水系统的含固量大大增加，加速设备及管道的磨损，增加结垢、堵塞的可能性，不仅影响系统安全、稳定、长周期运行，而且大大增加维修费用，使产品成本上升。 (4)由于气化炉带水，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，影响整个合成氨系统经济运行。 2 气化炉带水原因分析 由燃烧室出来的高温合成气，沿下降管高速进入激冷水浴中，饱和了大量水汽后沿上升管上升，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，当气体流速波动剧烈时，还会出现环流现象，气流夹带大量水团上升，但夹带的液滴和水团由于自重还有一个沉降过程，当气流夹带液滴的速度大于液滴和水团的沉降速度时，即： 气速+液团速度液团的沉降速度气化炉带水现象就发生了。随着液体环流的增强，带水逐渐严重，形成惯性带水后，大量水团及液滴被气流带入洗涤塔，使洗涤塔液位居高不下，无法补水。当然气化炉正常运行时，气流夹带过饱和水汽入洗涤塔后冷凝时，不足引起带水。导致气化炉带水主要有以下因素。 2.1 气速 当气化炉高负荷运行，或者炉温控制偏高时，均能使气化炉发气量迅速增大，从而使气速增大，气流对液体分散作用加强，液体环流现象加剧，这样就导致了带水。 2.2 负荷 由于生产的需要，气化炉基本处在高负荷状态(为原设计负荷的140左右运行，压力、温度较高，气量也相应大，但气流通过的间隙未改变，气速的增加也会使气化炉带水；在低负荷时，虽未形成剧烈的环境，气流分散的液滴速度大于液滴沉降的速度，仍会使气化炉带水。另外，负荷增减频率快及调节幅度过大也会引起带水。 2.3 液位 气速一定，若气化炉液位控制较高，气流通过激冷水浴的时间长，气流对液体的分散作用就会加剧，环流现象加强，从而导致了气化炉带水。因此，高负荷生产中，气化炉的液位不可控制过高，否则极易引起带水。 2.4 炉温 气化炉操作中，炉温的控制相当关键。维持较高炉温，对气化反应，气化炉的发气量、碳转化率等是有利的。但是，炉温偏高，在激冷水浴中饱和的水蒸气也多，气量增大，气速也就相应增大，同样也会引起带水。 2.5 压力 压力过高，会使合成气的气速增加，压力波动也会引起带水。 3 预防气化炉带水的措施 3.1 炉温控制 炉温一般根据煤浆灰熔点的高低来确认。根据我厂的生产实践证明，炉温控制在高于灰熔点 100左右，对气化反应最为有利，而且也可避免气化炉带水。 3.2 负荷调节 为使系统经济运行，气化炉均在高负荷状态下运行，但是，不能超出气化炉设计负荷太多。根据我厂长期实践，维持在设计负荷的130为宜。高负荷运行时，尽可能少加减负荷。而且，调节幅度不宜过大，这不仅能防止气化炉带水，而且对系统长周期、稳定运行也有好处。 3.3 液位控制 由于气化炉超设计负荷运行，气化炉液位不可控制太高，以减少气体通过的时间，降低气体对液体的分散作用，而且，处理带水时，可适当降低液位，破坏生成的环流。待带水得到控制后，再逐步提高液位，但液位控制不可过低，过低会改变渣的沉降过程，增加黑水的含固量，而且也会使气化炉停车。 3.4 氧压及系统压力 应保持氧压及系统压力稳定，不可过高，稳定的氧压及系统压力对防止气化炉带水是有利的； 3.5 气化炉底部出水量 气化炉底部出水量的高低是判断气化炉是否带水的一个重要标志，当气化炉出水量减为零时，气体对激冷室水浴的分散作用便会加强，而且，环流现象加剧，只能引起更严重的带水，保证气化炉底部有一定的出水，水流和气流方向近似作逆向接触，使气体的分散作用变弱，这也会在一定程度上防止气化炉带水。 3.6 对气化炉内件改动 针对气化炉带水的原因，我厂增加了下降管底部的大锯齿数目，在锯齿的作用下，气流比较平稳，而且降低气体对液体的分散作用，也可防止带水。另外，在气化炉合成气出口附近，设置高效挡板，增加液滴和水团的沉降，也可防止带水，这些均取得了较好效果。 3.7 加大水系统循环量 由于负荷的提高，我们在操作中相应将激冷水量由原来的74m3h提高至90m3h，同时，在激冷水入气化炉处设置一大滤网，定期冲洗，以保证激冷水的供应，不仅可以阻止带水，而且保证气化炉长周期稳定运行。 4 结 论 (1)气化炉气流速度过高，对液体分散作用加强，且液体环流加剧导致带水。 (2)影响带水的基本因素是：气体气速、气化炉液位、负荷、炉温高低、氧压及系统压力等。 (3)由于我们对气化炉带水原因有了正确的认识并采取相应防范措施，基本杜绝了气化炉带水现象。即便发生气化炉带水，操作人员也会迅速采取措施，恢复正常生产。德士古气化炉的提温操作金 刚，张 涛(山东省兖矿鲁南化肥厂 滕州 277527) 2002-02-16 兖矿鲁南化肥厂的德士古气化装置自1993年4月试车以来进行了较多的技术改造，生产能力由年产8万t合成氨提高到年产10.7t，生产用煤由原来的单一“七五”煤发展成多矿点混煤。随着生产产量的提高、使用煤种的增多，灰渣呵习可燃物含量也有所升高(表1)。分析其原因，认为操作炉温过低是主要因素，因此在2000年4月进行了提高炉温的试验工作。1 试验方案的制定 本次系统运行从2000年3月11日开始，试验时系统运行稳定，各项指标已得到优化，试验结果应是具有代表性的。 德士古气化炉高温热电偶的使用寿命一般不超过1周。本次试验选在非初始开车阶段，热电偶已不能指示，只能以气体成份为参考来标定炉温。尽管甲烷含量能较快地反映炉温，但变化较快，受系统其它因素影响较大。 CO+H2的百分含量随炉温的升高而降低，虽变化慢一些，但受其它因素干扰小，炉温与CO+H2含量的对应关系较为确定，再现性较好，所以选定以CO+H2的含量标定炉温。 1.1 试验目的 本次试验的主要目的是考察渣中可燃物随炉温的变化关系，同时考核刁二同渣中可燃物含量下的氧耗、煤耗。 1.2 试验原则及注意事项 (1)本次试验氧气流量不变、压力保持稳定在(3.80，05)MPa，氧气纯度在99.6以上，通过逐渐降低煤浆泵转速以提高OC值，最终达到提温之目的。 (2)以合成气中CO+H2的百分含量每降低1为一个阶段，每个阶段稳定运行24 h，每个阶段从800开始，气体分析又增加了900和1100 2次(原是每个双点分析1次)。 (3)炉温提升应缓慢，煤浆泵转速应缓慢降低。 (4)试验时应严格监视合成气温度(218)、合成气成份、支撑板温度(25)、炉壁温度(260)、甲烷含量、排渣情况等，在上述参数不出现异常时才能进行下一步的试验，否则试验终止。 (5)仪表车间应保持在线甲烷表的准确性，并每天校验1次。 (6)试验期间灰渣取样每班2次(原每班1次)，分别在接班后的第三、第六小时取样；煤质分析室分白班、中班随时分析，分析结果及时上报至相关部门。 (7)试验期间操作人员应真实地记录工艺参数，认真巡回检查，气化炉壁温每2小时用红外测温仪实测1次。 1.3 试验步骤 (1)从目前运行状况开始(CO+H2=83.85)，逐步降低煤浆泵转速，提高OC值，使合成气中CO+H2的含量为8283。 (2)第二阶段再降低煤浆泵的转速，使合成气中CO+H2的含量为8182。 (3)第三阶段再降低煤浆泵的转速，使合成气中CO+H2的含量为8081。 (4)第四阶段再降低煤浆泵的转速，使合成气中CO+H2的含量为7980。(5)分析渣中可燃物，如果含量降至20，试验结束并恢复原工况。2 试验情况介绍 2.1 试验过程 (1)第一阶段4月5日800开始提炉温至1000基本调整完毕，目标值是CO+H2的含量为 8283并维持2h稳定运行。 (2)第二阶段4月6日800开始提炉温至1000调整完毕，目标值CO+H2含量为81 82，但因6日1500跳车而停止试验。 2.2 数据对比 试验前后数据对比见表2。 3 试验结果 (1)操作炉温的确定依据是煤的灰熔点，一般在煤的灰熔点FT以上50左右。由于所使用的煤的灰熔点较低，所以炉温也较低，试验过程中高出正常炉温约100，具有较大的风险性。 (2)本次试验虽然只进行了2个阶段即被终止，