干煤粉氣化合成氣洗滌系統技術改造

夏支文，楊 英，井云環

（神華寧夏煤業集團煤炭化工工業分公司，寧夏 銀川 750411）

干煤粉氣化合成氣洗滌系統技術改造

夏支文，楊 英，井云環

（神華寧夏煤業集團煤炭化工工業分公司，寧夏 銀川 750411）

介紹了干煤粉加壓氣化技術合成氣洗滌工段的工藝流程、運行狀況以及對此進行的技術改造。通過合成氣出口重新設計、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，黑水中粗細渣得到分離，管線閥門的磨損得到控制。

干煤粉氣化；洗滌；改造；塵含量

神華寧煤煤化工公司烯烴項目引進的GSP干煤粉加壓氣化技術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行除塵分離的的工藝。整個流程中均為噴淋式洗滌，沒有一個水浴環節，造成含塵氣體有一定幾率穿透噴淋洗滌空間無法實現洗滌除塵。實際運行中也的確出現合成氣含塵量大，管線磨損嚴重的問題，并成為制約氣化裝置的長周期運行關鍵因素。

1 GSP洗滌流程介紹

煤粉和氧氣在組合燒嘴出口進行充分的混合與霧化后在氣化爐上部的燃燒室進行部分氧化反應，產生富含H2和CO及少量CO2、H2S的高溫粗合成氣，同時產生液態渣。粗合成氣和液態渣經燃燒室下部的排渣口和導管進入氣化爐的激冷室。在激冷室的導管出口處，被激冷水A環、B環和C環若干個噴頭出來的霧狀激冷水冷卻至約220℃。冷卻的同時，產生蒸汽飽和的合成氣，進入下游的兩級文丘里洗滌器，并且在兩級文丘里分離罐進行氣液分離。溶有灰塵和雜質的洗滌水從兩級文丘里罐底排出，送往黑水閃蒸單元。合成氣進入部分冷凝器，通過降溫冷凝作用，使形成的液滴進一步捕捉粗合成氣夾帶的微量灰塵，粗合成氣進入原料氣分離罐再次進行氣液分離。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，分離出來的冷凝液，跟變換裝置送過來的工藝冷凝液混合，作為文丘里洗滌系統的洗滌水[1,2]。其工藝流程圖如圖1。

圖1 洗滌工藝流程圖Fig.1 Scrubber system

根據西門子工藝設計，合成氣含塵量小于1mg/m3，由于干煤粉氣化反應過程中產生的細灰量大，激冷室采用空間噴淋冷卻洗滌，其結構形式沒有粗合成氣的有效分離空間，從而導致洗滌后的粗合成氣從激冷室出來時不可避免的攜帶大量細灰及少量粗顆粒渣，灰塵含量超過文丘里洗滌器有效洗滌負荷，導致去變換合成氣帶灰嚴重，見表 1，導致變換系統粗合成氣加熱器、變換保護床堵塞，已導致氣化系統停車多次。

表1 改造前中灰塵含量分析數據Table 1 The dust content in the syngas

2 改進措施

（1）由于氣化爐粗煤氣出口尺寸和位置設計不太合理，致使一部分氣體夾帶大量細灰直接從渣口排出，進入粗合成氣中。粗合成氣帶灰嚴重，導致激冷水D噴頭磨損嚴重。對合成氣出口處加折流板改造優化，即氣化爐粗煤氣出口上部焊接擋渣板，氣體從下往上經過折流后于改造后的D噴頭逆向接觸加強洗滌，以達到凈化氣體的效果（如圖2），且擴大折流板面積，已達到降低粗煤氣流速的目的；同時在折流板內增加噴頭強化洗滌效果[2,3]。

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

（2）增加除塵設備即鼓泡塔（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；增加洗滌塔循環泵。粗煤氣氣液分離器（鼓泡塔）主要作用是通過水浴式洗滌分離合成氣中的大顆粒灰，達到初步凈化煤氣的目的；原料氣分離罐優化改造為洗滌塔即在罐體內增加多層泡罩塔盤，同時頂部增加西門子絲網除沫器及噴嘴，以進一步提高除塵效果，洗滌塔循環泵為鼓泡塔提供洗滌水。同時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。

優化后流程即出氣化爐合成氣首先進入鼓泡塔中，在水浴中將合成氣中所帶的大顆粒的灰和少量細灰除掉后，進入現有兩級分離的洗滌系統，再經過部分冷凝器及分離器后進入改造后的洗滌塔，然后進入變換入口分離罐分離，達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。鼓泡塔底部黑水經過水力旋流器進行分離，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黑水循環泵加壓送往氣化爐激冷室底部破渣機，隨著水浴中的粗渣一起沉積于排渣收集罐，從粗渣系統排出。

在鼓泡塔出口黑水管線上增加水力旋流器及黑水循環泵，經過水力旋流器分離，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據Table 2 The dust content in the syngas after redesign

3 新工藝使用效果

經過洗滌系統改造后，合成氣中的塵含量明顯降低，見表 2；同時，黑水中的粗渣和細渣得到較好的分離，有效減緩了對管道和設備的磨蝕，緩解了旁路閃蒸冷卻器的堵塞問題，提高了黑水閃蒸系統運行穩定性。

4 結 語

隨著國內煤化工產業的迅猛發展，干煤粉激冷流程氣化技術受到越來越多的關注。西門子氣化技術自投料試車以來，歷經多次技改逐漸解決該技術在使用過程中出現的問題，取得長足的進步。尤其是合成氣洗滌單元的優化改造，有效解決含塵量高，管線閥門磨損嚴重的問題，并獲得專利授權。對提高干煤粉激冷氣化技術的理解和掌握做出貢獻，也為煤化工項目設計提供借鑒。

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

［2］神華集團有限責任公司,神華寧夏煤業集團有限責任公司，一種新型粗煤氣洗滌裝置:中國專利，201220444945.9[P]. 2012-09-03.

［3］神華集團有限責任公司,神華寧夏煤業集團有限責任公司，一種粗煤氣洗滌系統及GSP氣化系統:中國專利，201120229241.5[P].2011-06-30.

［4］神華集團有限責任公司,神華寧夏煤業集團有限責任公司，一種干煤粉氣化粗煤氣的激冷洗滌系統:中國專利，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年畢業于安徽理工大學化學工程與工藝專業，研究方向：從事煤氣化技術工作。E-mail：xiazhiwen@nxmy.com。