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勢進行介紹，分析了當前德士古氣化爐帶水問題影響因素，并提出了一些應對策略，希望能夠對相關人員有所幫助。

關鍵詞：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勢

德士古水煤漿氣化裝置的核心設備是氣化爐，其主要組成部分為激冷室和燃燒室，激冷室主要設計的構建有激冷環、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勢：

（1）具有環保性

在具體生產中，由于氣化爐有著較高溫度，通常情況下，不會出現對環境產生危害物質，排出的氨氮等物質在處理上比廢水更容易，而且有著較低成本。與此同時，氣化系統能夠實現水資源重復利用，有效降低廢水量排放，降低了處理難度。此外，在對水煤漿進行配制時，可以使用工廠生產的有機廢水，實現水資源循環使用。

具有安全性

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

2.德士古氣化爐帶水問題相關分析

以某公司現有德士古氣化爐裝置為例，其生產強度每小時為98000Nm3合成氣量，激冷水氣化產生的保護水蒸氣每小時為62000Nm3，兩者合并總氣量為每小時16000Nm3，也就是德士古氣化爐在1250℃與6.5MPa環境下，產氣量為每小時16000Nm3。上升管與下降管環隙面積是0.799m2，合成氣于兩者之間流速每秒為21.75m，如圖1所示：在實際運行過程中會出現一系列問題，本文主要以該案例為主，對相關帶水問題進行分析。

2.1氣化爐溫度

德士古氣化爐在實際運行過程中，要對溫度進行有效控制。通常情況下，爐內溫度提高能夠確保氣化反應有效性，實現反應率、轉化率有效提高。但當溫度超過一定標準，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荷出現增大現象。在爐內溫度過低的條件下，就會提高粗渣含碳量，降低產氣量，使得碳轉化率無法達到正常標準，排渣系統出現堵塞。

2.2氣化爐負荷

激冷室帶水會受到氣化爐負荷方面的影響，一旦氣化爐負荷出現升高，就會使得實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，超過相關參考系數后，將把液體帶出激冷室，從而發生帶水現象。由于受高溫合成氣影響，激冷室會產生沸騰傳熱，液體過熱程度受到蒸汽溫度與加熱面問題產生的溫度差作用，出現對流傳熱，主要表現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，如果沸騰嚴重，那么溫差就很大。溫差太大，會使得傳熱系數與熱流密度升高，產生泡核沸騰傳熱想象，溫差達到一定臨界值，蒸氣泡就會有明顯提高，形成蒸氣膜，這樣傳熱系數就會很低，被稱作膜狀沸騰傳熱，在此過程中，就會產生激冷室帶水現象。因此，氣化爐帶水問題主要是因為負荷較大，使得激冷室出現膜狀沸騰傳熱情況，降低傳熱效果，導致較多水被帶走。

2.3原料煤質量

影響帶水問題除樂氣化爐溫度與負荷，也離不開原料煤質量，其主要包含原料煤黏溫特性、反應活性以及灰熔點等，是帶水問題得以解決的關鍵點。煤灰黏溫特性對生產最終效果有著重要作用，而且在生產過程中，煤灰軟化及流動溫度都要符合具體標準，如果出現一些物質含量超標，會導致更多細灰出現，降低凝固速度，伴隨著合成氣進入下降與上升管空隙中，產生阻塞。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，內水和灰分含量較大。需要在實際運行過程中，加強煤種變化的監督，及時調整氣化爐實際運行工況。

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定的灰熔點、良好的煤灰黏溫特性與成漿性，進行配煤工作中，要格外注意煤灰熔點與可磨指數具有接近性等指標。

3.2擴大上升管直徑

在對該德士古氣化爐裝置進行帶水問題解決時，通過對上升管直徑進行擴大，改變上升管與下降管之中的環形通道，可以有效緩解合成氣對也像負面作用，使得氣體流通速度下降，可以對夾帶水動能進行限制，可以從本質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域擴大，使夾帶水回流進激冷室空間里，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，從而出現很多合成氣帶水。一旦相關設備運行過程中出現滿負荷，就會使得氣化爐和洗滌塔出現水平衡，這樣夾帶水回流就比較順利，如果氣化爐帶水情況過于嚴重，就需要對液位進行控制，改變液面空間緩解帶水現象。通過對本案例中激冷室空間進行改造之后，高負荷生產階段帶水現象會得到有效控制，并且激冷室頂部分離裝置的設置，會降低激冷室環堵塞導致帶水問題，延長了激冷環、下降及上升管使用期限，從而節約了勞動強度、檢查及修理費用。

結語：

綜上所述，德士古氣化爐出現的帶水問題是由于多個因素影響而產生，包括氣化爐溫度、負荷以及原料煤質量等方面，有著多樣性和復雜性，為了促進其系統運行穩定與安全，相關管理人員需要對其進行具體分析和研究，根據實際情況，實事求是，采取有效措施，實現針對性解決，從而保證德士古氣化爐高效運轉。