关于LX-L带水、带灰现象分析及部分处理措施

关于 LX-L 带水、带灰现象分析及部分处理措施

李梁

新疆和山巨力化工有限公司气体车间 833200

摘要：气化炉长周期运行时出现合成气带水、气化炉液位计失真等情况时，其主要原因为运行期间合成气带灰导致气化炉内水汽分离空间减小，造成后续出现的激冷室内积渣严重，合成气带水严重，合成气管道内积灰文丘里压差增高等现象，针对以上情况做出原因分析及前期处理措施以对该情况进行缓解及延长运行周期

关键词：LX-L 激冷室 积灰 带水

1. LX-L工艺介绍

新疆和山巨力化工有限公司气化装置采用鲁西化工集团设计制造的粉煤加压气化装置，采用单烧嘴、水冷壁结构，LX-L粉煤气化工艺包括磨煤及干燥2150、粉煤加压及输送2160、粉煤气化及合成气洗涤2170、渣及灰水处理2180、气化公用工程2190单元；气化装置的规模为48000Nm3/h有效气（CO+H2），设计负荷60%-110%，年生产时间为8000小时。装置物料平衡按产48000Nm3/h有效气（CO+H2）考虑。产品的产量：有效气：48000 Nm3/h，粗合成气：117300 Nm3/h，LX-L运行期间出现问题较多，其中主要现象为合成气带水、带灰现象，很大程度上影响了气化炉的长周期运行。

2. 合成气带水、带灰现象介绍

LX-L在运行期间出现过合成气带水、带灰现象，起主要表显为以下几个方面：

2.1文丘里压差上下波动较大，波动超过30KPa，原气化炉运行文丘里前后压差在130KPa左右，在合成气带水现场出现后上波动至170KPa左右，上下波动频繁，调节文丘里喷淋水流量效果不明显，在文丘里无明显堵塞情况下，文丘里压差波动大时气化炉带水现象的最直观的表现。

2.2合成气带灰会造成合成气管道内部积灰严重，造成合成气管道前后压差（气化炉出口与文丘里前压差增大），在我方气化炉运行期间曾出现合成气管道压差相差0.3MPa左右的压差，仅仅时合成气管道压差，系统压差（气化炉压力与洗涤塔出口压力差值）最高至0.45MPa，在气化炉检修期间切开合成气管道时发现，合成气管道堵塞严重，最严重地方剩余通道面积约为8*15cm（合成气管道为DN400）

2.3气化炉液位下降明显，洗涤塔液位上涨明显，在合成气带水现象出现时发生比较明显现象，气化炉正常运行时黑水外排流量在210m3/h左右，洗涤塔外排约在40m3/h左右（因我方气化炉内积灰现象发生频繁，洗涤塔外排流量增加来缓解激冷室内积灰严重现象），带水情况出现时气化炉外排流量减少至180m3/h，洗涤塔外排流量增加至60m3/h。

3气化炉带水、带灰原因分析

3.1气化炉炉温较高热负荷较大，即氧煤比偏高，合成气经激冷室洗涤换热后不能将温度降至气化炉运行压力匹配的温度，造成激冷室内水温升高，蒸腾现象剧烈，造成激冷室内水气化严重，同时伴随气化现象时大量煤灰随合成气上升至八角盒或随合成气至合成气管线，合成气管线较长，造成煤灰在合成气管道内吸附于管道内壁，长时间积累造成合成气管道堵塞，激冷室内部堵塞等现象，根据合成气管线积灰现象发现，管道内积灰分层较为明显，因此可判断为不同负荷所夹带灰现象不同，造成合成气管道内积灰分层明显

3.2激冷室水浴效果较差，造成合成气内带灰现象，该种现象为合成气水浴深度不足，即激冷室液位较低导致，发生合成气带水带灰现象时激冷室液位持续降低、合成气带水现象愈演愈烈，原因便是带水现象发生后激冷室液位降低合成气洗涤效果变差，合成气经激冷环初步降温后主要在激冷室内水浴除灰，液位较低因水压较低造成水浴时合成气气泡变大，气泡中含有大量的煤灰（因煤渣质量较大，在进入激冷室内后向下沉与合成气分离），在气泡上升时与激冷水换热，汽包内的饱和水液化后气泡逐渐变小，完成水浴除灰的目的，但激冷室液位低会造成合成气换热不足，气泡内带灰严重。

3.3气体流速过高，合成气流速过高时会造成合成气中直接夹带水现象，即液沫夹带现象，根据气液分离基本原理^[1-2],气液分离时根据气液自身质量不同，合成气与水在激冷室因气化炉与洗涤塔压差造成同时向合成气管道运动，由于水质量较大，在上升同时由于阻力及液滴的吸附作用，小液滴逐渐变大，经八角盒折流后压差产生的动力不足以带动小液滴，完成气液分离（大部分在上升管内完成气液分离），但因气化炉合成气流速过快时，无法经折流后完成分离，压差产生的动力大于小液滴自身重量，造成液沫夹带现象的出现，即合成气带水现象。

4 处理措施

4.1对于气化炉热负荷较高时，应根据时间情况查看实际氧煤比情况，根据实际炉温变化（因炉膛测温点埋入深度不同造成实际测温不同）、汽包蒸汽放空开度变化、盘管水密度等情况进行综合判断实际炉温，同时根据实际氧煤比适当调整，注意在调整氧煤比时炉温的滞后性，应缓慢降低氧煤比，氧煤比不能过低，过低时会导致粉煤反应不充分导致激冷水质变差较快，同时由于粉煤质量较轻，更容易随合成气进入合成气管道，因此需要防止氧煤比过低时造成的合成气带灰现象。

4.2针对激冷室水浴效果较差，应适当提高激冷室液位，激冷室液位提高时，水浴效果明显，合成气降温及除灰效果较高，但应当适当提高激冷室液位，当激冷室液位过高时会出现上升管内部气液分离空间变少，八角盒处负荷较大，当八角盒处折流不能完成气液分离时，则合成气带水现象会严重，因此保持合适的激冷室液位比较重要，激冷室液位高时水浴效果好但气液分离空间减少，激冷室液位低时水浴效果较差但气液分离空间较大，综合实际运行效果可以进行：1、适当增加上升管、下降管长度，在保证激冷室液位同时又能保证气液分离空间，但应当注意上升管与气化炉外排管线距离，同时上升管、下降管过长时会造成炉渣沉淀效果较差，因此可根据实际情况进行调整长度及激冷室液位，我公司运行液位一般在40%-50%。2、设计阶段增加激冷室长度，增加激冷室长度后在运行期间既能保证了激冷室液位，又保证气液分离空间足够，但增加长度后成本较高^[3]。

4.3针对气体流速过快，实际原因为气化炉系统压差较高或者气化炉负荷较高，在运行期间应保证气化系统运行压差，系统压差较高时会造成带水现象加剧，负荷较高时气体同样会造成流速过快，因此在应对气体流速过快时应采取：1、提升后续系统压力，保证气化炉前后压差相对平稳，同时可适当关闭洗涤塔至后续系统调节阀控制系统压差，大约在0.2MPa左右（根据同行介绍为0.15MPa）2.适当降低气化炉负荷，气化炉负荷降低后气化炉压力降低，合成气流量减少，系统压差降低，因此可降低合成气因流速过高造成的液沫夹带现象。

4.4针对系统水质较差，可采取以下措施：1、适当增加系统水循环量，增加激冷水补水及外排，置换气化炉内水质，同时加强水质分析2.增加系统水质的置换，增加外排及增加脱盐水改善系统水质。

5. 结束语

气化炉长周期运行中，激冷室内积灰、带水现象时比较普遍的现象，为保证气化炉长周期运行，针对不同的带水情况应在日常操作中加强中控操作人员的判断能力，根据不同情况采取不同的应对措施，及时有效的解决带水情况，同时加强对气化炉运行情况变化监察，出现异常现象时能够提前、预判，提前减轻或者处理气化炉带水、带灰情况造成的严重影响，减少气化炉停车频率，从而保障气化炉长周期稳定运行。

参考文献：

1. 冯 宇.气液分离器设计计算[J].化工设计,2011,21(5):18-22,25.

2. 安光.SE-东方炉合成气带液的原因分析及处理措施

3. 张建军.张敬忠.张亮.德士古气化炉带水原因分析和处理