一种气化炉合成气出口脱除飞灰的方法 |
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| 申请号 | CN201610369648.5 | 申请日 | 2016-05-30 | 公开(公告)号 | CN105802675A | 公开(公告)日 | 2016-07-27 |
| 申请人 | 惠生(南京)清洁能源股份有限公司; | 发明人 | 陆振华; 唐卫兵; 张玉滨; 鲍建国; 陈林; 王健; 郑传勇; | ||||
| 摘要 | 一种 气化 炉 合成气 出口脱除飞灰的方法，所述的方法将高压除 氧 灰 水 配管引至气化炉合成气出口处，在合成气出口上方设置喷淋集管，采用高压除氧灰水向合成气出口进行喷淋，高压除氧灰水经喷淋集管喷淋雾化，冷凝饱和合成气中的部分水汽，润湿并捕捉飞灰将其脱除。本 发明 方法在气化炉内部的合成气出口通过高压除氧灰水对合成气进行喷淋洗涤，有效脱除合成气中的飞灰，达到更好的除飞灰效果。本发明方法极大地减少了气化炉因管道 结垢 、设备堵塞造成压降过大甚至气化炉停车等事故，减少飞灰进入下游的变换单元，延长催化剂使用寿命，从而保证整个装置长时间高负荷稳定运行，降低日常维护及停车检修的成本。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种气化炉合成气出口脱除飞灰的方法，其特征在于，将高压除氧灰水配管引至气化炉合成气出口处，在合成气出口上方设置喷淋集管，采用高压除氧灰水向合成气出口进行喷淋，高压除氧灰水经喷淋集管喷淋雾化，冷凝饱和合成气中的部分水汽，润湿并捕捉飞灰将其脱除。 |
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| 说明书全文 | 一种气化炉合成气出口脱除飞灰的方法技术领域背景技术[0002] 粉煤加压气化技术中，煤气化过程是在高温、加压条件下进行的，煤粉、氧气及少量蒸汽在加压条件下进入气化炉内，完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。由于气化炉内温度很高，在有氧存在的条件下，碳、挥发分及部分反应产物(H2和CO等)以发生燃烧反应为主，在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应，过程进入到气化反应阶段，最终形成以CO和H2为主要成分的煤气离开气化炉。其主要流程包括磨煤及干燥、煤粉加压及进料、煤气化、除渣、除灰、湿洗、初步水处理七大工序，工序流程复杂。 [0003] 下行水激冷气化炉装置是新型混合粉煤气化工艺中的关键设备，合成气从气化炉燃烧室经下降管下行，经过水浴洗涤后进入上升管，再进入气化炉下环隙，经气化炉出口管道送至洗涤塔进行洗涤。与原设计的上行制气炉型相比，减少飞灰去除单元。 [0004] 下行水激冷气化炉装置设计有激冷水、粗喷淋、细喷淋和水浴四道洗涤工序，但为增加反应活性，降低粉煤的停留时间，使用粉煤粒度为5-90μm，实际运行过程中，在气化炉1100-1500℃的反应条件下极易生成了大量细小飞灰，经过初步洗涤处理之后，仍有一定数量的飞灰进入合成气出口管道，长期运行中，最终造成管道结垢，管道压降过大。因此，若能充分洗涤掉合成气中的大部分飞灰，将有效减少合成气中飞灰含量，阻止设备及管道结垢发生，降低气化单元整体压力降，防止因气化炉压降过大，被迫停车。 [0005] 飞灰进入下游合成气洗涤单元后会造成文丘里洗涤器结垢严重，压差过大；洗涤塔塔盘结垢严重，塔盘压差过大，导致洗涤效果变差，为保证洗涤效果，增加新鲜水水量进行洗涤除灰，增加了系统水耗。飞灰大量进入洗涤系统导致洗涤塔底部含灰量过大，夹带进入激冷水泵后造成激冷水泵叶轮磨蚀或激冷水管线、过滤器、激冷环等结垢严重，激冷水供应不足，气化炉下降管失去水膜保护而形成干区过热变形损坏，最终不得不气化炉停车检修。 [0006] 合成气洗涤系统剩余的飞灰将进入变换单元，造成飞灰在变换炉堆积，使得变换炉压差过大，同时堵塞催化剂孔隙，降低有效表面积，催化剂活性降低，反应未完全，产品气中CO含量超标，为保证产品质量，缩短催化剂更换周期，增加了运行成本。 发明内容[0007] 本发明的目的在于提供一种气化炉合成气出口脱除飞灰的方法，能够在不改变气化炉原有基本设计与操作方式，保证合成气出口温度不变，维持变换反应所需水汽比的情况下，在气化炉合成气出口处有效地捕捉飞灰，防止飞灰进入下游的工序和设备，达到更好的除飞灰效果。 [0008] 为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案： [0009] 一种气化炉合成气出口脱除飞灰的方法，其特征在于，将高压除氧灰水配管引至气化炉合成气出口处，在合成气出口上方设置喷淋集管，采用高压除氧灰水向合成气出口进行喷淋，高压除氧灰水经喷淋集管喷淋雾化，冷凝饱和合成气中的部分水汽，润湿并捕捉飞灰将其脱除。 [0010] 所述的高压除氧灰水，温度为100-200℃，优选120-180℃，最优选150～160℃，低于气化炉出口合成气温度(220℃)，可有效的将饱和合成气中的水汽部分冷凝润湿飞灰并捕捉下来，同时设计的水量大小又不至于因温度过低而降低合成气温度，减少了水汽比，增加下游变换操作弹性。 [0011] 所述的高压除氧灰水的喷淋用量以保证洗涤后的合成气温度大于200℃，以满足变换反应条件为原则，并可通过调整粗喷淋水、细喷淋水用量，尽可能增大喷淋用量。通常的高压除氧灰水的喷淋用量为30m3/h～100m3/h，优选40m3/h～80m3/h，最优选50m3/h～3 70m/h。 [0012] 所述的喷淋集管长度与合成气出口直径相当，可以等于或略长或略短于合成气出口直径，底部开有一排小孔，孔径为3～8mm，优选4～6mm。高压除氧灰水通过小孔形成雾化分布，可有效覆盖合成气出口管道口，同时此处由于喷淋水对合成气流场造成改变，极易形成湍流，增加了高压除氧灰水与合成气的接触面积，更加有效的捕捉飞灰。由于采用的喷淋水是灰水，孔径过小长期运行会出现喷淋头堵塞情况，影响使用效果；孔径过大会导致喷出液滴过大，无法起到捕捉飞灰效果。 [0013] 有益效果：本发明的气化炉合成气出口脱除飞灰的方法，在气化炉内部的合成气出口处对合成气进行喷淋洗涤，能够高效地除去合成气中的飞灰，对合成气再次润湿防止飞灰进入到合成气管道中导致结垢堵塞，减少飞灰进入下游洗涤塔系统，降低洗涤塔顶部洗涤新鲜水用量，节省生产水耗。本发明方法极大地减少了气化炉因管道结垢，设备堵塞造成压降过大甚至气化炉停车等事故发生，减少飞灰进入下游的变换单元，防止变换炉催化剂因孔隙堵塞而减低催化活性，延长催化剂使用寿命，降低催化剂更换频率，保证了整个装置长时间高负荷稳定运行，降低了日常维护及停车检修期间的任务和成本。附图说明 [0014] 图1本发明的气化炉合成气出口脱除飞灰的方法的工艺简图。 [0015] 图2A喷淋集管的结构示意图。 [0016] 图2B喷淋集管底部小孔分布示意图。 具体实施方式[0017] 本发明的气化炉合成气出口脱除飞灰的方法，在气化炉合成气出口处进行飞灰捕捉，从而达到更好的除飞灰效果。根据本发明对新型混合下行水激冷气化炉系统所进行的改造，不改变气化炉原有基本设计与操作方式，且能保证合成气出口温度不变，维持变换反应所需水汽比。 [0019] 如图1所示，气化炉合成气出口脱除飞灰的方法，将高压除氧灰水配管引至气化炉1合成气出口处，在合成气出口上方设置喷淋集管3，采用高压除氧灰水向合成气出口进行喷淋，高压除氧灰水经喷淋集管3喷淋雾化，冷凝饱和合成气中的部分水汽，润湿并捕捉飞灰将其脱除。 [0020] 在混合下行水激冷气化炉系统中，气化炉合成气出口两侧均有一个备用口。从高压灰水系统总管安装管线至气化炉合成气出口两侧的两个备用口，高压除氧灰水的调节与隔离设计两个高压球阀2。气化炉1内部从两个备用口配管引至喷淋集管3的两端进水口，经过底部孔隙向合成气出口雾化喷淋，达到合成气的洗涤效果。 [0021] 本发明中，喷淋水采用渣水处理高压灰水泵输送来的高压除氧灰水，温度约150～160℃左右，低于气化炉出口合成气温度(220℃)，有效的将饱和合成气中的水汽部分冷凝并润湿飞灰将其捕捉下来，同时设计的水量大小又不至于因温度过低而降低合成气温度，减少了水汽比，增加下游变换操作弹性。 [0022] 在上述方法中，采用的高压除氧灰水由渣水单元处理后回收循环使用，既能起到良好的除灰效果，又能有效利用渣水处理单元的低品质热量，降低了能耗，节约水耗，减少排污。 [0023] 气化炉1外部的两股高压除氧灰水进入气化炉1后，在气化炉合成气出口上方汇集在一根喷淋集管3，喷淋集管3底部依据设计计算所需水量开有一排小孔4。如图2所示，所述的喷淋集管3是长为100cm的圆管，两端为进水口，底部开有一排小孔4，孔径为5mm。高压除氧灰水通过小孔4形成雾化分布，可有效覆盖合成气出口管道口，同时此处由于喷淋水对合成气流场造成改变，极易形成湍流，增加了高压除氧灰水与合成气的接触面积，更加有效地捕捉飞灰。由于采用的喷淋水是灰水，孔径过小长期运行会出现喷淋头堵塞情况，影响使用效果；孔径过大会导致喷出液滴过大，无法起到捕捉飞灰效果。5mm的孔径较为合适，可以满足实际需求。 [0024] 在上述系统中，高压除氧灰水的用量为50m3/h～70m3/h，以保证洗涤后的合成气温度满足变换反应条件为原则，并可通过调整粗喷淋水、细喷淋水用量，尽可能增大喷淋用量。通常，高压除氧灰水喷淋用量与原有的激冷水、粗、细喷淋水用量总和维持原始设计用量，保证合成气激冷洗涤后温度符合设计要求。因此实际气化炉运行过程中，应适当维持激冷水用量，降低原有设计的粗、细喷淋用量，保证气化炉水系统循环量基本不变，从而在保证合成气合适水气比的同时，防止增加下游渣水处理单元处理量，增加运行成本。 [0025] 实施本发明的具体方法是，在装置气化炉和灰水系统停车期间，做好高压灰水系统总管的甩头，根据图1所示，选用合适管道及阀门，进行配管安装。 [0026] 气化炉开车前，打开两道手阀适当开度，建立正常水联运，同时根据新增的合成气出口喷淋高压除氧灰水用量，适当调整减少原始设计冲洗喷淋水量。 [0027] 气化炉正常开车运行时，根据气化炉负荷情况，依据工艺运行要求，调节手阀，调节喷淋用量，同时可适当调节粗、细喷淋水量，维持水系统循环量负荷，满足气化炉要求。 [0028] 经过近180天的连续运行，管道结垢现象得到明显改善，气化炉合成气管道压差、文丘里洗涤器压差、洗涤塔塔盘压差、变换炉压差等未明显增大，整个装置总的压降达到设计指标，有效的保证了气化炉的长期稳定运行。 [0029] 采用本发明的气化炉合成气出口脱除飞灰的方法进行技术改造前后，气化炉与洗涤塔出口压差、合成气出口管线压差随运行时间的变化情况见表1和表2。 [0030] 表1技术改造前 [0031] [0032] 表2技术改造后 [0033] [0034] 从改造前后压差的变化可以看出，采用本发明方法在气化炉合成气出口处脱除飞灰，合成气出口管道、洗涤塔结垢情况名明显好转，气化炉合成气出口处飞灰洗涤效果显著。 |
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