国内首套以煤为原料的大型国产化氮肥装置于2004年底在山东华鲁恒升化工股份有限公司建成并投产,其中水煤浆加压气化工艺是大氮肥装置的核心技术,气化炉则是气化装置的核心设备,而激冷环是气化炉的核心部件。从2004年底大氮肥装置开车至今,根据实际运行及出现的问题,对激冷环的结构做了部分改动,现总结如下。
1 气化炉激冷室的工艺特点
出燃烧室的工艺气体夹带有燃烧后的灰渣,经激冷环和下降管,被激冷水降温洗涤并除渣,然后通过水封由上升管与下降管之间的通道到达托砖锥体后出气化炉。
工艺流体的流动特点:热质同时传递,两者相互影响相互制约,实现粗合成气的洗涤(除渣)、冷却(热量回收)和增湿过程。高温的合成气通过辐射和对流将热量传给下降管内壁的激冷水膜,使水膜内的水部分汽化后进入合成气主流,使合成气的温度急剧降低并增湿,出口气体中的水汽与激冷水达到相平衡;激冷水要保持足够量,这样水膜内虽然不断有水蒸发,但水膜依然存在,且均布在下降管的内壁面,因此水膜的温度保持不变,以保护下降管免受高温热应力的破坏。激冷水在其中的作用有两点:①洗涤并冷却介质;②保护激冷环和下降管,使其免受高温损坏。
进入激冷室的粗合成气温度为~1320℃,激冷环处于高温工艺气与~220℃的循环黑水之中,循环黑水经激冷水分布环分布后,沿下降管内壁膜状下行,强化管内的传热和传质。而激冷环内部的水由于受热汽化,不断随机地产生气泡甚至气膜,使激冷环的壁表面时而与气相接触,时而与水....