摘要 结合德士古典型 6.5MPa 水煤浆加压气化造气工艺的操作实际 ,从气化炉的结构、氧碳比、水气比、燃烧过程工况、工艺参数以及工艺计算诸方面 ,系统分析各因素对气化炉操作稳定性、出口组成等方面的影响 ,对充分、科学、合理地利用煤炭资源 ,特别是对“油改煤”工程的设计、操作等具有一定的借鉴意义。
关键词 水煤浆 气化 认识
陕西渭河煤化工集团有限责任公司(简称谓化)气化装置采用美国德士古公司 6.5MPa 水煤浆加压气化技术 ,该装置在渭化首次投料以来 ,经过工程技术人员的不断摸索和技术改造 ,得以安全、稳定、高负荷运行。
德士古水煤浆气化装置主要包括煤浆制备、煤浆储存与输送、水煤浆气化以及灰水处理 4 个工序 ,其核心和关键设备是气化炉。德士古水煤浆气化过程是水煤浆与限量控制的氧气进行反应 ,是一种非催化的部分氧化反应。气化过程涉及高温、高压、非均相、湍流条件下的物理和化学过程的相互作用 ,也包括大量高度关联的各种反应(部分氧化反应、分解挥发反应、蒸汽转化反应、水煤气转化反应等) 。目前 ,人们对气化炉燃烧室的研究越来越深入 ,但迄今为止 ,在工业应用方面还没有一个突破性的进展 ,工业生产上仍然不得不把气化炉(特别是燃烧室)作为一个“黑箱”来对待。因此 ,工业生产过程中的氧碳比、出口工艺气的水气比、物料在气化炉内的停留时间、急冷室的调节和控制以及灰水系统pH值的控制就显得尤为重要。
1 碳黑洗涤塔出口工艺气的水气比
碳黑洗涤塔出口工艺气水气比的大小对后续变换工段的运行有很大的影响。提高水气比 ,有利于提高平衡变换率和防止积炭、降低甲烷化等副反应。但水气比过高 ,会降低湿气中 CO 浓度相对缩短接触时间 ,从而降低了 CO 变换率。特别是在变换催化剂使用后期 ,随着催化剂活性的降低 ,就需要逐步提高床层的入口温度来维持一定的变换率。此时过高的水气比会使床层温度偏低 ,造成操作困难或者不得不降低系统负荷。另外 ,过高的水气比还会导致变换工段冷凝液偏大 ,造成冷凝液平衡困难或者工程投资加大。因此 ,水气比的高低在工程上具有重要意义 ,必须全面考虑 ,并进行详细计算。渭化 240 ℃,5197MPa (碳黑洗涤塔出口工艺气参数)运行工况下的水气比计算:查热力学性质表可以得到 240 ℃对应的水蒸汽平衡压力为 Pe = 3.4138MPa。则对比压力:
根据上述计算可以看出 ,渭化厂运行中水气比较大 ,高于设计值 1.44 ,也大于同类型的德士古水煤浆气化厂(鲁南化肥厂、安徽淮化集团水气比分别为 1.36～1.40、 1.04～1.10) 。同时 ,碳黑洗涤塔出口又有少量的液沫夹带现象 ,更进一步提高了碳黑洗涤塔出口的水气比。
众所周知 ,水气比的大小取决于操作压力和其对应的温度。操作压力取决于设计条件、系统能耗以及阻力大小 ,但在实际操作中压力调节的富裕量很小。碳黑洗涤塔出口工艺气的温度和气化的水气平....
