摘要：气化炉是水煤浆加压气化装置的核心设备，它包括了燃烧室和激冷室两部分，上部为燃烧室内衬三层耐火材料；下部为激冷室，燃烧室与激冷室之间由燃烧室的锥底相互隔开，燃烧室与激冷室之间通道是渣口，渣口的下面依次是激冷环和下降管，下降管的外面是上升管且同心，上升管上部的折流板固定在燃烧室的锥底上。在生产运行中时常会发生激冷室合成气带水问题，因此本文主要就水煤浆气化炉合成气带水问题进行探讨分析，并提出一些个人观点，以供参考。
关键词：水煤浆气化炉；合成气带水问题；解决措施；
前言：气化炉合成气带水的问题对气化系统稳定运行的危害很大。气化炉合成气带水的主要原因是系统热负荷过高产生水沫和激冷室内气体流速过高，通过降低热流强度和扩大上升管直径、加大激冷室液面上部分离空间以及在气化炉合成气出口管线上设置气水分离器可以从不同的侧面解决气化炉带水问题，增加企业的经济效益。
1水煤浆气化炉合成气带水的现象与危害
1.1 系统出现异常现象
（1）气化炉的液位下降，去闪蒸系统的黑水调节阀会关小；
（2）合成气温度偏高，文丘里压差增大且波动；
（3）洗涤塔液位升高，洗涤塔补水阀关小。
1.2 气化炉带水危害
（1）气化炉液位持续下降，有时需减负荷生产，影响装置的生产强度；
（2）气化炉带水后，由于气化炉激冷室内直接接受自气化炉燃烧室来的熔渣、飞灰，系统内水质较差，大量灰份随着合成气夹带的水到达洗涤塔内，影响了洗涤塔的水质，也影响了出塔合成气的清洁程度；
（3）由于洗涤塔液位升高，操作不稳，有时会引发洗涤塔带水而影响后工序的正常操作；（4）气化炉带水后，激冷室内的黑水被带入旋风分离器和水洗塔，旋风分离器和水洗塔内的含灰量会增大，会影响出水洗塔合成气的清洁度，同时会影响黑水循环泵入气化炉的激冷水的水质，长期运行会加剧激冷环的结垢；
（5）由于气化炉黑水向闪蒸系统的排放量减少，黑水中的灰渣成份增加，容易堵塞气化炉去闪蒸系统的黑水管线，影响闪蒸系统的正常操作；
（6）气化系统带水严重时，部分黑水进入气相当中，合成气含灰量和含水量增加，带入后系统，造成系统压力波动，同时会影响变换炉内的触媒使用寿命。
2气化炉合成气带水实例及故障原因
2.1 实例说明
某气化装置在现场巡检人员反映气化黑水流量降低了50m3/h，，阀位在继续关小。中控操作员巡检中控DCS操作画面，显示为：激冷室液位降低8%；黑水流量降低60m3/h；气化炉出口压力升高0.08MPa；合成气流量升高3500m3/h；洗涤塔液位指示稍高，但没有出现高限报警。同时，变换炉前水分离器液位上涨。因激冷室液位和气化炉黑水排放挂联锁，用黑水减排致使激冷室液位下降还不太严重，但结合以上情况初步确定为气化炉合成气带水。中控操作人员果断处理：加大激冷水量，将气化炉黑水排放阀置于手动调节，加大黑水排放量，保持激冷室正常液位，带水现象逐步减弱，系统最终逐渐趋于稳定。在水煤浆加压气化装置生产运行中，合成气带水现象时有发生，只是带水程度有轻重之别，而危害不容小视。
2 水煤浆气化炉合成气带水原因
2.1 传热工况恶化
渣淤积在下降管与上升管环隙，部分或全部封死气流通道致使合成气不走环隙而从上升管外侧翻出，这样势必造成下降管末端的热合成气与环隙冷合成气未形成良好的换热，热合成气进入水浴从上升管外翻出势必使水中产生大量气泡造成整个激冷室沸腾液泛，并产生假液位，激冷室内沸腾的水通过合成气管大量流入洗涤塔，形成激冷室带水现象。
2.2 气化炉热负荷大
若气化炉热负荷较大，传热过程由高效的泡状沸腾转化为低效的膜状沸腾，粗合成气就会夹带更多的水及细灰进入洗涤塔。当含灰量增多的灰水进入激冷环，会引起激冷环结垢、堵塞及激冷室的换热效果，引起合成气带水。
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2.3 系统水质变差
若渣水处理系统灰渣的处理量有所减少或故障，闪蒸系统对气化激冷室来的黑水处理效果减弱，未真正起到浓缩黑水、回收热量、解析酸性气体的作用。则造成系统水质含灰量加大，水体温度超高，也会引起激冷室换热效果变差直至合成气带水。
2.4 激冷室温度过高
若气化炉提高炉温，而激冷水量和黑水排放量没有加大，则会造成激冷室合成气及液相温度偏高，水体蒸发量增大引起合成气带水现象发生。
2.5 激冷室液位高，从而增加了合成气带水的可能
若气化炉提高生产负荷，瞬间合成气流量增大，合成气对下降管内的液面冲击力加强，下降管内的液面会有所下降，从而造成上升管内外液位升高，因此就增加了合成气带水的可能。
3 水煤浆气化炉合成气带水问题的解决措施
3.1 完善结构尺寸
加大气化炉激冷室的结构尽寸，增大激冷室液面上部的分离空间，让更多的夹带水返回到气化炉激冷室的液面中。在气体流速相同的情况下，气体夹带水的动能基本相同，其分离空间大，夹带水回流到液面中的比例就多，这一方案已在生产中得到了验证。在发生气化炉严重带水时，用降低气化炉液位的办法，相对增加了气化炉激冷室液面上的分离空间，对于减轻气化炉带水的效果非常明显。但气化炉要维持正常液位运行，所以激冷室的结构尺寸要加大，所以这种方案只适用于新装置的设计。
3.2增加气水分离器
在气化炉合成气出口管线上加一气水分离器，分离出的水依靠位差再流回到气化炉激冷室中。该方案不仅有利于消除气化炉带水问题，而且还可以减轻气化炉激冷室对激冷水量的需求压力，同时还可以减少一定的动力消耗，而且对于改善洗涤塔水质、激冷水水质、减少合成气带水、稳定气化炉和洗涤塔的操作都非常有利，是一个理想的改造方案。另外要加大气化炉激冷水的供应量和排出量，降低激冷室内激冷水的温度，降低合成气与激冷水间两相流沸腾传热的热流强度，减少水沫的生成。但这需要加大洗涤塔循环泵的功率和闪蒸系统的黑水处理负荷，使整个系统的水平衡发生改变。
3.3 其他措施
（1）操作上可采用加大激冷水量，将激冷室黑水向闪蒸罐的排放量保持在正常排放量，减轻工况恶化。
（2）保证锁斗的正常运行，避免激冷室液相含固量过高。
（3）向灰水系统中间期加入循环冷却水，用以改善系统水质并降低激冷水进水温度，加强激冷室内合成气与液相的换热效果，来缓解气化炉合成气带水严重问题，确保气化及后续系统生产稳定。
（4）若以上措施实施后，气化炉合成气依然带水严重，气化炉液位继续下降的情况下，可以考虑气化炉减负荷、锁斗手动加大排渣次数，以减低激冷室热负荷，调整工况，维持生产。
（5）在采取技术操作手段依然未能解决生产中合成气带水严重的问题，则进行激冷室改造。增加激冷室下降管与上升管之间的环隙尺寸，即扩大上升管的直径可有效降低合成气的流速，以减少合成气带水。
结束语
综上所述，根据相关气化炉生产运行中合成气带水实例反馈，得知合成气带水的主要原因及对装置运行带来的危害，相关人员可采取调节激冷水量、置换系统水质、加大黑水排放量等手段措施，缓解并消除气化炉合成气带水不利状况，以此更好的确保气化及后续工序生产运行稳定，保证工艺指标优良。
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论文作者:葛保磊
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/9/12
标签：合成气论文; 黑水论文; 气化炉论文; 液位论文; 系统论文; 闪蒸论文; 燃烧室论文; 《基层建设》2018年第24期论文;