关键词：水煤浆气化；德士古煤气化技术；激冷室；带水
德士古煤气化技术在国内具有着成熟的应用经验，我国多家工厂都在使用该技术。在实际的生产和运行过程中，如若出现激冷室带水的问题，将会对装置的稳定运行带来一定的影响。
1流程介绍
德士古气化工艺流程包括水煤浆制备、气化、合成气洗涤、渣水处理和烧嘴冷却水等系统。[1]本文主要介绍了汽化炉系统与合成气洗涤系统，两者均与激冷室带水问题相关。
1.1气化炉系统
水煤浆和氧气在一定的压力和温度条件下，在气化炉燃烧产生气化反应，并产生由氢气和一氧化碳组成的粗合成气，其部分的熔渣将会由下而上，经过激冷环和下降管进入激冷室水浴。熔渣经过冷却和固化后会落入机冷式的底部，最终排入渣池，最后由捞渣机器将渣捞出后装车外运。
而粗合成气体将会沿着下降管和上升管之间的环隙，均匀地鼓泡上升，经过上部的挡板进行折流以后，会送往文丘里洗涤器。
1.2合成气洗涤系统
合成气将会沿着下降管进入到塔底部的水域当中，需要向上穿过水层，而大部分的固体颗粒在这一步骤中与合成气分离，由于重力原因沉至洗涤塔底部。合成气这时穿过四块塔板通过变换冷凝液喷淋，洗去剩余的固体颗粒，在洗涤塔顶。通过折流式除沫器除去雾沫后，接着将合成气送出洗涤塔，接着送至下游变换工序。在这个过程中需要注意控制水气比在1.4-1.6。
2激冷室带水问题的分析
所谓的气化炉激冷室带水问题是指，在气化炉操作出现一定的异常。即粗合成气的气流中夹带一定量的水团，进入到洗涤塔中，液态水带来了大量的灰渣，激冷水的加入量远大于合成气饱和水蒸气带出的和排除黑水的总量。
2.1激冷室带水的现象与危害
2.1.1带水现象
（1）激冷室水浴的水被粗合成气夹带走，水浴平衡遭到破坏，气化炉液位降低，黑水的排放量减低，气化炉操作较难维持。（2）洗涤塔的液位大幅度上升，向塔内进行补水的高压灰水量大幅度减少，水位系统将会持续失去平衡。（3）气化炉出口的工艺气温度有所波动。
2.1.2带水现象造成的危害
激冷室带水问题将会对气化系统的稳定运行造成极大的破坏，会严重地影响工业的正常运行与生产，主要表现在以下方面：（1）激冷室带水问题会造成洗涤塔液位的增高，对后段工程变换系统的正常运行造成一定的威胁。（2）气化炉带水造成系统的波动，因此会导致装置系统被迫减负荷运行，影响了工业生产的效率。而当带水问题严重时，气化炉反应的液位会持续的下降，导致系统被迫停止运行，造成巨大的经济损失。（3）洗涤塔的水中，固体含量增加，造成了激冷环供水过程中水质的恶化。会极大地影响激冷环的使用寿命，工业的运行造成一定的经济损失，且激冷环的损坏将会影响工业的有序运行。（4）激冷室带水问题，也会造成系统水循环的不平衡，黑水洗涤的过程中，灰渣颗粒分离将会产生一定的变化，其中固体含量的增阿基，将大会导致重返系统的灰水水质的恶化，也会导致管道的受损加剧，造成例如结垢、磨损、堵塞等问题[2]。
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2.2激冷室带水的过程分析
粗合成气是一种高温气体。夹带液态的熔渣向下进入激冷室的过程中，需要首先通过降温、除尘的过程，已得到饱和蒸汽。在这个过程中，激冷水泵需要从洗涤塔的底部，把激冷水送入到激冷环中，通过小孔进行喷射，在气体的下降管表面形成一种冷却水膜并向下流动，最后与粗合成气和熔融灰渣之间进行快速的传热、传质过程。在这一过程中高温合成气体，将会将热量传递给水膜，从而迅速地进行温度的降低。并且增加其中的湿度。而激冷水膜的温度将会迅速的升高，并汽化一部分的液体，为饱和蒸汽的一部分。传热传质反应过后合成水、水蒸气和熔融灰渣将会继续沿着下降管，进入到激冷水中进行进去的降温。对气体、液体、固体三种状态进行有效的分离，同时进行着热量传递。
下降管末端的锯齿型出口将会使高温合成气体的流动方向突然发生改变，并且能够将其分割成许多细小的支流，通过激冷水中进行鼓泡上升，穿过水层并且溢出水面。而由于水体浮力，以及部分压力势能转化为动能的作用，合成气体的气泡在穿越水体的过程中具有着较大的能量，因此在逸出激冷室水面的过程中会夹带着一些液体，由于合成气体水泡高温、高压，气体夹带的液体将会上升到上升管的顶部，受到折流挡板的阻挡，由于重力因素影响向下折流，接着再向上回升，最后抵达合成器出口。
合成气夹带的液体运动形式有三种：（1）一部分液体在上升过程中，同时受到重力、阻力及势能三种力的共同作用，在运动的后期，将会受到重力的影响而落到激冷室。（2）另一部分的液体在激冷室内壁、折流挡板等碰撞后，将会与合成气分离落回到激冷室。（3）气体夹带液体的速度大于液团的沉降速度，因此部分夹带水最终会随着合成气体被带出。
通过上述分析能够发现，激冷室带水的主要形成原因有两个：（1）激冷室内的热负荷比较高，在传热的过程中，套泡核沸腾将会转化为膜状沸腾，此时合成气与激冷水换热将会产生较多的气泡，最终产生激冷室带水问题。（2）合成气的流动速度相较于液体的沉降速度较快，在气体溢出水面的过程中将会夹带一定量的液滴。合成气的流动速度主要受以下三个方面的影响：一、生产负荷过高，由于生产指标的需要，气化炉将会进行高负荷的运行，因此产生的气量比较大。但由于设备并未得到改变，通过下降管和上升管之间的环隙也并未得到改动，气流由高压流向低压，速度被迫加快。二、激冷室液位维持太高、如果激冷室液位维持较高，气体穿过激冷室水域所需要的有效行程将会增长，因此，激冷室的上部分的气、液体分离空间有限，将会加剧带水问题。三、激冷室的温度较高，不能够对气体进行有效降温，造成激冷室中黑水的大量蒸发，造成激冷室带水问题，通过各项资料和实践的显示，炉温应该控制在高于灰熔点50-100℃即可。
2.3预防和解决措施
想要从根本原因解决激冷室带水问题，需要在激冷室设计以及安装时就进行控制，要注意以下几点：（1）如果激冷室中压力和煤量都增加，则需要加大激冷室的尺寸，增加激冷室的容积，在激冷室上方需确保激冷室内的传热面积和气液分离空间。而同时还需要增加上升管道的直径，增加上升管与下降管之间的环隙，从而有效减少带水（2）下降管底部需要设计成锯齿形状是为了能够有效地平稳气流，因此想要使水洗地流分布更加均匀，能够需要在设计过程中增加锯齿的数量，从而达到更有效的分流的目的，降低带水可能性。（3）在设计过程中，有效地控制上升管和下降管之间的同心度、垂直度，并且要严格的按照工程要求进行建设，保证安装的质量。
3结束语
德士古水煤浆加压气化技术具有着许多的优点，在我国已经得到了广泛的应用，该技术能够将能源进行充分的利用，有利于我国环保事业的发展。但在运行的过程中，激冷室带水是德士古水煤浆加压气化技术的常见问题，需要在建设、运行过程中采取适当的措施，以保证德士古水煤浆加压气化技术的长期有效运行。
参考文献：
[1]甘永军. 德士古煤气化技术激冷室带水问题研究[J]. 中国化工贸易, 2017(17).
[2]高志娟, 王建业. 德士古煤气化技术激冷室带水问题研究[J]. 河南科技, 2016(11):140-141.
论文作者:刘茂潮
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年1月第2期
论文发表时间:2020/4/22
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