德士古气化炉激冷室内部工艺过程的分析

A论文部分德士古气化炉激冷室内部工艺过程的分析德士古气化炉激冷室内部工艺过程的分析王伟兖矿鲁南化肥厂气化分厂山东省277527摘要：分析了激冷室内的工艺过程，探讨了降气管损坏和合成气带水的原因。主题词：激冷室、工艺过程作者联系：0632—5692362德士古水煤浆气化炉的激冷室是气化炉的重要组成部分，气化炉燃烧室产生的高温合成气、飞灰、熔融状态的灰渣都要进入激冷室，在激冷室中合成气被冷却并汇入适量的饱和蒸汽，熔融的灰渣被冷却固化。气化炉激冷室内部的传热传质过程复杂迅速，是气化工艺操作过程中的关键环节之一，控制不好会出现合成气带水、合成气灰含量高、合成气的水／气不合格、激冷室内部液位保持不住、降气管烧坏等问题。因而有必要对激冷室内部的工艺过程进行深入细致的分析，下面笔者就这方面的问题谈一下个人的看法，以供同行参考。1．0激冷室内的结构及介质流程激冷室在气化炉燃烧室的下面，与燃烧室筒体直接相连，且直径相同。燃烧室与激冷室之间由燃烧室的锥底相互隔开，燃烧室与激冷室之问通道是渣口，渣口的下面是激冷环，激冷环下面连接着降气管，降气管的下端深入到激冷室的正常液位以下。降气管的外面是升气管，升气管与降气管同心，升气管的上部有一个起折流作用的折流板，折流板为斜向下的伞形挡板，固定在燃烧室的锥底上。出气化炉的合成气、熔渣、飞灰通过渣口进入激冷环和降气管，并在降气管的引导下进入到激冷室的液面下，合成气离开降气管后在激冷室的水中经降气管以外、升气管以内的环形通道鼓泡上升后逸出水面，在合成气离开升气管后又受到折流板的阻挡改变流向向下走，然后再向上行通过激冷室的合成气出口离开激冷室。降气管的冷却水从炉外供入并通过激冷环把冷却水均匀地分布到降气管的内擘上，沿降气管下降后落入激冷室的水中，并通过出水量维持一定的激冷室液位。2．0高温合成气、飞灰、熔融灰渣从气化炉渣12经降气管进入到激冷室液面下的工艺过程从气化炉燃烧室渣口出来的1300C的高温合成气在沿降气管下降的过程中，高温的合成气、飞灰、熔融灰渣和降气管内壁上覆盖着的激冷水膜之间发生着迅速复杂的传热传质过程。高温合成气、飞灰、熔融灰渣的温度迅速降低，激冷水膜的温度迅速升高，并有部分激冷水在高温热辐射下迅速地被蒸发并进入到合成气中。下降管内气、固、液三相问的传热传质和流动过程非常的复杂且迅速，根据多维模拟的研究结果表明，下降管内部中心的温度变化情况如图1所示。图中的曲线表明高温的合成气在离开燃烧室渣口后向下0．8m的范围内合成气温度下降的变化梯度最大，合成气与激冷水之间的热交换负荷量最大，下降管该区域所承受的热应力也最大，因而在这一区段比较容易发生下降管裂纹、鼓包、变形甚至烧穿孔。事实也证明在燃烧室渣口以下0．4～0．8m区段发生问题的几率比较高，原因是一方面这一区段下降管所承受2005／06／33维普资讯http://www.cqvip.comA论文部分德士古气化炉激冷室内部工艺过程的分析的热应力比较大，另一方面激冷水的蒸发量比较大，降气管内壁的保护液膜相对比较薄，温度也比较高，所以比较容易出问题。0．2o406o．810K爱m图1下降管中心温度沿管长向下的变化趋势3．0合成气在激冷室水中穿行的工艺过程高温的合成气、飞灰、熔融灰渣在降气管的引导下进入到激冷室的水中后，部分飞灰溶汇到激冷水当中，熔融灰渣则被完全固化并冷却到与激冷水相当的温度，灰渣在自身重力的作用下逐步沉降到激冷室的底部，最终在锁斗循环水的带动下沉集在锁斗中。高温的合成气则在经过降气管下端的锯齿型出口后，合成气被分割成许多细小的分支后在激冷室的水中鼓泡上升，最终逸出水面。合成气的气泡在激冷室的水中除受到水体浮力的作用外，还有部分压力势能可以转化为动能，所以水体中气泡的能量转化过程比较复杂。由于气泡的体积在不断改变，气泡所受的阻力和浮力都在变化的，所以气泡的受力情况也比较复杂，但有一点是可以肯定的，那就是气泡在穿越水体的过程中具有的能量比较大，在它逸出激冷室水面的过程中会夹带许多液体，这一点在我们的日常操作的过程中，通过对激冷室内的水平衡进行计算可以证明。4．0合成气离开激冷室水面后的工艺过程合成气在离开激冷室的液面后首先沿升气管上升，在上升到升气管的顶部后，合成气会受到折流板的作用改变方向，先向下折流一下，然后再向上升，走向激冷室的合成气出口。由于合成气的气泡具有比较大的能量，所以在合成气的气泡逸出激冷室的水面时会夹带许多液体，这些被夹带上来的液体有五种运动方向：一是部分夹带水由于没有足够的能量，在还没有上升到升气管的顶部时就又回落下来，返回到激冷室；二是部分夹带水撞击到上升管的内壁或者是下降管的外壁上，沿着壁面回流到激冷室；三是部分夹带水被带出升气管，但在经过折流板时由于被折流而与合成气分离落回激冷室；四是部分夹带水在向激冷室的合成气出口