气化激冷室至中压闪蒸罐管线的优化

李庆春 张志刚 冯明艾 李彦强 王乐天 刘亮（内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司，内蒙古 017313）

气化激冷室至中压闪蒸罐管线的优化

李庆春 张志刚 冯明艾 李彦强 王乐天 刘亮（内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司，内蒙古 017313）

本文分析了气化激冷室至中压闪蒸罐管线堵塞的原因，并针对堵塞原因做了相应改造，并在实际生产中取得了较好的效果。

激冷室;黑水角阀;三通;堵塞

1 两段式气化炉煤气化

1.1 气化炉介绍

煤气化系统是我公司煤制甲醇的核心，采用国内自主研发的两段式干煤粉加压气化炉（气流床）煤气化工艺。

气化工段工艺流程为煤粉、氧气在加压条件下并流进入气化炉内，在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程，产生以H2和CO为主的合成气。[1]气化工艺采用干煤粉加压进料方式，纯氧作为气化剂，反应温度为1400℃～1600℃，压力4.0MPa，碳转化率高达98%以上，氧耗低，冷煤气效率高，液态排渣，产品气体洁净。

本煤气化装置由磨煤与干燥单元、煤粉加压输送单元、煤粉气化单元、除渣单元、湿洗单元、灰水处理单元及公用工程单元组成，其中灰水处理单元、公用工程等单元为煤气化系列共用。[2]

1.2 煤气化工艺

原煤经过磨煤机磨成粉状后，由氮气加压输送至煤烧嘴，煤与氧气通过煤烧嘴进入气化炉，在气化炉内发生不完全化学反应生成CO和H2等气体，产生的煤渣则由除渣系统排到系统外。气化炉内生成的粗合成气温度较高，经过减温水降温后，温度降至750℃左右。

高温粗合成气（700℃～900℃）的降温是通过激冷罐来实现的，粗合成气经过下降管进入激冷水罐，激冷水罐内装满激冷水，粗合成气在流过激冷水的过程中发生传质传热被降温至

180℃～190℃之间，同时携带的大部分灰渣被激冷水冷却固化，细灰渣随着激冷罐底部管线排出的黑水进入灰水处理单元。气化反应流程见图一。

2 运行中出现的问题

2.1 由于压力的变化，造成污水对管道和阀门冲刷，致使管道和阀门经常发生泄露。

合成气中带有大量的灰渣颗粒，经过减温水后会使大量的灰融润灰渣颗粒固化，然后随着合成气通过导管一同进入激冷室进行降温洗涤，激冷罐底部黑水经管线由黑水角阀减压后进入中压闪蒸罐。激冷罐排污压力约3.5Mpa，经过黑水角阀减压后压力约为0.8Mpa，排放污水经过阀座的速度约1.2米/秒。污水从阀座出来后，由于压力迅速降低，速度被提高至25米/秒以上，且其中混合着大量的坚硬颗粒物质，很容易对阀后管道、弯头及黑水角阀进行冲刷，进而磨损。管道被磨穿后，会导致大量污水及有毒有害气体外泄，甚至造成气化炉停车。

图一气化反应工艺流程

图二排放黑水管道被磨穿泄露后的现场情况

黑水角阀介绍：我公司所用的黑水角阀阀芯直径约50mm，由特殊耐磨耐高温碳化钨材料制成，硬度和耐磨性极强。作用是通过改变阀芯到阀座的距离，来调节污水排放量。排放黑水管道被磨穿泄露后的现场情况见图二。

2.2 激冷室底部黑水排污管线经常堵塞

原设计中，激冷罐底部排污管线经黑水角阀排放至中压闪蒸罐，排污管线直径为DN150。由于激冷室内部容易形成渣块，渣块脱落后，极易堵塞管线。

2.3 水中Cl-对设备和管道造成腐蚀

黑水管道、弯头及黑水角阀进行磨损，破坏其不锈钢表面的氧化膜，当氧化膜被损坏后，黑水中含有的大量Cl-离子会腐蚀设备和管道。

3 维修与改进措施

(1)对黑水角阀后方的弯头改为等径三通形式，三通的材料使用更耐磨的铬钼钢，并对管道进行加固加厚处理，使管道壁厚达到20mm以上。同时在三通底部焊接两层厚度约为20mm的钢板，并在三通下层预留信号孔。

三通中心距三通底部距离约为管道直径的8倍以上。当水高速的从阀芯处往三通底部喷射后，减速反向三通处，这时又与新送来的黑水碰撞，相互抵消速度及能量，以渣抗渣的方式减少黑水对管道的冲刷。同时两层底板及信号孔可以更早发现底板被磨破，择机检修，避免因泄露事故导致系统的停车。示意图见图三：

图三三通内水流示意图

(2)原黑水去中压闪蒸槽管线直径为DN150，现将其改为DN200，减小了黑水角阀前后压差，降低了黑水流速。

(3)原设计激冷罐底锥上部有两个DN100的预留孔，现将一个预留孔与到黑水角阀管线连通，当发生堵塞时，打开此管线，确保煤泥能从此管线排出，减少激冷罐底部堵泥量。

(4)在黑水从激冷室至中压闪蒸罐管线上增加DN15或DN25的冲洗水管线，避免煤泥在管线中间堆积堵塞。所有冲洗水均来自高压灰水泵，以防止增加污水排放量。

中压闪蒸罐原设计中有两路排污管线，两路排污管线汇集到一根总管，然后经过黑水角阀到真空闪蒸罐。由于黑水角阀节流作用，导致管道流速变低，渣块与煤泥在中压闪蒸罐底部堆积堵塞。现将中压闪蒸罐底部排污管线增加一条旁路排至地沟，定期带压开阀排污，将中压闪蒸罐底部渣块与煤泥排出，避免中压闪蒸罐底部堵塞。

图四激冷室至中压闪蒸罐改造后示意图

4 效果与总结

经过我公司对激冷室底部至中压闪蒸罐管线上一系列的改造，角阀阀芯被磨损程度显著降低，黑水将三通磨穿的几率明显减少,延长了黑水管线的使用寿命。同时两层底板及信号孔可以更早发现底板被磨破，即使在水流变向处出现磨穿现象，也能够及早发现问题并给予充足的时间进时处理，避免了因管线被磨穿而造成的气化炉停车。

[1]吴胜军HT-L与Shell及Texaco粉煤气化技术的比较[J]，化肥工业，2011,38(3)；

[2]丁志云两段式干煤粉加压气化炉的复杂控制[J]，广州化工，2013,41(4),163-171.

In this paper,the reasons of the pipeline blockage in the gasification quench chamber to the medium pressure flash tank are analyzed,and the corresponding improvement is made in the paper.

chilling chamber;black wateranglevalve;three way;plug

李庆春(1986-)，内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司，男，山东潍坊，研究方向：煤化工