干煤粉气化合成气洗涤系统技术改造

夏支文，杨 英，井云环

（神华宁夏煤业集团煤炭化工工业分公司，宁夏 银川 750411）

干煤粉气化合成气洗涤系统技术改造

夏支文，杨 英，井云环

（神华宁夏煤业集团煤炭化工工业分公司，宁夏 银川 750411）

介绍了干煤粉加压气化技术合成气洗涤工段的工艺流程、运行状况以及对此进行的技术改造。通过合成气出口重新设计、增加鼓泡塔和水力旋流器后，有效降低了合成气中尘含量至0.5 mg/m3以下，黑水中粗细渣得到分离，管线阀门的磨损得到控制。

干煤粉气化；洗涤；改造；尘含量

神华宁煤煤化工公司烯烃项目引进的GSP干煤粉加压气化技术洗涤单元采用在激冷室采用喷嘴喷雾激冷降温除尘后接文丘里洗涤器进行除尘分离的的工艺。整个流程中均为喷淋式洗涤，没有一个水浴环节，造成含尘气体有一定几率穿透喷淋洗涤空间无法实现洗涤除尘。实际运行中也的确出现合成气含尘量大，管线磨损严重的问题，并成为制约气化装置的长周期运行关键因素。

1 GSP洗涤流程介绍

煤粉和氧气在组合烧嘴出口进行充分的混合与雾化后在气化炉上部的燃烧室进行部分氧化反应，产生富含H2和CO及少量CO2、H2S的高温粗合成气，同时产生液态渣。粗合成气和液态渣经燃烧室下部的排渣口和导管进入气化炉的激冷室。在激冷室的导管出口处，被激冷水A环、B环和C环若干个喷头出来的雾状激冷水冷却至约220℃。冷却的同时，产生蒸汽饱和的合成气，进入下游的两级文丘里洗涤器，并且在两级文丘里分离罐进行气液分离。溶有灰尘和杂质的洗涤水从两级文丘里罐底排出，送往黑水闪蒸单元。合成气进入部分冷凝器，通过降温冷凝作用，使形成的液滴进一步捕捉粗合成气夹带的微量灰尘，粗合成气进入原料气分离罐再次进行气液分离。气液分离后，粗合成气从分离罐顶部的出口管线送往下游变换单元，分离出来的冷凝液，跟变换装置送过来的工艺冷凝液混合，作为文丘里洗涤系统的洗涤水[1,2]。其工艺流程图如图1。

图1 洗涤工艺流程图Fig.1 Scrubber system

根据西门子工艺设计，合成气含尘量小于1mg/m3，由于干煤粉气化反应过程中产生的细灰量大，激冷室采用空间喷淋冷却洗涤，其结构形式没有粗合成气的有效分离空间，从而导致洗涤后的粗合成气从激冷室出来时不可避免的携带大量细灰及少量粗颗粒渣，灰尘含量超过文丘里洗涤器有效洗涤负荷，导致去变换合成气带灰严重，见表 1，导致变换系统粗合成气加热器、变换保护床堵塞，已导致气化系统停车多次。

表1 改造前中灰尘含量分析数据Table 1 The dust content in the syngas

2 改进措施

（1）由于气化炉粗煤气出口尺寸和位置设计不太合理，致使一部分气体夹带大量细灰直接从渣口排出，进入粗合成气中。粗合成气带灰严重，导致激冷水D喷头磨损严重。对合成气出口处加折流板改造优化，即气化炉粗煤气出口上部焊接挡渣板，气体从下往上经过折流后于改造后的D喷头逆向接触加强洗涤，以达到净化气体的效果（如图2），且扩大折流板面积，已达到降低粗煤气流速的目的；同时在折流板内增加喷头强化洗涤效果[2,3]。

图2 气化炉合成气出口处的改造优化效果图Fig.2 Schematics of raw gas outlet redesign

（2）增加除尘设备即鼓泡塔（粗煤气气液分离器）如图3所示；改造原料气分离罐为洗涤塔；增加洗涤塔循环泵。粗煤气气液分离器（鼓泡塔）主要作用是通过水浴式洗涤分离合成气中的大颗粒灰，达到初步净化煤气的目的；原料气分离罐优化改造为洗涤塔即在罐体内增加多层泡罩塔盘，同时顶部增加西门子丝网除沫器及喷嘴，以进一步提高除尘效果，洗涤塔循环泵为鼓泡塔提供洗涤水。同时为了使原料气分离罐的分离更彻底,在其入口前增加一高压喷射器。

优化后流程即出气化炉合成气首先进入鼓泡塔中，在水浴中将合成气中所带的大颗粒的灰和少量细灰除掉后，进入现有两级分离的洗涤系统，再经过部分冷凝器及分离器后进入改造后的洗涤塔，然后进入变换入口分离罐分离，达到除去合成气中灰尘的目的。鼓泡塔黑水直接排往闪蒸旁路处理[4]。

图3 改造后洗涤工艺流程图Fig.3 Redesign of the scrubber system

（3）新增水力旋流器。鼓泡塔底部黑水经过水力旋流器进行分离，旋流器顶部出口含渣量较少的黑水送往旁路闪蒸换热器冷却降温后闪蒸处理；旋流器底部出口高浓度的黑水通过黑水循环泵加压送往气化炉激冷室底部破渣机，随着水浴中的粗渣一起沉积于排渣收集罐，从粗渣系统排出。

在鼓泡塔出口黑水管线上增加水力旋流器及黑水循环泵，经过水力旋流器分离，出大量的固体颗粒，有效避免黑水换热器的堵塞和磨损。

表2 改造后中灰尘含量分析数据Table 2 The dust content in the syngas after redesign

3 新工艺使用效果

经过洗涤系统改造后，合成气中的尘含量明显降低，见表 2；同时，黑水中的粗渣和细渣得到较好的分离，有效减缓了对管道和设备的磨蚀，缓解了旁路闪蒸冷却器的堵塞问题，提高了黑水闪蒸系统运行稳定性。

4 结 语

随着国内煤化工产业的迅猛发展，干煤粉激冷流程气化技术受到越来越多的关注。西门子气化技术自投料试车以来，历经多次技改逐渐解决该技术在使用过程中出现的问题，取得长足的进步。尤其是合成气洗涤单元的优化改造，有效解决含尘量高，管线阀门磨损严重的问题，并获得专利授权。对提高干煤粉激冷气化技术的理解和掌握做出贡献，也为煤化工项目设计提供借鉴。

［1］臧庆安，张洪涛. GSP 气化炉技术工业化应用[J]. 神华科技, 2012（5）: 70-73.

［2］神华集团有限责任公司,神华宁夏煤业集团有限责任公司，一种新型粗煤气洗涤装置:中国专利，201220444945.9[P]. 2012-09-03.

［3］神华集团有限责任公司,神华宁夏煤业集团有限责任公司，一种粗煤气洗涤系统及GSP气化系统:中国专利，201120229241.5[P].2011-06-30.

［4］神华集团有限责任公司,神华宁夏煤业集团有限责任公司，一种干煤粉气化粗煤气的激冷洗涤系统:中国专利，201220445216.5[P].2012-09-03.

Technological Renovation of the Scrubber System in Dry Pulverized Coal Gasification Unit

XIA Zhi-wen, YANG Ying, JING Yun-huan
（Shenghua Ningxia Coal Group Coal Chemistry Industry Company , Ningxia Yinchuan 750411, China）

Process flow, working conditions and technological renovation of the scrubber system in dry pulverized coal gasification unit were introduced. Through redesign of raw gas outlet and adding bubbling tower and hydrocyclone，the dust content in the syngas was effectively reduced below 0.5 mg/m3, large grained and fine slag in the blackwater could be separated, pipeline valve wear was under control.

Pulverized coal gasification; Scrubber; Technological renovation; Dust content

TQ 530

A

1671-0460（2014）11-2314-03

2014-10-10

夏支文（1985-），男，山东新泰人，助理工程师，2008年毕业于安徽理工大学化学工程与工艺专业，研究方向：从事煤气化技术工作。E-mail：xiazhiwen@nxmy.com。