對煤氣化閃蒸系統熱交換效率提高的研究

孔德會（天保中天科技（天津）股份有限公司，天津300308）

在煤氣化工藝技術的具體應用過程中會涉及很多類型的列管式換熱器，其中高壓閃蒸換熱器就是其中至關重要的組成部分。閃蒸系統在多個行業和領域中都得到了十分廣泛的應用，特別是在化工，食品以及醫藥等行業中，所呈現出的應用優勢特別顯著。結合這樣的情況可見，對于煤氣化閃蒸系統的熱交換效率提高策略和相關內容進行分析是十分重要而且必要的。

1 煤氣化閃蒸系統概述

煤氣化技術有著十分廣泛的應用場景，在大型工業化運行過程中所涉及的煤氣化技術主要包括固定床氣化技術、流化床氣化技術、氣流床氣化技術。從具體的應用實踐來看，特別是在滌綸短纖產業發展中，在實際的生產環節要有效應用蒸汽針對滌綸絲束進行有效加熱，此時會產生特別多的冷凝水。在這個過程中，煤氣化閃蒸系統可以切實有效的發揮閃蒸分離冷凝水和二次蒸汽的作用和價值，使其充分的分離和提取。所以對于閃蒸系統進行科學合理的設計，可以有效節約飽和蒸汽的能耗，在更大程度上提升熱交換的效率，與此同時，也可以更有效的回收冷凝水，使資源得到節約和循環利用。

2 閃蒸的原理及問題

2.1 基本原理

通常情況下我們所稱之為的閃蒸主要指的是結合實際情況，有針對性的利用物質沸點在壓力的作用之下，會逐步升高的物理特性，他們在飽和水的高壓之下融入到低壓容器中，會在特別短的時間內急劇下降，由此使得流體溫度要遠遠高于此壓力下的沸點，因此，在閃蒸罐流體會在特別短的時間內出現氣化現象，在這樣的情況下造成該飽和水轉變成為容器壓力下的飽和水蒸氣。在相應的煤氣化閃蒸系統裝置中，閃蒸主要是結合具體情況，有針對性的凈化處理高溫高壓灰水，然后對其進行回收冷卻和再利用，把水中的酸性氣體進行有效去除，以此對其進行循環的利用，這樣能夠在更大程度上有效減少對于管道的腐蝕，使設備的使用壽命進一步延長。與此同時，也可以使補水量進一步降低，對其展開二次使用。

2.2 相關問題

在氣化系統灰水處理單元里面特別關鍵的環節就包括閃蒸，但是，氣化爐激冷室和洗滌塔排水量所處的狀態并不夠穩定，缺少持續性，這樣的情況就會導致閃蒸罐液位有很大的波動性，在這樣的情況下就會使得導管被嚴重堵塞，設備有大量積灰、冒頂等，此類問題導致管道出現震蕩，在很大程度上腐蝕掉真空閃蒸灰水泵等等，一系列相關問題就會造成整個系統的超溫超壓與水循環受到嚴重阻礙，由此就會使得閃蒸效果大打折扣，甚至在很大程度上阻塞換熱器列管，與此同時也會大幅度的降低閃蒸汽換熱之后所生成的冷凝液的數量，閃蒸汽經火炬放空后，會損失掉很多熱量，與此同時，在處理過程中也埋下很多安全隱患。，甚至導致氣化爐停止運行，使其受到嚴重損壞。

3 煤氣化工藝

3.1 煤氣化系統

在具體的生產過程中，特別是煤制甲醇的制作過程中，煤氣化系統是十分重要的核心內容，從實踐情況來看，我國的煤氣化系統主要采用國內自主研發的兩段式干煤粉加壓氣化爐(氣流床)煤氣化工藝技術。煤氣化是煤粉、氧氣在持續加壓的情況下進一步流入到氣化爐內部，在既定的時間內升溫、揮發分脫除等相關方面的化學或者物理變化，在這個過程中，會產生相對應的合成氣體，例如，H2和CO為主的合成氣。煤氣化工藝在事件的過程中主要是采取干煤粉加壓進料方式，其氣化劑主要是純氧，它的反應溫度可以高達1400C~1600°C。在具體應用過程中所涉及的煤氣化裝置由多個工程單元有機組成，例如，其組成部分主要包括磨煤與干燥單元、煤粉加壓輸送單元、煤粉氣化單元、除渣單元、濕洗單元、灰水處理單元等相關內容，在灰水處理單元中可以進行氣體和液體的分離。

3.2 灰水處理單元

在灰水處理單元的運行過程中，除渣單元、濕洗單元及其它裝置輸送而來的廢水進入中壓閃蒸罐，閃蒸之后就會把灰水通過底部的管道輸送到真空閃蒸罐內部，在這個過程中對其進行二次閃蒸，由此就會使得氣體由閃蒸罐頂部釋放出來。中壓閃蒸罐閃蒸出來的氣體通過中壓閃蒸冷凝器和中壓閃蒸水冷器與循環冷卻水展開相對應的熱交換，在熱交換完成之后，閃蒸汽溫度出現十分劇烈的下降，換熱之后氣體因為劇烈的降溫而生成相對應的冷凝液，在冷凝液進入到中閃氣液分離罐分離，把酸性氣體送到火炬，冷凝液進入循環水罐，對其進行二次利用。真空閃蒸罐二次閃蒸之后的閃蒸汽通過真閃冷凝器和真閃冷凝器與循環冷卻水進行熱交換，在這個過程中閃蒸氣的溫度進一步降低，換熱之后的冷凝液到達蒸閃氣液分離罐分離，酸性氣體外排至火炬，冷凝液通過真空閃蒸冷凝液泵送到循環水罐中進行回水利用。

4 換熱器可能導致的相關問題分析

灰水處理中應用多個系統輸送而來的高溫高壓灰水內部有特別多的具有腐蝕性的介質，對其進行排放或者二次回收利用時，都極有可能在很大程度上腐蝕管道和相關設備，同時對于環境也有很大的污染。灰水通過多級閃蒸之后進一步解析出所含有的酸性氣體，由此可以使管道及其設備的使用壽命進一步延長。針對換熱器換熱效果比較差的相關問題而言，所涉及的解決方法包括換熱器循環水反洗沖法和零背壓排放法，但是從根本上來講，這樣的解決方法無法真正意義上根除換熱器列管堵塞等相關問題。

如果換熱器的效果比較差，極有可能導致閃蒸氣的溫度持續升高，在這樣的情況下無法實施冷凝，由此會造成閃蒸汽被大批量的釋放，在這樣情況下就會加劇水資源浪費問題。同時也會在更大程度上提升壓閃蒸罐壓力，使安全閥起跳，真空閃蒸回水泵被嚴重腐蝕，使得真空閃蒸泵抽負效果大打折扣，其罐體內部無法形成真空，形成大量的閃蒸汽導致管道震蕩，使企業高產穩產，而且長周期運行等受到極大的阻礙。所以針對這樣的情況，在實際的發展過程中要著重針對相關設備進行優化和更新，使其應用優勢得到充分的體現。

5 提升煤氣化閃蒸系統熱交換效率的策略

因為閃蒸氣體有著特別強烈的高腐蝕性，極有可能腐蝕掉換熱管，使其表面出現結垢、脫皮的問題，對于換熱效果造成嚴重影響，使換熱管極有可能產生堵塞的問題，隨著壁厚進一步減少，使得換熱管出現破裂的問題，對其生產效率的提升造成嚴重影響。對此，采用循環水反沖洗法無法解決相關方面的問題，所以，要把換熱器列管進行根本上的替換，盡可能有效應用抗腐蝕性能更顯著的不銹鋼列管，由此在更大程度上提升熱交換效率，從根本上有效規避換熱管出現破裂或者堵塞等相關問題。

6 結語

綜上所述，通過上文的分析，我們能夠充分看出，為了在最大程度上提升煤氣化產生系統的熱交換效率，需要對換氣管進行不斷的優化和完善，使相關技術得到有效應用，有效應用不銹鋼列管，并對其進行不斷的改造，從根本上有效避免排放的物質造成大氣污染，浪費水資源。