恩德粉煤气化装置空喷塔改造工艺计算

Apr．2012

·14·化学工程

化肥设计

ChemicalFertilizerDesign

第50卷第2期2012年4月

恩德粉煤气化装置空喷塔改造工艺计算

姜天夫

（中化吉林长山化工有限公司，吉林松原131109）

摘

要：介绍了恩德粉煤气化装置空心洗涤塔的技术改造方案及其工艺设计计算过程；改造后的运行效果表明，出

水温度由60℃降低到48℃，空心洗涤塔连续运行时间由不到60天增加到100天。关键词：恩德粉煤气化装置；空心洗涤塔；工艺计算；技术改造中图分类号：TQ545

文献标识码：A

文章编号：1004－8901（2012）02－0014－03

ProcessCalculationofReformationforEmptySprayTowerinEndePulverizedCoalGasificationPlant

JIANGTian-fu

（ChinaJilinZhangshanChemistryEngineeringCompanyLtd．，SongyuanJilin131109

China）

Abstract：AuthorhasintroducedthetechnicalreformationschemefortheemptyscrubberinEndepulverizedcoalgasificationplantanditsprocessde-signcalculationprinciple；therunningeffectindicatesafterreformationthattheoutlettemperatureofwatercanbereducedfrom600Cto480C，thecon-tinuouslyrunningtimeoftheemptyscrubberisincreasedfromlessthan60daysto100days．

Keywords：Endepulverizedcoalgasificationplant；emptyscrubber；processcalculation；technicalreformation

长山化工有限公司于2004年采用恩德粉煤气化技术新建了2套恩德粉煤气化装置，其中2台空喷塔（空心洗涤塔，下同）的主要作用是将煤同时初步洗涤煤气中气温度由250℃降至50℃，

夹带的粉尘。装置运行几个月后，空喷塔下部环且垢质坚硬，灰垢堵塔造成壁及出水管结垢严重，

回水不畅以至停车。空喷塔连续运行时间不到2个月即需要停车清理，严重影响了整套氨系统装置的长周期稳定运行。经测量，空喷塔出水温度分析洗涤水硬度在400g/L以在60～65℃之间，

水温高导致钙镁盐上。结垢原因是水的硬度高，

类与粉尘析出沉积于管壁逐渐形成硬垢。为此公司决定对现有空喷塔进行改造，增加喷淋水量，降低出水温度，以缓解结垢对生产运行造成的影响。2008年8月投入使改造于2008年大修期间进行，

2年来使用效果较好。现将空喷塔改造方案和用，

设计实施过程总结如下。

3

量为41000m/h，冷却水量为180t/h，空喷塔直

径/高度为3600mm×18000mm。由于原有设计参数无法搜集齐全，为此参照相关设计资料对空喷塔工艺设计数据重新进行核算，以确定相关设计基础数据。

（1）煤气组成。φ（H2）=38%；φ（CO）=33%；φ（CO2）=22%；φ（CH4）=2．7%；φ（N2）=4．3%。

（2）体积分数。Qc为标准状态下干煤气流量，41000m3/h；Cr和Co为入口及出口煤气比热，按理1．46kJ/m3·℃，1.38kJ/m3·℃；想混合气体计算，

tr和to为入口及出口煤气温度，250℃，50℃；twr和two为入口及出口水温度，35℃，45℃；dr为入口煤120g/m3（粗煤气中水蒸气含量为气含湿量，

15%）；ir和io为入口及出口煤气中水蒸气热值，根2973kJ/kg，2567据气体组成及水蒸气含量计算，

kJ/kg；do为出口煤气含湿量，89g/m3（出口煤气按50℃）；CW为冷蒸汽饱合考虑，查水蒸气表计算得，4.1868kJ/kg·℃；Pdq为本地区大气却水的热容，

101kPa；Pr为煤气入塔前压力，9.5kPa。压力，

作者简介：姜天夫（1977年－），男，吉林前郭人，工程师，从事化工生产装置工艺技术设计和生产技术管理工作。

１设计基础数据的确定

空喷塔原设计部分参数为：入口煤气设计温

度250℃，出口煤气设计温度50℃，设计煤气通过

第2期

姜天夫恩德粉煤气化装置空喷塔改造工艺计算·15·

２

改造方案设计计算

２．１

空喷塔耗水量的计算

塔内各物流处于稳态及忽略热损失及由于水的汽化而引起的水量变化时，根据热量衡算：

Q入=Q出

（1）

Qc(crtr+drir)+Qwtwr=Qc(coto+doio)+Qwtwo（2）将各参数代入式（2），求得冷却水流量为：

Qw=Qc[(coto+doio)－(crtr+drir)]/(twr－two)

=41000［(0．33×50+0．089×613)－(0．35×250+0．12×710)］/(35－45)=277．8（t/h）

冷却水流量计算说明，原设计水量偏小，按水量富裕15%考虑，重新设计值取用水量为320t/h。２．２塔径及塔的有效高度核算２．２．１

入塔煤气量Ｑｒ

常压煤气可认为是理想气体，按下述公式进行出入塔煤气量计算。

Qr=Qc（1+dr/0．804）（273+tr）/273×10333/（Pdq+Pr）（3）=41000（1+0．12/0．804）（273+250）/273×10333/（10345+970）=82500（m3/h）２．２．２

出塔煤气量Ｑｃｈ

由于空喷塔阻力较小，计算出塔煤气量时可近似认为煤气压力不变。

Qch=Qc（1+do/0．804）（273+to）/273×10333/

（Pdq+Pch）

（4）

由上述公式计算出口煤气量：

Qch=41000（1+0．089/0．804）（273+50）/

273×10333/（10345+970）=49200（m3/h）

２．２．３

洗涤塔直径的计算

煤气在塔内的平均流速（以煤气在洗涤塔入口、出口的温度压力含湿量计算的平均值）一般取1．8～2．5m/s，常压塔取下限，高压塔取上限。

d=rch

2×3600×0．785×ν=

2×3600×0．785×1．8

=3．59（m）

塔径取3．6m，原设计塔径满足要求，不改动。２．２．４洗涤塔有效传热容积Ｖ

V=ΔQ/K·Δt

ΔQ=Qw·cw·Δt=320000×1×(45－35)