激冷环结构分析及改进措施

陶志远

（山东华鲁恒升化工股份有限公司，山东德州，253024）

摘要

对大氮肥装置气化炉激冷环的使用状况进行分析，并进行结构改进，摸索气化炉激冷环最佳结构

关键词

激冷环

环隙

水膜

清洗孔

1概述

国内首套以煤为原料的大型氮肥国产化装置在2004年底在山东华鲁恒升化工股份有限公司建成并投产，标志着我国已经具备设计、制造有自主知识产权的先进成套设备，建设大型氮肥生产装置的能力。从此我国结束了大氮肥装置全部依靠进口的时代，对促进氮肥行业原料结构调整和中小化肥企业技术改造，降低能耗，保护环境，提高行业技术与装备水平，带动和促进相关产业的发展具有重要意义。

水煤浆加压气化工艺是大氮肥的核心技术，气化炉则是气化装置的核心设备，气化炉的稳定运行关系到大氮肥的稳定运行。激冷环是气化炉的核心部件，激冷环的运行状况直接影响到气化炉的稳定运行。从2004年底我公司大氮肥开车至今两年来，在探索提高气化炉的运行周期方面，根据实际运行及出现的问题，我们将激冷环的结构做了部分改动，摸索到了一些经验。2气化炉激冷室工艺特点：

从燃烧室出来的工艺气体夹带燃烧后的灰渣，经过激冷环和下降管，被激冷水降温洗涤除渣。然后通过水封由上升管与下降管之间的通道到达托砖锥体后出气化炉。工艺流体的流动特点：热质同时传递过程，二者相互影响，相互制约。实现粗合成气的洗涤（除渣）、冷却（热量回收）和增湿过程。

一方面，高温的合成气通过辐射和对流将热量传给下降管内壁的激冷水膜，使水膜内的水部分汽化，进入合成气主流，使合成气的温度急剧降低并增湿；出口气体中的水汽与激冷水达到相平衡；

另一方面，激冷水要保持足够水量，这样水膜内虽然不断有水蒸发，但水膜依然存在，且均匀分布在下降管的内壁面，因此水膜的温度保持不变，达到保护下降管免受高温热应力的破坏的目的

激冷水在其中的作用有两点，其一为洗涤冷却介质；其二为保护激冷环和下降管，使其免受高温损坏。

进入激冷室室的粗合成气，温度为～1320℃，条件极为苛刻。激冷环处于～1320℃的高温工艺气与～220℃的循环黑水之中，循环黑水经激冷水分布环分布后，沿下降管内壁膜状下行，强化管内的传热和传质。而激冷环内部的水由于传导受热气化，不断随机地产生气泡甚至气膜，使激冷环的壁表面时而与气相接触，时而与水相接触，传热冷却情况时好时坏，因而壁面承受着不断交变的热应力，如此长期且频繁的交变不可避免造成激冷环的烧损。以致下降管鼓包，鼓包后的下降管容易挂渣，严重时下降管全部堵塞，必须停车处理。3原始开车时的结构

激冷环主要由半圆环管和激冷水室组成，激冷水从总管进入激冷水室，然后经喷水孔流经半圆环管，从半圆环管与下降筒之间的间隙（以下称环隙）流下。该激冷环进水孔为36个Φ15的小孔，清洗孔为12个3/4"的管螺纹孔，喷水孔为50个Φ8的小孔，半圆环管是由Φ94*11的无缝管煨圆后刨开制成，激冷水室则是由整体锻件加工而成。

激冷环的主要控制尺寸为环隙，该尺寸的设计数据为8毫米。在加工时，半圆环管由无缝管煨制完成后，刨成两半，取内部一半。在与激冷水室组装时，因激冷水室内有一凸出的圆形台阶，必须将半圆环管刨成三半才能与激冷水室组对在一起，然后才与激冷水室组焊。半圆环管经过两次刨割和一次焊接，在这个过程中有很大的热应力作用于半圆环管上，导致半圆环管本身有很大的热变形，再加上下降筒本身有一定的椭圆度，因此这种加工方式的激冷环环隙很难保证，有时最大间隙达到11毫米，导致激冷环布水不均匀，下降筒内壁上的水膜厚度差别太大，严重的部位可能造成干区，无法保护下降筒。