對置式新型氣化爐激冷室積渣原因及處理措施

王思慧

(兗礦魯南化工有限公司，山東 騰州 277527)

兗礦魯南化工有限公司作為多噴嘴對置式新型氣化爐的第一個大型工業(yè)化示范企業(yè)，經(jīng)過不斷地探索與公關，對裝置的認識和駕馭能力不斷提高，在工藝燒嘴和拱頂磚的壽命不斷延長的同時，對系統(tǒng)內(nèi)重要設備和單元的運行提出了更高的要求。對置式新型氣化爐技術已經(jīng)屬于成熟技術，隨著時間的推移，裝置不斷挑戰(zhàn)長周期運行，不斷改良優(yōu)化系統(tǒng)。在此過程中，由于工藝復雜交叉、處理廢液等帶來的很多問題逐漸暴露出來，激冷室積渣、系統(tǒng)結(jié)垢嚴重等現(xiàn)象凸顯。

1 工藝概述

新型氣化爐水煤漿氣化工藝以純氧和水煤漿為原料，輔助材料有添加劑、絮凝劑、阻垢劑、原水、循環(huán)水、軟水、外來廢液、高低溫變換冷凝液、儀表空氣、蒸汽、燃料氣等。裝置采用氣流床反應器，在加壓非催化條件下進行部分氧化反應，生產(chǎn)以CO和H2為有效成分的粗煤氣，其中CO和H2約占80%。主要工藝流程為：濃度約60%的煤漿分別經(jīng)2臺給料泵加壓后送至氣化爐的4個工藝燒嘴，由空分送來的高壓氧氣也分四路，分別送入氣化爐，通過在同一個水平面的工藝燒嘴對噴進入氣化爐，在氣化爐燃燒室內(nèi)對噴撞擊形成6個特征各異的流動區(qū)，并進行部分氧化反應。該過程非常迅速，約4～10 s，生成粗合成氣，熔渣及未完全反應的炭通過燃燒室下部的渣口進入氣化爐洗滌冷卻室，與洗滌冷卻水沿洗滌冷卻管并流向下，熔渣在洗滌冷卻室的水浴內(nèi)冷卻、固化，固態(tài)渣通過靜態(tài)破渣器后被鎖斗循環(huán)水攜帶進入鎖斗，定期排向渣池。然而，在實際生產(chǎn)的運行過程中，由于公司整體生產(chǎn)系統(tǒng)的復雜性，需要處理所產(chǎn)廢氣、廢液等特點，造成的廢液需要內(nèi)部消耗，并且由于煤的灰熔點及煤灰灰熔點灰分的不穩(wěn)定性，三套系統(tǒng)均出現(xiàn)了激冷室嚴重積渣現(xiàn)象。

2 激冷室積渣現(xiàn)象判斷

新型氣化爐構造示于圖1。激冷室出現(xiàn)積渣現(xiàn)象初期的表現(xiàn)為：激冷室液位逐漸上升，氣化爐渣口壓差波動并緩慢上漲，氣化爐爐膛壓力增高，黑水管線流量明顯大幅度波動，鎖斗壓差降低，鎖斗排渣量明顯變少，蒸發(fā)熱水塔壓力由于氣化爐黑水的不穩(wěn)定造成了波動現(xiàn)象。通過工藝處理，積渣狀況呈現(xiàn)出惡化轉(zhuǎn)穩(wěn)定的現(xiàn)象。此現(xiàn)象表現(xiàn)為氣化爐液位穩(wěn)定在非正常值，氣化爐渣口壓差穩(wěn)定在較高數(shù)值，蒸氣系統(tǒng)壓力慢慢處于穩(wěn)定易調(diào)節(jié)的工況。如果處理不及時，還會造成氣化爐激冷室有效容積減小，氣化爐黑水管線積渣，流通面積減少，合成氣通過黑水管線竄至閃蒸系統(tǒng)，灰渣得不到有效洗滌與排放，將會通過合成氣管線流到旋風分離器與水洗塔，整個水循環(huán)的水質(zhì)漸漸變差，黑水過濾器堵塞，壓差增大，激冷水流量降低，造成惡性循環(huán)，嚴重影響正常生產(chǎn)，造成停車事故。

圖1 新型氣化爐構造示意

通過采集大量數(shù)據(jù)，分析得出造成激冷室積渣的原因有二。

第一：外系統(tǒng)送來的工藝處理廢液堿度較高，含氨量大。氨含量高導致結(jié)晶，塊大，不易破碎。大塊的渣堆積在靜態(tài)破渣器上，排渣不暢，慢慢累積，逐漸架在其上。從交接班記錄本查詢結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在運行期間，甲醇車間曾送過一段時間含氨量極大的廢液至煤漿制備工段。這種廢液通過研磨制成煤漿，將其送入氣化爐，會造成灰渣結(jié)塊堆積的狀況。

第二：煤種灰熔點灰分波動較大且粘溫特性差。煤灰的粘溫特性是指煤灰在不同溫度下的熔融狀態(tài)。液態(tài)煤表現(xiàn)為流動狀態(tài)的特征，用粘度來描述，稱作煤灰的粘溫特性。煤灰粘溫特性是液態(tài)排渣氣化爐操作溫度的重要參數(shù)。實踐證明，為使氣化爐(液態(tài)排渣)正常排渣，操作中的灰粘度以不超過250 mPa·s為宜。在氣化操作時，煤的粘溫特性范圍一般為10～100 Pa·s。灰分雖然不直接參加氣化反應，但卻要消耗在氧化反應中所產(chǎn)生的熱量，用于灰分的升溫，融化。煤灰分越高，煤的發(fā)熱量越低。成漿性能差，灰分含量高，不僅會增加渣的外運量，而且會增加渣對耐火磚的侵蝕和磨損，還會使黑水中的固體含量增加，加重了管件的磨損和黑水管道的結(jié)垢。

通過數(shù)據(jù)采集不難發(fā)現(xiàn)，在灰熔點的分析數(shù)據(jù)中，若連續(xù)幾天T1和T2之間的溫度差為10 ℃，氣化爐就會出現(xiàn)明顯的積渣現(xiàn)象，表現(xiàn)為氣化爐液位上漲，渣口壓差上升。此時進行提溫操作，可緩解不良工況，待灰熔點中T1和T2差距大于10 ℃，狀況會慢慢穩(wěn)定。

3 處理措施

當問題暴露出來時，通過上報調(diào)度室，聯(lián)系原料車間調(diào)節(jié)煤種，同時對氣化爐進行提溫操作。采取盡量加大系統(tǒng)水循環(huán)量，并且利用鎖斗充壓閥反復反沖鎖斗等各種方法，進行應對處理。因為氣化爐渣口壓差及爐膛壓力的升高，會給生產(chǎn)留下隱患，增加停車次數(shù)及檢修工作量，所以要做到提前預防，避免這些因素的發(fā)生；做好煤質(zhì)水質(zhì)等的分析工作，使操作人員有充分的操作依據(jù)，參考渣口壓差、爐渣等工況，及時調(diào)整氣化爐的氧煤比，保證正常的操作溫度，避免因為調(diào)整不及時造成氣化爐渣口壓差升高。