魯奇加壓氣化爐高效環保型排渣系統的研究

李坤，王海兵

（新疆廣匯新能源有限公司，新疆 哈密839303）

魯奇碎煤加壓氣化技術是由德國魯奇公司開發的，屬第一代煤氣化工藝，技術成熟可靠，是目前世界上建廠數量最多的煤氣化技術，魯奇加壓氣化爐也是煤化工生產中最重要的應用設備之一。氣化渣池，是魯奇加壓氣化工藝中重要的一個工號裝置，渣池內灰水的質量直接影響著魯奇加壓氣化爐是否能安、穩、長、滿、優、環運行[1]。

1 工藝原理

魯奇加壓氣化爐水力排渣系統的工藝原理較為簡單：氣化爐灰鎖排出的灰渣通過豎灰管落入設有一定坡度的渣溝，水力排渣裝置的渣漿泵將清水送入沖渣管道。沖渣管道沿渣溝鋪設，并在渣溝起始點和轉彎處等位置設激流噴嘴，激流噴嘴噴出的高壓水將渣溝內的渣沖入氣化渣池，防止淤積。氣化渣池分為三個區域：沉渣池、澄清池、清水池。在沉渣池內，流速變緩的灰渣水因重力作用大部分灰渣沉向池底，灰渣由橋式抓斗起重機抓至晾渣臺晾干外送，水溢流入澄清池；在澄清池內，更細的灰渣和水進行分離，細灰渣留在澄清池內，水則流入清水池；清水池內的水通過渣漿泵外送循環利用。

雖然水力排渣系統具有工藝簡單、操作方便等優點，但仍存在氣化廠房灰蒸汽粉塵量大、顆粒物排放不達標、渣池灰水沉降困難、渣漿泵運行周期縮短、灰鎖設備被灰渣堵塞等問題，對設備運行的穩定性、生產過程中的安全性、員工身體健康的保障性均產生一定的負面影響。如何更進一步地改進和完善魯奇加壓氣化爐水力排渣系統，實現對灰蒸汽和灰水的高效、環保利用，保證魯奇爐排灰系統順利運行，提高魯奇爐粗煤氣產量、降低生產成本，仍是魯奇爐水力排渣技術發展過程中不可忽視的課題。近兩年來，我們通過一系列工藝改進，效果顯著，氣化爐排渣系統運行流暢，氣化渣池灰水變得清澈，顆粒排放符合國家環保指標，廠房環境衛生得以改善。具體改造內容如下，以期進一步的交流和改進[2]。

2 排渣系統主要改造內容

2.1 灰鎖豎灰管線改造

豎灰管是連接灰鎖和灰鎖膨脹冷凝器的常壓容器，主要作用是將灰鎖里的常壓灰排至水力沖渣鑄鐵槽。原設計的灰鎖豎灰管線出口與鑄鐵槽的距離為700mm，存在灰鎖排灰時灰蒸汽不能被激流噴嘴噴出的高壓水沖洗，致使豎灰管線堵塞，灰鎖排灰不暢，影響魯奇爐正常生產運行的問題；同時灰蒸汽因不能及時被除塵風機抽出而從渣溝蓋板縫隙逸出，致使廠房內灰塵彌漫，影響員工身心健康。改造過程中，采用合金耐高溫、耐腐蝕、耐沖刷材料與其他材料相結合，將豎灰管出口延長300mm至距鑄鐵槽400mm處，使激流噴嘴噴出的高壓水將豎灰管排出灰渣形成水封，吸收灰蒸汽，減少漏風，提高灰蒸汽被水洗效率，部分未被水洗的灰蒸汽也被除塵風機抽出。此舉有效的解決了灰管線堵塞和廠房環境衛生差的問題，切實保障氣化爐安穩運行和員工身體健康[3]。

2.2 除塵風機水系統改造

上述渣溝中部分未被水洗的灰蒸汽被除塵風機抽出，經沖激式除塵器將粉塵捕獲，就地除塵凈化，凈化后的蒸汽從出風口排向大氣。除塵風機的沖洗水原設計為渣池灰水，因灰水水質渾濁，雜質較多，運行過程中頻繁發生沖洗水管線堵塞，導致除塵效果不理想；同時沖激式除塵器原設計顆粒物排放為50mg/m3,而新的國家環保指標為20mg/m3，不符工業衛生標準。改造過程中，在沖激式除塵器前的灰蒸汽管線增加噴淋沖洗水，通過增加洗滌過濾面積和時間，減少外排灰蒸汽粉塵含量，在沖激式除塵器內高效收集粉塵；同時將除塵風機的沖洗水由渾濁灰水改為潔凈的氣化爐廠房蒸汽冷凝液，徹底解決沖洗水管線堵塞問題，除塵效果得到極大改善，顆粒物排放≤15mg/m3,完全滿足國家相關指標。

2.3 氣化渣池改造

魯奇爐在運行過程中產生的灰渣全部由灰水沖入氣化渣池，原設計中沉渣池到清水池水流路徑較短、水在池內的停留時間短，灰水自然沉降效果差，使渣漿泵打出的灰水中帶有大量的細灰顆粒，長時間細灰顆粒堆積渣漿泵入口管線處會造成渣漿泵入口堵塞，泵運行周期縮短；同時用渾濁灰水對灰鎖膨脹冷凝器充水后導致膨脹冷凝器泄壓口、泄壓管線、泄壓閥結垢堵塞，嚴重時致使氣化爐降負荷或停車處理。為加強渣池灰水自然沉降效果、改善灰水水質，對渣池溢流墻和補水進行改造。將氣化沉渣池內的隔墻增高1m作為沉渣池擋灰墻使用（必要時再加一道）；將澄清池和清水池的兩道溢流墻的溢流堰分別增加高0.5m，增寬15mm作為折流墻使用，改變灰水流動方向，使灰水在渣池內呈“S”型的路線溢流，以增加水流通過的路徑長度，延長灰水在氣化渣池的沉降時間；同時引入水處理裝置的濃鹽水作為渣池噴淋水，起到渣池補水、灰水絮凝沉降、消耗煤化工廢水的效果。改造后渣池灰水懸浮物濃度大大降低，由1.37g/L降低到0.32g/L，達到魯奇加壓氣化工藝的設備用水標準，渣漿泵和灰鎖膨脹冷凝器堵塞情況得以改善，檢修頻次降低，穩定運行周期延長。

3 結語

魯奇加壓氣化爐排渣系統的改造取得了成功，渣池灰水自然沉降效果增強，懸浮物濃度大大降低；廠房環境衛生得以改善，顆粒物排放達到國家環保指標，員工身體健康得到保障；氣化爐及附屬設備故障率減少，檢修頻次降低，運行周期延長，有效提高產品產量。經統計，排渣系統改造后，銷售收入新增220萬元/a，檢修成本降低28萬元/a，廢水處理成本降低22萬元/a，為公司創造經濟效益約為270萬元/a。最后，該結果對其它不同類型的氣化爐和相似工藝的生產裝置具有一定的借鑒作用，是實現氣化爐高效環保運行的可行性方案之一。