氣化爐操作溫度過高的危害

齊高華

（兗礦榆林能化甲醇廠,陜西 榆林 719000）

1 簡(jiǎn)介

氣流床氣化技術(shù)因煤種適應(yīng)范圍比較廣，氣化溫度、壓力高，易于大型化，成為煤氣化技術(shù)的發(fā)展方向。而氣流床中的多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)是我國(guó)自主創(chuàng)新、自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤氣化技術(shù)，該技術(shù)的成功開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，為我國(guó)大規(guī)模開展的煤化工事業(yè)提供了關(guān)鍵的氣化技術(shù)，同時(shí)標(biāo)志著我國(guó)在水煤漿氣流床氣化技術(shù)方面達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

多噴嘴對(duì)置式氣化爐操作過程中最重要的就是爐溫的控制，氣化爐操作溫度不是只由煤的灰熔點(diǎn)FT決定的，而是由氣化爐渣處于最佳粘度所對(duì)應(yīng)的溫度來決定的。液態(tài)排渣要求，操作溫度應(yīng)高于灰熔融溫度FT，液態(tài)排渣必須順暢，熔渣粘度不能高于25Pa.S，溫度不低于T25，操作溫度低限應(yīng)高于T25；液態(tài)排渣應(yīng)確保耐火磚安全，粘度不能低于3Pa.S，溫度不高于T3。實(shí)際生產(chǎn)中由于煤質(zhì)變化引起灰熔點(diǎn)的改變，操作溫度調(diào)整不及時(shí)，導(dǎo)致氣化爐在操作過程中經(jīng)常超溫，而超溫對(duì)氣化爐本身和工藝有諸多危害，下面將做詳細(xì)的講述。

2 氣化爐爐溫過高的危害

（1）對(duì)耐火磚的影響。多噴嘴汽化爐在實(shí)際運(yùn)行中燃燒室內(nèi)會(huì)同時(shí)存在多種氣流，主要是在燃燒的作用下煤漿產(chǎn)生的霧化反應(yīng)所形成的射流、撞擊流、這反流和平推流等。其中的撞擊流主要表現(xiàn)在煤漿在高溫作用下產(chǎn)生霧化反應(yīng)之后，流向?qū)χ脽鞎r(shí)，氧氣與煤漿生成物所形成的撞擊力，產(chǎn)生撞擊動(dòng)作之后會(huì)形成上下兩個(gè)方向的撞擊流，向上的撞擊流由于還存在一定的動(dòng)力會(huì)繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)在遇到耐火磚之后才產(chǎn)生向下的折返流，這股氣流會(huì)攜帶較于燃燒室底部較高的溫度返回燃燒室下部。

通常多噴嘴汽化爐在運(yùn)行時(shí)，內(nèi)部的耐火磚表層會(huì)形成一層熔渣，熔渣層的厚度會(huì)受到燃燒室溫度的影響，燃燒室的溫度低則熔渣層偏厚，燃燒室的溫度高則熔渣層較薄，由于熔渣層可以起到一定的隔熱作用，為此，熔渣層的厚度決定了耐火磚的使用壽命。當(dāng)爐溫過高，熔渣的粘度低于3Pa.S時(shí)，耐火磚上的熔渣流動(dòng)較快，渣層較薄，合成氣對(duì)耐火磚的沖刷強(qiáng)度增強(qiáng)，同時(shí)向火面處耐火材料向渣中溶解速度也加快，進(jìn)而導(dǎo)致耐火磚裂紋、剝落甚至爆裂，嚴(yán)重時(shí)甚至造成耐火磚竄氣，引起氣化爐表面溫度升高超溫，引起停車。研究表明，操作溫度超過1400℃時(shí)，操作溫度每上升20℃，灰渣對(duì)耐火材料的侵蝕速度加快一倍。

由于受煤漿濃度、煤灰熔點(diǎn)、操作壓力等因素影響，氣化爐上部耐火磚表面難以形成有效的渣膜保護(hù)，所以氣化爐拱頂耐火磚受到高溫和沖刷的雙重作用，在氣化爐內(nèi)，是蝕損速率最大，使用壽命最短的一部分。多噴嘴氣化爐所用耐火磚價(jià)格昂貴，特別是向火面磚的高鉻磚，更換一次需要很大的經(jīng)費(fèi)。同時(shí)拆卸、筑爐、烘爐、檢查要花費(fèi)半個(gè)月到一個(gè)月的時(shí)間，嚴(yán)重影響備爐工作。所以我們?cè)谏a(chǎn)過程中應(yīng)盡量做到穩(wěn)定生產(chǎn)，嚴(yán)格控制好氣化爐的爐溫，嚴(yán)禁超溫，減少開停車次數(shù)。

（2）對(duì)有效氣成分的影響。多噴嘴對(duì)置式氣化爐的氣化反應(yīng)是個(gè)極為復(fù)雜的反應(yīng)體系，可分為一次反應(yīng)與二次反應(yīng)，一次反應(yīng)區(qū)又稱為燃燒區(qū)，進(jìn)入該區(qū)的反應(yīng)物有工藝氧、煤漿、以及回流流股和折返流股中CO、H2等。在該區(qū)內(nèi)，揮發(fā)分及部分CO、H2在高溫、高氧濃度下迅速完全燃燒，放出大量的熱，這個(gè)過程進(jìn)行的相當(dāng)短促，其結(jié)束的標(biāo)志是氧消耗殆盡。隨著氣化爐的溫度會(huì)逐漸升高，CO、H2的含量逐漸降低，雖然這種變化慢一些，但受其它因素干擾較小，且氣化爐的爐溫與一氧化碳和氫氣含量對(duì)應(yīng)關(guān)系較為確定，再現(xiàn)性較好。因此，氣化爐爐溫過高，有效氣比例降低，CO2含量上升。所以我們?cè)诒ＷC氣化爐穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，適當(dāng)降低氣化爐操作溫度，使氣化爐合成氣中一氧化碳和氫氣的含量提高一些，增加氣化爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性。

（3）對(duì)噴嘴的影響。氣化爐工藝燒嘴在氣化爐燃燒室內(nèi)屬于一項(xiàng)核心設(shè)備，一旦在高溫的影響下運(yùn)行不當(dāng)就會(huì)對(duì)整體的生產(chǎn)活動(dòng)帶來影響。而氣化爐的燃燒室內(nèi)又長(zhǎng)期處于1350℃高溫和6.5MPa高壓狀態(tài)下，長(zhǎng)期在此種環(huán)境下運(yùn)行很難保證不受高溫的影響產(chǎn)生性能下降的問題。實(shí)際氣化爐的工藝燒嘴中已經(jīng)設(shè)置了冷卻盤管和水夾套等降溫設(shè)施，但是卻無法起到避免氣化爐燃燒室高溫灼燒的作用，特別是當(dāng)燃燒室的溫度波動(dòng)較大時(shí)，對(duì)工藝燒嘴的灼燒影響更為嚴(yán)重，為此，在實(shí)際操作時(shí)，需要盡量避免燃燒室的溫度幅度過大。

（4）對(duì)水質(zhì)的影響。當(dāng)氣化爐生產(chǎn)的溫度較高時(shí)，需要處理的渣水黑水溫度也會(huì)升高，同時(shí)黑水的溫度又會(huì)對(duì)灰水的溫度帶來一定影響。在水溫溫度較高的情況下，分子間的運(yùn)動(dòng)速度會(huì)隨著溫度的提升而加快，此時(shí)的分子布朗運(yùn)動(dòng)也會(huì)更加劇烈，雖然在這種情況下的懸浮物和膠體顆粒之間的結(jié)合效率會(huì)有所提升，但是過高的水溫會(huì)影響膠體顆粒的水化作用，致使絮團(tuán)松散，從而影響黑水的絮凝，影響水質(zhì)質(zhì)量。

（5）對(duì)熱負(fù)荷的影響。爐溫過高，是由于燃燒區(qū)部分有效氣和過量氧燃燒反應(yīng)造成的，因此高溫下，易造成系統(tǒng)的熱負(fù)荷增加，同時(shí)，高溫合成氣飽和更多的水汽，提高了合成氣的水汽比，易造成氣化爐和水洗塔的帶水，為后續(xù)變換工段帶入更多的水汽，而過高的水汽比將影響變換爐內(nèi)的反應(yīng)溫度及催化劑的壽命。

（6）對(duì)添加劑的影響。碳酸鈣結(jié)垢趨勢(shì)和結(jié)垢量都隨著溫度升高而增加，這是因?yàn)樘妓徕}的生成反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)，溫度升高，有利于CaCO3的析出，結(jié)垢趨勢(shì)增強(qiáng)。為防止黑水結(jié)垢，一方面就要加大阻垢劑的用量，另一方面對(duì)阻垢劑的耐熱性也提出了更高的要求，在高溫下不僅不失活抗分解，而且必須保持在各工段都良好的阻垢分散性能，從而增加了生產(chǎn)成本。

總的來說對(duì)于氣化爐操作溫度選擇我們要考慮到各方面的因素，選擇一個(gè)合適的溫度進(jìn)行操作，嚴(yán)禁超溫，以便在氣化爐工況發(fā)生變化時(shí)我們能夠及時(shí)調(diào)整氣化爐溫度。

[1]徐麗華,張興毅.延長(zhǎng)水煤漿氣化爐爐磚使用壽命[J].工業(yè),2016(10).

[2]徐志欣.試論如何控制碎煤加壓氣化爐床層溫度[J].中國(guó)化工貿(mào)易,2015,7(33).