對(duì)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(duì)置式新型氣化爐的第一個(gè)大型工業(yè)化示范企業(yè)，經(jīng)過(guò)不斷地探索與公關(guān)，對(duì)裝置的認(rèn)識(shí)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(zhǎng)的同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)重要設(shè)備和單元的運(yùn)行提出了更高的要求。對(duì)置式新型氣化爐技術(shù)已經(jīng)屬于成熟技術(shù)，隨著時(shí)間的推移，裝置不斷挑戰(zhàn)長(zhǎng)周期運(yùn)行，不斷改良優(yōu)化系統(tǒng)。在此過(guò)程中，由于工藝復(fù)雜交叉、處理廢液等帶來(lái)的很多問(wèn)題逐漸暴露出來(lái)，激冷室積渣、系統(tǒng)結(jié)垢嚴(yán)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(lái)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(yīng)器，在加壓非催化條件下進(jìn)行部分氧化反應(yīng)，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(tái)給料泵加壓后送至氣化爐的4個(gè)工藝燒嘴，由空分送來(lái)的高壓氧氣也分四路，分別送入氣化爐，通過(guò)在同一個(gè)水平面的工藝燒嘴對(duì)噴進(jìn)入氣化爐，在氣化爐燃燒室內(nèi)對(duì)噴撞擊形成6個(gè)特征各異的流動(dòng)區(qū)，并進(jìn)行部分氧化反應(yīng)。該過(guò)程非常迅速，約4～10 s，生成粗合成氣，熔渣及未完全反應(yīng)的炭通過(guò)燃燒室下部的渣口進(jìn)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(guò)靜態(tài)破渣器后被鎖斗循環(huán)水?dāng)y帶進(jìn)入鎖斗，定期排向渣池。然而，在實(shí)際生產(chǎn)的運(yùn)行過(guò)程中，由于公司整體生產(chǎn)系統(tǒng)的復(fù)雜性，需要處理所產(chǎn)廢氣、廢液等特點(diǎn)，造成的廢液需要內(nèi)部消耗，并且由于煤的灰熔點(diǎn)及煤灰灰熔點(diǎn)灰分的不穩(wěn)定性，三套系統(tǒng)均出現(xiàn)了激冷室嚴(yán)重積渣現(xiàn)象。

2 激冷室積渣現(xiàn)象判斷

新型氣化爐構(gòu)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(dòng)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(dòng)，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(dòng)現(xiàn)象。通過(guò)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(shí)，還會(huì)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(guò)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(huì)通過(guò)合成氣管線流到旋風(fēng)分離器與水洗塔，整個(gè)水循環(huán)的水質(zhì)漸漸變差，黑水過(guò)濾器堵塞，壓差增大，激冷水流量降低，造成惡性循環(huán)，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)，造成停車(chē)事故。

圖1 新型氣化爐構(gòu)造示意

通過(guò)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(lái)的工藝處理廢液堿度較高，含氨量大。氨含量高導(dǎo)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(xún)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在運(yùn)行期間，甲醇車(chē)間曾送過(guò)一段時(shí)間含氨量極大的廢液至煤漿制備工段。這種廢液通過(guò)研磨制成煤漿，將其送入氣化爐，會(huì)造成灰渣結(jié)塊堆積的狀況。

第二：煤種灰熔點(diǎn)灰分波動(dòng)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(dòng)狀態(tài)的特征，用粘度來(lái)描述，稱(chēng)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(shí)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(guò)250 mPa·s為宜。在氣化操作時(shí)，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(yīng)，但卻要消耗在氧化反應(yīng)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(huì)增加渣的外運(yùn)量，而且會(huì)增加渣對(duì)耐火磚的侵蝕和磨損，還會(huì)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(guò)數(shù)據(jù)采集不難發(fā)現(xiàn)，在灰熔點(diǎn)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(huì)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(shí)進(jìn)行提溫操作，可緩解不良工況，待灰熔點(diǎn)中T1和T2差距大于10 ℃，狀況會(huì)慢慢穩(wěn)定。

3 處理措施

當(dāng)問(wèn)題暴露出來(lái)時(shí)，通過(guò)上報(bào)調(diào)度室，聯(lián)系原料車(chē)間調(diào)節(jié)煤種，同時(shí)對(duì)氣化爐進(jìn)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(fù)反沖鎖斗等各種方法，進(jìn)行應(yīng)對(duì)處理。因?yàn)闅饣癄t渣口壓差及爐膛壓力的升高，會(huì)給生產(chǎn)留下隱患，增加停車(chē)次數(shù)及檢修工作量，所以要做到提前預(yù)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(shí)調(diào)整氣化爐的氧煤比，保證正常的操作溫度，避免因?yàn)檎{(diào)整不及時(shí)造成氣化爐渣口壓差升高。