魯奇加壓氣化爐高效環(huán)保型排渣系統(tǒng)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(shù)是由德國魯奇公司開發(fā)的，屬第一代煤氣化工藝，技術(shù)成熟可靠，是目前世界上建廠數(shù)量最多的煤氣化技術(shù)，魯奇加壓氣化爐也是煤化工生產(chǎn)中最重要的應(yīng)用設(shè)備之一。氣化渣池，是魯奇加壓氣化工藝中重要的一個(gè)工號(hào)裝置，渣池內(nèi)灰水的質(zhì)量直接影響著魯奇加壓氣化爐是否能安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)、環(huán)運(yùn)行[1]。

1 工藝原理

魯奇加壓氣化爐水力排渣系統(tǒng)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(shè)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(shè)，并在渣溝起始點(diǎn)和轉(zhuǎn)彎處等位置設(shè)激流噴嘴，激流噴嘴噴出的高壓水將渣溝內(nèi)的渣沖入氣化渣池，防止淤積。氣化渣池分為三個(gè)區(qū)域：沉渣池、澄清池、清水池。在沉渣池內(nèi)，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(jī)抓至晾渣臺(tái)晾干外送，水溢流入澄清池；在澄清池內(nèi)，更細(xì)的灰渣和水進(jìn)行分離，細(xì)灰渣留在澄清池內(nèi)，水則流入清水池；清水池內(nèi)的水通過渣漿泵外送循環(huán)利用。

雖然水力排渣系統(tǒng)具有工藝簡單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，但仍存在氣化廠房灰蒸汽粉塵量大、顆粒物排放不達(dá)標(biāo)、渣池灰水沉降困難、渣漿泵運(yùn)行周期縮短、灰鎖設(shè)備被灰渣堵塞等問題，對(duì)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、生產(chǎn)過程中的安全性、員工身體健康的保障性均產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。如何更進(jìn)一步地改進(jìn)和完善魯奇加壓氣化爐水力排渣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)灰蒸汽和灰水的高效、環(huán)保利用，保證魯奇爐排灰系統(tǒng)順利運(yùn)行，提高魯奇爐粗煤氣產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本，仍是魯奇爐水力排渣技術(shù)發(fā)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(jìn)，效果顯著，氣化爐排渣系統(tǒng)運(yùn)行流暢，氣化渣池灰水變得清澈，顆粒排放符合國家環(huán)保指標(biāo)，廠房環(huán)境衛(wèi)生得以改善。具體改造內(nèi)容如下，以期進(jìn)一步的交流和改進(jìn)[2]。

2 排渣系統(tǒng)主要改造內(nèi)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(shè)計(jì)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(shí)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(chǎn)運(yùn)行的問題；同時(shí)灰蒸汽因不能及時(shí)被除塵風(fēng)機(jī)抽出而從渣溝蓋板縫隙逸出，致使廠房內(nèi)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(jié)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(fēng)，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(fēng)機(jī)抽出。此舉有效的解決了灰管線堵塞和廠房環(huán)境衛(wèi)生差的問題，切實(shí)保障氣化爐安穩(wěn)運(yùn)行和員工身體健康[3]。

2.2 除塵風(fēng)機(jī)水系統(tǒng)改造

上述渣溝中部分未被水洗的灰蒸汽被除塵風(fēng)機(jī)抽出，經(jīng)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(fēng)口排向大氣。除塵風(fēng)機(jī)的沖洗水原設(shè)計(jì)為渣池灰水，因灰水水質(zhì)渾濁，雜質(zhì)較多，運(yùn)行過程中頻繁發(fā)生沖洗水管線堵塞，導(dǎo)致除塵效果不理想；同時(shí)沖激式除塵器原設(shè)計(jì)顆粒物排放為50mg/m3,而新的國家環(huán)保指標(biāo)為20mg/m3，不符工業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。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(shí)間，減少外排灰蒸汽粉塵含量，在沖激式除塵器內(nèi)高效收集粉塵；同時(shí)將除塵風(fēng)機(jī)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(guān)指標(biāo)。

2.3 氣化渣池改造

魯奇爐在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的灰渣全部由灰水沖入氣化渣池，原設(shè)計(jì)中沉渣池到清水池水流路徑較短、水在池內(nèi)的停留時(shí)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(xì)灰顆粒，長時(shí)間細(xì)灰顆粒堆積渣漿泵入口管線處會(huì)造成渣漿泵入口堵塞，泵運(yùn)行周期縮短；同時(shí)用渾濁灰水對(duì)灰鎖膨脹冷凝器充水后導(dǎo)致膨脹冷凝器泄壓口、泄壓管線、泄壓閥結(jié)垢堵塞，嚴(yán)重時(shí)致使氣化爐降負(fù)荷或停車處理。為加強(qiáng)渣池灰水自然沉降效果、改善灰水水質(zhì)，對(duì)渣池溢流墻和補(bǔ)水進(jìn)行改造。將氣化沉渣池內(nèi)的隔墻增高1m作為沉渣池?fù)趸覊κ褂茫ū匾獣r(shí)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(dòng)方向，使灰水在渣池內(nèi)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(shí)間；同時(shí)引入水處理裝置的濃鹽水作為渣池噴淋水，起到渣池補(bǔ)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(dá)到魯奇加壓氣化工藝的設(shè)備用水標(biāo)準(zhǔn)，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(wěn)定運(yùn)行周期延長。

3 結(jié)語

魯奇加壓氣化爐排渣系統(tǒng)的改造取得了成功，渣池灰水自然沉降效果增強(qiáng)，懸浮物濃度大大降低；廠房環(huán)境衛(wèi)生得以改善，顆粒物排放達(dá)到國家環(huán)保指標(biāo)，員工身體健康得到保障；氣化爐及附屬設(shè)備故障率減少，檢修頻次降低，運(yùn)行周期延長，有效提高產(chǎn)品產(chǎn)量。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，排渣系統(tǒng)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(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益約為270萬元/a。最后，該結(jié)果對(duì)其它不同類型的氣化爐和相似工藝的生產(chǎn)裝置具有一定的借鑒作用，是實(shí)現(xiàn)氣化爐高效環(huán)保運(yùn)行的可行性方案之一。