水煤浆气化操作的一些思路总结

(山西阳煤丰喜集团临猗分公司，山西 临猗 044100)

我公司共3台德士古、1台水冷壁气化炉，制得的煤气中有效气体(CO+H2)体积分数≥80.7%，碳转化率达98.0%，含渣黑水大部分循环使用，少量排放的废水没有挥发性有机物，微量金属的浓度也很低。为了优化气化装置的控制，公司经常召开气化操作人员座谈会，认真总结操作得失和经验教训，以达到共同提高之目的。在此，结合公司现状及专家的操作指导，提出气化装置操作控制的主线思路，以供广大技术人员和操作人员参考。

1 流程简介

流程示意如图1。煤浆槽中的煤浆由高压煤浆泵送入气化炉顶部工艺烧嘴的内环隙，空分送来的氧气进入工艺烧嘴的中心管及外环隙，在气化炉内发生部分氧化反应，生成以CO、H2、CO2为主的工艺气，气体经气化炉水浴、碳洗塔洗涤后，送变换工段。粗渣从锁渣罐排放，细渣以黑水形式送闪蒸系统。碳洗塔下部的灰水由激冷水泵送入激冷室内的激冷环和喷嘴洗涤器，碳洗塔底部排出的黑水、气化炉的黑水各自通过角阀减压送往闪蒸系统，产生的蒸汽送外工段，闪蒸降温后黑水加絮凝剂进沉降槽。黑水在降温减压后，经二级闪蒸及沉淀，灰浆送往真空带式过滤机过滤。沉降槽溢流液流入灰水槽，然后经激冷水泵P1403、高压灰水泵P1406泵循环回碳洗塔。

2 煤浆浓度、粘度的控制

应根据使用的煤种及添加剂特性，控制合理的煤浆浓度和煤浆粘度。煤浆含固量高，即煤浆浓度高，有利于提高气化效率。但此时煤浆粘度大，流动性较差，不利于泵输送。煤浆浓度低，有利于泵输送，但进入气化炉的有效成分(即干基煤)降低，发热量降低，水分蒸发吸收大量热量，使气化效率降低。我厂使用的添加剂是木质素磺酸钠类，100 kg煤浆使用0.23 kg干基添加剂。煤浆浓度59%～61%，粘度不超过≤1 300 cP，实际操作中粘度一般在400～600 cP范围内。操作人员根据负荷变化及生产控制分析结果随时调整，确保各项指标符合要求。

3 石灰石添加量

石灰石的添加量，应根据煤种的变化及时调整。依据煤炭的粘温特性曲线和添加石灰石后的粘温特性曲线，合理有效控制石灰石的消耗。我公司使用的是石岩沟、张家峁、梅庄的煤，氧化钙控制在20%～25%之间，高于25%或低于20%都会使煤的灰熔点变高。

图1 水冷壁流程简图

4 气化炉升温

气化炉烘炉使用的燃料气为合成氨产生的弛放气，主要成分是H2、CO。气化炉升温应按照气化炉原始开车和正常开车烘炉曲线进行，严格控制升温速率不超过50 ℃/h，气化炉最终的升温温度应保证投料前的炉温不低于1 100 ℃，而且投料前必须保证足够的恒温时间。

气化炉升温过程中极易回火，极大地威胁操作人员及设备安全，应加强监视真空度和升温速度，尤其是要注意升温过程中气化炉液位必须是低液位，以不高于5%为准。液位过高，下降管的水封，会导致开工抽引器不能抽负压，马上就会回火。气化炉每次停车后，应疏通预热水回水阀前管线，确保升温期间的排水畅通。

烘炉的原则是，升温，先加大抽引量，后加燃料气量；降温，先减燃料气量，后减抽引量。在整个升温期，出激冷室气体温度不超过230 ℃，必要时开预热水泵备泵，增大预热水用量。

为了保证液位计显示准确，每次气化炉投料前应将液位计冲洗干净，并关闭截止阀。

5 投料前的工作

气化炉投料前必须进行三级投料前阀门、盲板的确认。气化炉投料阀门、盲板的第一次确认应在气化炉点火升温前，由现场主操完成，阀门确认的同时要完成阀门状态的调整，盲板确认完成后要提交盲板切换的工作票。第二次确认由班长完成。第三次确认由工艺技术人员和车间主任在投料之前半小时完成，以最后把关。

气化炉投料之前必须对高压煤浆泵进行水压试验，对激冷水泵进行调试，确保运转正常。

气化炉投料前应对气化炉的安全联锁系统阀门和其他控制阀进行试验，试验应由中控主操和现场主操配合完成，现场应在试验前关闭XV1306前手动阀，并打开阀后导淋阀，实验完成后再恢复以上阀位。

6 气化炉的投料

引氧必须在开工煤浆流量建立之后，氧气、煤浆联锁摘除。引氧结束后马上按下投料按钮，避免引氧时间过长引发事故。

氮气置换时，由于气化炉、碳洗塔处于低液位，必须保证气化炉黑水去高压闪蒸的调节阀PV1401和碳洗塔黑水去高压闪蒸的调节阀PV1402关闭，避免氮气从PV1401、PV1402窜入高压闪蒸罐，导致碳洗塔置换不合格。

由于投料所用控制阀不用现场人员操作，所以接到投料指令后所有人员撤离现场，控制室要有干部亲自指挥。

气化炉投料后，应按规定的升压速率0.1 MPa/min升压。如果升压过快，耐火砖应力就会急剧增大，砖缝之间有可能产生裂痕，影响耐火砖使用寿命，甚至导致事故发生。

7 气化炉温度控制

温度是气化炉操作的关键，温度控制的好与坏，也是决定气化炉运行技术经济指标的关键因素。气化炉温度控制的原则是，在保证液态顺利排渣的前提下，控制最低的气化炉操作温度，以延长耐火材料的使用寿命。

气化炉的温度控制应从气化炉热偶指示、气体成分、氧煤比(O/C)、渣的形状、气化炉压差大小等几个方面综合考虑，以控制气化炉温度在最佳范围内。我公司气化炉正常运行时，合成气中CO2含量19%～21%，CH4含量(800～1 400)×10-6，渣口压差PDI1311≤50 kPa。直接控制手段则是调节氧煤比，一般情况下控制氧煤比为450～460(体积比)。

8 气化炉、碳洗塔的液位

合成气经过下降管进入激冷室水浴，液面始终处于鼓泡状态。如果液位升高，鼓泡区增大，合成气带走的水分增多；如果液位降低，鼓泡区变小，合成气带走的水分减少，所以气化炉具有自身调整液位的功能。当负荷一定时，其液位相对于下降管口有一固定的高度，增大或者减少黑水排放，对气化炉液位没有影响，改变的是合成气带走的水分，直接影响到的是碳洗塔的液位。当负荷增大时，合成气带走水分的能力增大，气化炉液位逐渐下降。随着液位的下降，鼓泡区变小，合成气带走的水分也逐渐减少。当液位降到一定程度，合成气带水量和激冷水流量相当，液位便稳定。反之，当负荷减小时，合成气带走水分的能力变小，液位逐渐上升，随着气化炉液位的上升，鼓泡区增大，合成气带走的水分也逐渐增加，当液位升到一定程度，合成气带水量和激冷水流量相当，液位便稳定。所以，气化炉液位和负荷成负的线性关系，负荷不变，液位便稳定。当碳洗塔黑水排放调节阀PV1402不能控制碳洗塔液位时，可通过气化炉黑水排放调节阀PV1401控制。

9 碳洗塔出气温度

碳洗塔出口工艺气温度的稳定无疑对变换工段的操作至关重要，可通过调节进洗涤塔各部分的水量或温度来调整。但是碳洗塔上塔盘加水过多，则会导致变换工段带水严重，影响催化剂的使用寿命，因此尽量不要对塔盘加水作过多的调整，另外，碳洗塔液位不宜控制过高，否则也会导致变换工段带水严重。碳洗塔出气温度以稳定为根本。

10 灰水水质

灰水水质是影响气化炉稳定运行不可忽视的因素之一，对现场所有压力容器、压力管道的结垢情况有重要的影响，可通过添加絮凝剂和分散剂改变水质。絮凝剂在灰水沉降槽中的浓度应在(2～3)×10-6，保证绝大部分灰渣在沉降槽中沉降下来，灰水槽中灰水悬浮物控制在60×10-6以下，分散剂的加入量以维持高压灰水泵出口液中的浓度在(60～80)×10-6之间为宜。

11 结 语

作为气化总控一名操作工，深知化工生产是一项特殊的职业，它属于生产岗位，但又不同于一般行业的生产岗位，具有一定的危险性，这就意味着安全稳定生产尤为重要，安全生产是一种责任，不仅是对自己负责、对家人负责，更是对他人负责、对企业负责、对社会负责。因为他有危险性而且还有许多危急的紧急时刻，不仅要求化工生产人员要具备一般生产员工的良好心态、敬业精神，还需要有精湛的操作技能和自我调节能力以及较强的安全与环保意识。不论遇到什么情况都要沉着应对，冷静思考，用良好的团队协作精神带动副操，才能确保生产系统的安全稳定运行。