气化灰水系统结垢原因分析与对策

神华宁夏煤业集团有限责任公司甲醇分公司 宁夏 银川 750411

正文：

1 灰水系统工艺流程

灰水系统工艺流程主要由以下几个部分组成：黑水的闪蒸、黑水的沉降、灰水的混合以及灰水的洗涤。首先，需要将碳洗塔底部的煤气洗涤水以及气化炉激冷室里面的黑水传输到闪蒸系统中，并对它们进行充分的混合，然后再利用高压闪蒸设备、低压闪蒸设备以及真空闪蒸设备来对黑水进行闪蒸，从而使黑水中的CO2、以及H2S得到有效排除。闪蒸之后，需要对黑水进行降温处理，黑水温度降到一定标准后，再将其传输到沉降槽，并添加适量的絮凝剂，絮凝剂的添加，会加快黑水中残渣的沉降速度，沉降槽底部含固量高的黑水，应当再采用过滤设备对其进行过滤，清除黑水中的残渣、粉尘。将沉降完成后的灰水收集到一起，然后再传输至灰水槽，为了避免灰水管路出现结垢问题，确保灰水固体颗粒的稳定性，应当在灰水中添加适量的分散剂。灰水经过蒸发热水塔的处理之后，再采用高温热水泵将其输送至碳洗塔，接受洗涤工艺的处理。

2 灰水系统主要结垢部位的原因

2.1 气化炉激冷环结垢原因

气化系统激冷水工艺的流程:碳洗塔底部的黑水进入碳洗塔底部的激冷水管道，经过黑水循环泵送至黑水过滤器，黑水过滤器截留大粒径的灰渣，小于黑水过滤器滤网孔径的细渣和灰分进入激冷环，然后通过16mm冷却环管的入口环进入激冷水环，从8mm环隙进入下降管。

由此可以看出，激冷环垢样的主要成分为A1203、S102、Fe20等。这主要是日常运行过程中，激冷水经过黑水循环泵送往黑水过滤器，粒径小于黑水过滤器过滤网孔径的细渣、细灰进人激冷环，在高温高压下，细灰和细渣沉积在凝结环和凝结水管道中，从而形成结垢[1]。

2.2 文丘里洗涤器结垢原因

它是第二台合成气净化设备，包括收缩管、喉管和膨胀管。灰尘气体进入收缩管，流速沿管增加；气体进入膨胀管后，流速逐渐降低，粉尘颗粒相互粘附，使得颗粒更大，更容易去除。文丘里洗涤器的主要功能是加湿和除去含尘合成气中的灰尘，以减少后续处理的难度。因此，可得出文丘里洗涤器结垢的主要成分为A1203、S102、CaO和Fe203等，其中CaO和硫化合物比气化炉激冷环中有所增加。A1203、S102、Fe203等主要由合成气从气化炉中取出的飞灰沉积而成。

2.3 碳洗涤塔塔盘结垢原因分析

洗涤塔洗涤水由3股水组成：一股是由变换工段来的变换冷凝液，由塔顶进入；从热水罐来的由高压闪蒸汽加热后的高温灰水一股进入洗涤塔第三层塔盘，一股送入洗涤塔塔釜。通常来说，洗涤塔的塔板出现结垢都是越往下越严重的，如果出现结垢，洗涤塔的阻力会大大提高。洗涤塔结垢的主要成分为A1203、S102、CaO以及Fe203等，这主要是由于系统运行时间过长，合成气中所夹杂的残渣比较多，大大增加塔板的阻力。

3 灰水系统结垢的解决办法

3.1 加强设备管理，提高操作水平

对黑水管道进行干合理的布置，尽量减少弯管以及死角，确保黑水管道的通常，避免后期运行时出现堵塞。同时，还应当加强对黑水管道阀的日常维护，对其进行日常的检查，及时发现积垢问题，并及时予以解决，防止因积垢处理不及时，而导致阀门堵塞。此外，对于有压力要求的黑水处理装置，应当对切入时间进行严格的控制，防止长时间没有打通黑水管道系统，而导致管道及阀门出现堵塞。灰水系统中的旋风分离器以及洗涤塔通往高闪的黑水管线，是非常容易出现堵塞，因此，相关工作人员应当加强对此处的监测与控制，通过对各相关参数的分析，来得知管线的堵塞情况。如果发现管线中存在堵塞情况，应当及时予以处理，可以频繁活动角阀开度，开大密封冲洗水进行冲洗，从而使堵塞情况得到更加有效的控制，保证黑水管线的通畅。

3.2 选择灰分较低的煤种

灰渣量的减少能够有效降低灰渣积聚堵塞现象的发生概率。在对煤种进行选择时，必须要加强对煤质的控制，尽可能的选择低灰熔点、低灰分含量的原料煤。如果煤种灰熔点比较高，将会使气化炉以及激冷水系统的温度大大提高，进而分泌出大量的钙镁盐，使系统的结垢速度提高，进而导致堵塞现象的发生；如果煤种灰分含量高，将会导致激冷水系统中的固体颗粒含量增加，进而提高堵塞几率。

3.3 维持气化系统工艺操作稳定

尽可能的减少开停工次数，防止工艺参数出现大幅度的波动，确保气化系统工艺操作的稳定性。如果气化灰水系统出现波动的话，那么很可能会导致灰水管道温度以及流量出现变化，进而导致结垢堵塞问题的发生。

3.4 阻垢分散剂在气化炉灰水系统应用

在灰水系统中添加适量的分散剂，是一种化学放结垢方式。需要把阻垢分散剂放入到灰水槽中，然后对其进行充分的搅拌，确保分散剂的分布均匀，这时，阻垢分散剂就会依附到碳酸钙微晶以及其他悬浮粒子上，而这些悬浮粒子的表面则会形成双层电，使颗粒表面原有的电荷情况得以改变。在静电作用的影响之下，颗粒与颗粒之间会相互排斥，不会融合到一起，这就有效防止颗粒物聚集融合，进一步避免结垢堵塞现象的发生[2]。

3.5 根据水质及时补充新鲜水进行置换

系统中的灰水往往都是循环使用的，随着长时间的使用，灰水的水质必然会出现严重的恶化，表现为pH，Cl-、Ca2+浓度大幅上升。而如果灰水的恶化比较严重，那么将会大大提高管道腐蚀以及管道堵塞概率。为了保证系统的正常运行，应当定期对灰水进行更换，防止灰水水质恶化。

4 结语：

在气化灰水系统中合理的采用阻垢分散剂，能够有效防止结垢问题的发生，使装置的作用能够得到更加充分的发挥，进而使成本得到有效降低。同时，气化灰水系统结构问题的解决，还能有效促进工业发展以及环境保护。但是无论技术再成熟总会有一些问题难解决，而灰水结垢便是其中一个难以解决的问题。