气化炉操作温度过高的危害

齐高华

（兖矿榆林能化甲醇厂,陕西 榆林 719000）

1 简介

气流床气化技术因煤种适应范围比较广，气化温度、压力高，易于大型化，成为煤气化技术的发展方向。而气流床中的多喷嘴对置式水煤浆气化技术是我国自主创新、自主知识产权的煤气化技术，该技术的成功开发和产业化，为我国大规模开展的煤化工事业提供了关键的气化技术，同时标志着我国在水煤浆气流床气化技术方面达到国际领先水平。

多喷嘴对置式气化炉操作过程中最重要的就是炉温的控制，气化炉操作温度不是只由煤的灰熔点FT决定的，而是由气化炉渣处于最佳粘度所对应的温度来决定的。液态排渣要求，操作温度应高于灰熔融温度FT，液态排渣必须顺畅，熔渣粘度不能高于25Pa.S，温度不低于T25，操作温度低限应高于T25；液态排渣应确保耐火砖安全，粘度不能低于3Pa.S，温度不高于T3。实际生产中由于煤质变化引起灰熔点的改变，操作温度调整不及时，导致气化炉在操作过程中经常超温，而超温对气化炉本身和工艺有诸多危害，下面将做详细的讲述。

2 气化炉炉温过高的危害

（1）对耐火砖的影响。多喷嘴汽化炉在实际运行中燃烧室内会同时存在多种气流，主要是在燃烧的作用下煤浆产生的雾化反应所形成的射流、撞击流、这反流和平推流等。其中的撞击流主要表现在煤浆在高温作用下产生雾化反应之后，流向对置烧嘴时，氧气与煤浆生成物所形成的撞击力，产生撞击动作之后会形成上下两个方向的撞击流，向上的撞击流由于还存在一定的动力会继续向上运动在遇到耐火砖之后才产生向下的折返流，这股气流会携带较于燃烧室底部较高的温度返回燃烧室下部。

通常多喷嘴汽化炉在运行时，内部的耐火砖表层会形成一层熔渣，熔渣层的厚度会受到燃烧室温度的影响，燃烧室的温度低则熔渣层偏厚，燃烧室的温度高则熔渣层较薄，由于熔渣层可以起到一定的隔热作用，为此，熔渣层的厚度决定了耐火砖的使用寿命。当炉温过高，熔渣的粘度低于3Pa.S时，耐火砖上的熔渣流动较快，渣层较薄，合成气对耐火砖的冲刷强度增强，同时向火面处耐火材料向渣中溶解速度也加快，进而导致耐火砖裂纹、剥落甚至爆裂，严重时甚至造成耐火砖窜气，引起气化炉表面温度升高超温，引起停车。研究表明，操作温度超过1400℃时，操作温度每上升20℃，灰渣对耐火材料的侵蚀速度加快一倍。

由于受煤浆浓度、煤灰熔点、操作压力等因素影响，气化炉上部耐火砖表面难以形成有效的渣膜保护，所以气化炉拱顶耐火砖受到高温和冲刷的双重作用，在气化炉内，是蚀损速率最大，使用寿命最短的一部分。多喷嘴气化炉所用耐火砖价格昂贵，特别是向火面砖的高铬砖，更换一次需要很大的经费。同时拆卸、筑炉、烘炉、检查要花费半个月到一个月的时间，严重影响备炉工作。所以我们在生产过程中应尽量做到稳定生产，严格控制好气化炉的炉温，严禁超温，减少开停车次数。

（2）对有效气成分的影响。多喷嘴对置式气化炉的气化反应是个极为复杂的反应体系，可分为一次反应与二次反应，一次反应区又称为燃烧区，进入该区的反应物有工艺氧、煤浆、以及回流流股和折返流股中CO、H2等。在该区内，挥发分及部分CO、H2在高温、高氧浓度下迅速完全燃烧，放出大量的热，这个过程进行的相当短促，其结束的标志是氧消耗殆尽。随着气化炉的温度会逐渐升高，CO、H2的含量逐渐降低，虽然这种变化慢一些，但受其它因素干扰较小，且气化炉的炉温与一氧化碳和氢气含量对应关系较为确定，再现性较好。因此，气化炉炉温过高，有效气比例降低，CO2含量上升。所以我们在保证气化炉稳定运行的同时，适当降低气化炉操作温度，使气化炉合成气中一氧化碳和氢气的含量提高一些，增加气化炉的经济运行性。

（3）对喷嘴的影响。气化炉工艺烧嘴在气化炉燃烧室内属于一项核心设备，一旦在高温的影响下运行不当就会对整体的生产活动带来影响。而气化炉的燃烧室内又长期处于1350℃高温和6.5MPa高压状态下，长期在此种环境下运行很难保证不受高温的影响产生性能下降的问题。实际气化炉的工艺烧嘴中已经设置了冷却盘管和水夹套等降温设施，但是却无法起到避免气化炉燃烧室高温灼烧的作用，特别是当燃烧室的温度波动较大时，对工艺烧嘴的灼烧影响更为严重，为此，在实际操作时，需要尽量避免燃烧室的温度幅度过大。

（4）对水质的影响。当气化炉生产的温度较高时，需要处理的渣水黑水温度也会升高，同时黑水的温度又会对灰水的温度带来一定影响。在水温温度较高的情况下，分子间的运动速度会随着温度的提升而加快，此时的分子布朗运动也会更加剧烈，虽然在这种情况下的悬浮物和胶体颗粒之间的结合效率会有所提升，但是过高的水温会影响胶体颗粒的水化作用，致使絮团松散，从而影响黑水的絮凝，影响水质质量。

（5）对热负荷的影响。炉温过高，是由于燃烧区部分有效气和过量氧燃烧反应造成的，因此高温下，易造成系统的热负荷增加，同时，高温合成气饱和更多的水汽，提高了合成气的水汽比，易造成气化炉和水洗塔的带水，为后续变换工段带入更多的水汽，而过高的水汽比将影响变换炉内的反应温度及催化剂的寿命。

（6）对添加剂的影响。碳酸钙结垢趋势和结垢量都随着温度升高而增加，这是因为碳酸钙的生成反应属于吸热反应，温度升高，有利于CaCO3的析出，结垢趋势增强。为防止黑水结垢，一方面就要加大阻垢剂的用量，另一方面对阻垢剂的耐热性也提出了更高的要求，在高温下不仅不失活抗分解，而且必须保持在各工段都良好的阻垢分散性能，从而增加了生产成本。

总的来说对于气化炉操作温度选择我们要考虑到各方面的因素，选择一个合适的温度进行操作，严禁超温，以便在气化炉工况发生变化时我们能够及时调整气化炉温度。

[1]徐丽华,张兴毅.延长水煤浆气化炉炉砖使用寿命[J].工业,2016(10).

[2]徐志欣.试论如何控制碎煤加压气化炉床层温度[J].中国化工贸易,2015,7(33).