德士古气化炉渣堵机理探讨.doc

德士古气化炉渣堵机理探讨朱冬梅，聂成元(山东兖矿鲁南化肥厂滕州277527)2002-06-161气化炉渣堵现象
根据目前德士古装置运行的实际情况来看，气化炉的渣堵现象可以分为3类：
(1)熔渣堵塞渣口，使燃烧室的灰渣无法排出，堆满燃烧室的底部。目前国内德士古装置还未出现这种类型的渣堵。
(2)熔渣逐渐积累到下降管内壁上，直至挂满下降管而堵塞气体通道。这种类型的渣堵仅上海焦化厂报道过，其它厂家还未出现此问题。
(3)激冷后的大块灰渣堆积在气化炉锁斗上部LHV—51阀的上部，锁斗排渣无法顺顷利进行而造成渣堵。这种现象较为普遍，本文主要对这种渣堵现象进行分析。
生产中渣堵现象的具体表现如下：
(1)渣堵时，气化炉的渣口压差变大，而且压力波动很大。
(2)锁斗循环泵的流量由正常的22.0m3／h锐减至10.0m3／h左右，严重时降至零，锁斗系统无法运行。
(3)渣量由正常的3～5t／d降至极少，气化炉排出物甚至出现清水。
(4)大量的细灰渣被带入闪蒸系统，闪蒸罐及其管线出现渣堵，沉降槽底部排出的几乎全部为细灰渣。
兖矿鲁南化肥厂自1994年气化炉运行达到设计能力后，至1997年渣堵现象并不明显。1997年后，由于B炉拆除了破渣机，渣堵问题逐渐暴露出来，每年均有数次严重渣堵，影响气化炉的安全运行。特别是在2001年1月至4月间，B炉出现20余次渣堵，致使气化炉被迫减负荷。其中特别严重的渣堵有3次，锁斗及闪蒸管线均被灰渣：堵死，致使气化炉被迫停车处理。打开人孔检查，灰渣已堆到气化炉的入孔以上，并发现大量直径在200～300mn左右的块渣及20mm左右的渣块，很难处理，严重影响厂生产。
2渣堵的原因分析
2.1炉渣的组成与分类
根据渣的组成和生成原因，炉渣可以分为4类。
（1）灰渣
灰渣为直径0.5～5.0mm的渣粒，主要来源于气化炉内煤浆颗粒在雾化燃烧过程中，微粒间碰撞烧结后，随着气流进入激冷水浴，经过激冷破碎而成。其主要成份见表1。

(2)块渣
直径在5.0mm以上的为块渣，但质地较为疏松，主要来源于沿炉壁流下的熔渣。当温度低时，炉壁积累了厚厚的渣层，当温度突然升高时，大片的熔渣被烧下来，进入激冷室，未能被完全激冷破碎。其主要成份与灰渣相同。
(3)疤渣
疤渣为块渣，但质地较为坚硬且致密。成因是熔渣的组份渗透熔解耐火砖的组份后，形成了低熔点化合物：当熔渣的侵蚀作用加强、生成的低熔点化合物较多时，就进入激冷室。这种熔渣通常难以被激冷破碎，其主要组成包括Ca2SiO4、Ca2SiO5、CaAl2Fe2O7、CaO·Al2O3，SiO2、CaCrO3、CaZrO4等低熔点化合物，质地较为坚硬，大都呈熔融玻璃状。
(4)砖渣
砖渣主要是一些损蚀剥落的耐火砖碎块：熔渣的主要成份逐渐沿着耐火砖的气孔或裂纹侵入耐火砖内，形成共熔物。开停车过程中，压力、温度巨变时，共熔物发生热应力膨胀，沿着气孔或裂纹使砖分离、剥落，进入激冷室成为砖渣。主要成份和耐火砖略为不同，见表2。

2.2渣堵原因分析
(1)原料煤种变化的影响
入炉煤中灰份含量的变化及灰渣组份的变化，也会影响到灰渣的熔融特性(即确定气化炉操作温度所需要测定的入炉煤浆的灰熔点T3)。灰熔点过高或过低，均会使气化炉温度发生变化，影响气化炉排渣。煤灰渣的组份又是灰渣粘温特性的主要影响因素之一，其中A12O3、SiO2的含量过高均会使灰渣熔点升高，粘度变差，而灰渣中Fe2O3、CaO的含量也会影响灰渣的熔点和粘度。
因而，如果煤种的灰份含量增高，灰渣中的Fe2O3、CaO含量过高，将会导致灰渣的熔点过高，粘温特性变差，灰渣的焦渣特性(即灰渣的粘结指数)变大，容易形成质地坚硬、体积较大的块渣，造成渣堵。
(2)耐火砖的损蚀过程发生变化
在气化炉的反应区，熔渣会与耐火砖形成一层低熔点化合物。随着外界因素如气化炉操作工况、煤灰组份等的变化，会加剧灰渣对耐火砖的损蚀，使低熔点化合物逐层被剥蚀下来，形成大块的疤渣。当投料或压力波动较大时，也会使耐火砖沿裂纹剥落，形成大块的砖渣，使锁斗排渣困难，造成渣堵。这种渣堵一般较难处理，需停车处理。
另外，耐火砖的自身质量及砌砖的整体质量也是决定结渣快慢的一个因素。若耐火砖的含铬量，高、气孔率小、砌筑砖缝小、且灰浆饱满，其相应抵抗灰渣的侵蚀性也强，不易结渣。
(3)气化炉操作工况的影响
气化炉的操作工况较为复杂，其中操作炉温是影响气化炉渣堵的一个主要因素。
①由于外界工况如氧压的变化，炉温由高到低变化幅度较大时，炉温低时挂在耐火砖表面的厚厚熔渣及低熔物脱落，在激冷室形成块渣和疤渣。另外，炉温高时，熔渣中的各侵蚀性金属元素活跃，极易渗透进入耐火砖本体，加快砖的损蚀。高炉温也会使砖的抗侵蚀能力和机械强度下降，加快耐火砖的烧损，这就不可避免地造成气化炉的渣堵。工业试验证明，炉温