新型氣化爐裝置渣水處理系統問題分析

李 飛

（中化近代環保化工 （西安）有限公司，陜西 西安 710299）

新型氣化爐裝置渣水處理系統是當前煤炭清潔的重要手段。我國煤炭資源相對豐富，城市建設與工業生產等都會應用到煤炭資源，煤炭資源應用包括多種類型，直接燃燒或者將其二次加工等，這些都能夠發揮出煤炭資源的應用價值。但是煤炭資源在應用過程中對空氣會造成一定影響，尤其是直接燃燒，產生大量二氧化碳，污染空氣資源。新型氣化爐裝置渣水處理系統，主要針對煤炭資源應用期間的廢物處理，有效對灰渣進行處理，將灰渣危害降到最低。

1 工藝流程介紹

新型氣化爐裝置渣水處理系統，整個工藝流程的運行主要依靠氣化爐為基礎，通過對煤氣的初步凈化，將其中含渣的黑水進行特殊減壓處理，隨后將其引入到渣水處理系統中。渣水處理系統在接收到黑水后，根據渣水處理系統的運行設計，第一是蒸發熱水塔全面將蒸發室啟動，如此可以確保灰水實現全面性溫度升高，循環灰水系統將熱水室中的蒸汽進行接觸換熱處理，為后續渣水處理創造有利條件［1］。結合陜西延長石油榆林煤化公司一期裝置技術循環流化床鍋爐細渣摻燒裝置項目，針對煤氣化灰渣處理情況進行優化。其中涉及到粗渣、細渣，其中氣化渣處理手段相對成熟，但是因為含碳量較高，所以需要進一步優化。在此背景下對氣化爐裝置渣水處理系統進行升級，有效對氣化渣問題進行解決，實現煤化公司資源回收利用［2］。

2 運行期間的問題剖析

2.1 細渣摻燒處理問題

新型氣化爐裝置渣水處理系統運行中，采用的主要方法是二次摻燒處理技術，將氣化爐細渣中的含碳量降低，但是相較于其他廢料，細渣存在比較好的碳元素，一旦處理中接觸到燃燒煤，經過循環硫化床鍋爐燃燒處理后，含碳量雖然會明顯降低，整體的消耗量同樣降低，取得較為明顯的成效。可是在實際操作中，需要結合摻燒操作要求，對輸送細渣系統不斷改善升級，因為摻燒操作期間頻繁出現循環流化床鍋爐系統不穩定的現象，嚴重影響到摻燒操作質量，并且不能得到預計的細渣處理效果，所以這方面問題亟待解決。細渣摻燒作為新型氣化爐裝置渣水處理系統運行的關鍵環節，必須對操作流程進行優化設計。及時輸送氣化爐細渣到循環流化床鍋爐中，同時輸送系統還會輸送一些其他物質，同時進行摻燒處理。具體摻燒中的問題包括如下幾點：

第一是氣化爐細渣含水量相對來講比較高，這會對鍋爐熱效率造成直接影響，受到熱效率波動，鍋爐燃氣含水量不斷上升，如此一來最終的換熱效率就會下降。第二是摻燒操作中，氣化爐細渣的影響會導致整體飛灰量上升，摻燒操作中就會出現顆粒燃燒不充分的情況，一旦進入到煙道，飛灰量會再次增加，加重鍋爐運行壓力，設備與管道的摩擦損壞更加嚴重，影響氣化爐裝置渣水處理效果。正因為如此，必須將氣化爐裝置渣水處理系統運行中的問題及時解決，尤其是細渣摻燒處理方面，為煤化工企業生態發展奠定基礎。

2.2 輸送系統堵塞問題

輸送階段也會出現堵塞現象，主要集中在旋風分離器管路位置。一旦管道堵塞，熱水塔受到影響出現滿液情況，火炬管道中會融入大量防控粗水煤氣，并且這些煤氣均帶水。如此一來質量必然下降，甲醇接氣時間也會受到明顯影響，整個渣水處理系統的制造成本會不斷增加。不僅如此，閃蒸塔罐液位排放受到影響，現場清理難度增加，設備檢修更加復雜。甚至在垢片清理期間，澄清槽中也會出現大量垢片，渣漿泵不管是入口還是葉輪均會造成堵塞。

系統運行期間設備以及管道等黑水處理避免不了會形成大量垢片。系統中的溫度或者壓力等一旦出現過度變化，就會導致垢片出現脫落現象，再加上渣水處理期間會排放大量黑水，垢片得不到妥善處理，堆積在彎頭位置，導致黑水閃蒸管道嚴重堵塞。

3 運行問題原因剖析

積極對氣化爐裝置渣水處理系統所出現的問題進行原因分析，為系統優化與保證正常運行提供更多參考。閃蒸處理的不斷優化，黑水蒸出量不斷增加，尤其是其中的HCO-3、Ga2+離子濃度，待符合系統處理最終條件后，及時進行蒸發處理。但是這期間受到灰黑顆粒沉積以及吸附等影響，導致設備內壁出現過多沉積物。沉積污垢的增加，拉大鋼材熱膨脹系數差，一旦溫度出現下降或者系統處理完畢溫度回到最初點，管道就會受到灰垢的過度擠壓，出現不同程度的裂紋。系統輸送期間，介質溫差對設備造成影響，灰垢得不到及時處理，不間斷的脫落造成出口管以及調節閥都出現嚴重堵塞。掌握新型氣化爐裝置渣水處理系統運行期間出現問題的原因，為后期問題的解決與系統升級創造有利條件。

4 處理有效措施

4.1 細渣摻燒問題解決措施

對于細渣摻燒過程中含水量較高的問題，及時對出現問題的原因進行剖析，并且結合細渣摻燒處理過程中的準備工作，增加細渣晾曬環節，提前將其中的水分蒸發一部分。如此一來，細渣經過輸送系統進入到鍋爐中，并且與燃料煤充分摻和之后及時輸送到鍋爐中備用。飛灰量較大的問題，解決的出發點需要以輸灰系統為核心。積極展開擴能改造，在固定輸送條件基礎上將飛灰流量增加，如此就可以做到單位時間內有效控制飛灰速度與流量，以最短時間排除最大飛灰量。在此基礎上還要將選擇適當的燃料煤，以高熱值低灰分類型最佳，從源頭將飛灰量降到最低，如此飛灰量與排灰量都會減少，系統運行效率明顯提高。含碳量高問題的解決，必須將鍋爐的爐膛高度調整，并且將碳粒的燃燒時間盡量延長，有效降低含碳量，并且確保循環灰中雜質減少。除此之外省煤器磨損也是常見問題。對于這方面問題的解決，根據細渣摻燒具體情況，強化灰循環系統，飛灰量減少的同時，省煤器磨損得到緩解。

對于水灰的技術指標需要進行嚴格的管理與控制。氣化裝置運行過程中，水質、煤質有著極為重要的作用，而煤質的改變也會導致水質發生波動。酸堿度，Cl、Ca的濃度，導電率等均屬于水質技術標準的主要內容。這些技術標準之間相互約束、相互影響、又相互關聯。其中酸堿度、Ca離子濃度等極為重要，主要原因就是這些技術標準與灰水結垢程度之間有著極為密切的關聯，同時懸浮物與氯離子濃度的影響也極為較為重要。若處于高溫高壓環境中，氯離子濃度較高就會導致不銹鋼設備出現應力腐蝕現象。灰水固懸浮物濃度對于黑水、灰水系統的阻垢、分散也有著直接影響。當懸浮物濃度較高時，阻垢分散劑會吸附大量固懸物，這也提高了藥物的消耗量，進而導致灰水中的碳酸鈣垢片出現結晶，這會提高管道與設備中固懸物的沉積。

所謂科學合理的控制灰水的酸堿度、氯離子與鈣離子濃度、導電率，就是針對灰水去污處理站排放量進行控制，并在水系統中加入一次水、脫鹽水等進行置換。使用合理的絮凝劑可有效控制灰水的濁度，結合媒種變換情況，科學設計配藥量、使用后合理的絮凝劑種類。原料煤種與絮凝劑種類應相互匹配，煤種改變時需要第一時間開展黑水采樣試驗，進而確保加藥量、配藥比例以及絮凝劑種類的選擇具有合理性。應用絮凝劑時有最為合理的用量。若用藥量較小，使用量與絮凝效果之間有著正比關系，若使用量較高，絮凝效果將受到影響。主要原因就是當絮凝劑使用量較少時，部分剩余的固懸物無法在吸附作用下形成大塊物體，進而影響沉淀效果。當絮凝劑用量過多時，固懸物的數量無法滿足絮凝需求，這也直接影響沉淀效果。

4.2 優化升級渣水處理系統中的輸送系統

新型氣化爐裝置渣水處理系統中，輸送系統至關重要。尤其是循環特性強化，輸煤系統必須及時升級，如此才能滿足新型氣化爐裝置渣水處理系統運行需要。結合渣水處理系統的優化，煤氣細渣進入到處理系統中，必須由專門輸送系統輸送完成，將其及時投入到處理裝置予以處理。輸送系統是氣化爐裝置渣水處理系統最關鍵的輔助系統，輸送系統運行直接影響到氣化爐裝置渣水處理系統的運行。入爐方式、位置等都會影響到氣化爐裝置的運行效率。尤其是汽化細渣輸送期間，為了保證輸送系統與渣水處理系統銜接及時到位，主要選擇兩種輸送形式，其一為螺旋輸送、其二為水平皮帶輸送。

螺旋輸送系統，主要包括電機驅動裝置、懸吊軸承以及殼體、轉動軸，除此之外螺旋葉片必不可少。懸吊軸承主要通過轉動軸作為基本支撐，在驅動裝置的作用下完成驅動運行。轉動軸運行期間，受到重力影響，螺旋葉片會呈現出滑動移動，及時將處理材料運輸至渣水處理系統。這種輸送系統在實際運行中，具有結構間接、多樣化輸送以及不占用過多空間等優勢。并且能夠靈活裝卸處理材料。當前實際應用中也存在一些不足，首先是整體上存在比較大的摩擦，尤其是槽體以及螺旋葉片，必須及時對葉片進行更換，頻繁維修輸送槽體等。不利于長距離運輸，受到空間以及密度等的影響，布置難度較大，密封性同樣不夠理想。一旦不能及時將處理材料及時輸送或者有效整理，就會造成管道堵塞現象。

水平皮帶輸送系統，組成元件包括輸送帶、張緊裝置、進料與卸料裝置、托輥以及主動與張緊滾筒。主動滾筒的運行，必須由機架進行有效支撐，并且在電機減速的影響下開始快速運行。處理材料受到重力作用，及時置落于皮帶上，在主動滾筒的作用下，迅速轉移到出料口位置，隨即進行卸料處理。整體上輸送力比螺旋輸送系統打，并且輸送距離拉長。但是相較于螺旋輸送系統安裝成本高出很多，并且很多位置極易磨損，保養費用增加。尤其是滾動軸承消耗極大，輸送過程中密封難度大，經常出現粉塵飛揚現象。

針對這兩種輸送系統，必須結合新型氣化爐裝置渣水處理系統運行需要科學選擇，還要結合煤化企業經濟能力與經營規模，確保氣化渣配比合理，輸送及時到位。

5 結語

綜上所述，新型氣化爐裝置渣水處理系統作為煤化企業渣水處理的重要組成，在實際應用中存在一些需要完善的問題。尤其是蒸發熱水塔、黑水閃蒸管道問題，通過詳細分析了解到出現問題的原因，針對性的解決渣水系統中的不足。科學選擇適合的輸送系統，提高氣化爐裝置渣水處理系統運行效率。