煤氣化技術(shù)作為一種高效的煤綜合利用手段之一，是近些年我國化工能源領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。在眾多的煤氣化技術(shù)中，以激冷流程為代表的磁翻板液位計得到了廣泛應(yīng)用，如德士古氣化爐、GSP 氣化爐、航天爐、清華爐等［1-2］ 。激冷流程為代表的磁翻板液位計經(jīng)過多年的運行，在煤種選擇、煤漿制備、燒嘴設(shè)計和氣化工藝優(yōu)化等方面已累積豐富的經(jīng)驗，隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，黑灰水處理(渣水處理)越來越成為制約磁翻板液位計長周期行的一個重要因素。筆者歸納總結(jié)了激冷流程磁翻板液位計黑灰水處理常見的一些問題，分析其原因并提出解決措施。

1 黑灰水處理流程

不同磁翻板液位計的激冷流程有所不同，但主要包括黑水處理和灰水循環(huán)兩部分。所謂黑水是從氣化爐、水洗塔、渣池排出的水，灰水是黑水經(jīng)多級閃蒸、絮凝、澄清后形成的水，大部分灰水再經(jīng)低壓灰水泵送氣化單元循環(huán)使用。磁翻板液位計的黑灰水特點是高溫、高壓、高硬度、高堿度和高懸浮物質(zhì)量濃度，故系統(tǒng)面臨著沖刷性腐蝕和沉積結(jié)垢兩大問題［3-4］ 。

2 運行中出現(xiàn)的問題及解決措施

2． 1 閃蒸系統(tǒng)各角閥磨損嚴(yán)重

氣化爐、高壓閃蒸罐和蒸發(fā)熱水塔等管路中的黑水壓力調(diào)節(jié)閥后緩沖罐底部沖擊盲板磨損嚴(yán)重。分析其原因主要有:(1) 黑水經(jīng)過減壓后，壓力發(fā)生變化，流速急劇提高，在黑水中灰渣顆粒的摩擦沖擊下，調(diào)節(jié)閥及閥后段磨損嚴(yán)重，易發(fā)生泄漏;(2) 黑水的壓力突然降低，溫度遠高于操作壓力下的飽和蒸汽壓力的溫度，屬于過飽和液進料，瞬間蒸發(fā)，黑水處于劇烈的沸騰狀態(tài)，在金屬表面反復(fù)出現(xiàn)氣泡形成及潰滅過程，氣泡在潰滅時產(chǎn)生的沖擊波對緩沖罐沖擊盲板表面產(chǎn)生強烈的錘擊作用，使盲板表面的碳化鎢涂層剝落，桶壁表面被沖擊成蜂窩狀的空隙，致使角閥底部侵蝕嚴(yán)重。對于管道、閥門的腐蝕和磨損，主要有以下幾個對策:(1) 優(yōu)化設(shè)備、管線結(jié)構(gòu)，如加大調(diào)節(jié)閥后管道的管徑來降低閥后黑水的流速，減少黑水對管道的沖蝕;(2) 選擇耐磨損管件，如在減壓閥后管道內(nèi)襯耐磨陶瓷，經(jīng)過 3 個月的生產(chǎn)實踐證明，沒有發(fā)生腐蝕、穿孔問題;(3) 改變角閥下部管道耐磨板的材質(zhì)，選用耐高溫、耐磨性較好的材料，保證黑水足夠的緩沖效果而不易出現(xiàn)泄漏情況(見圖 1)。

2． 2 黑水管線堵塞、角閥閥卡

氣化爐、水洗塔和蒸發(fā)熱水塔黑水管線所形成的垢片一般是包裹部分堅硬的灰渣而形成的，垢片成分中含有鐵離子和鈣離子，且黑水管線壓力較高，垢片形成過程中密度較大，所以質(zhì)地非常堅硬。

由于管路布置的問題，旋風(fēng)分離器、水洗塔底部黑水閃蒸管道從低處到高處的管道彎頭設(shè)置過多，個別地方形成死角。在開、停車時，設(shè)備和管道內(nèi)附著的垢片因溫度、壓力的變化大量脫落，隨著黑水排放流量增大，這些垢片被夾帶到死角處并沉積下來，從而造成堵塞。因為黑水排放存在較高的壓差，這些脫落的垢片隨著水流動到角閥前聚集會造成黑水排放不暢，有時會發(fā)生閥卡和角閥關(guān)不到位的現(xiàn)象。嚴(yán)重時，角閥堵塞，黑水無法排放。

對于黑水管線堵塞、角閥閥卡可以采取以下措施:(1) 保持系統(tǒng)工況的穩(wěn)定，減少系統(tǒng)溫度和壓力等變化過大;(2) 合理布置黑水管路，盡量減少拐彎及死角，減少管道堵塞的概率;(3) 在容易出現(xiàn)堵塞的管道處增加沖洗水接頭，以方便檢修和管道沖洗;(4) 對于備用減壓閥閥組要經(jīng)常切換，防止因垢片沉積而堵塞閥門及管道。

2． 3 托磚板溫度突然上升

有些磁翻板液位計會出現(xiàn)托磚板溫度突然上升甚至超溫的現(xiàn)象，渣口壓差也隨之上升，停爐檢修后發(fā)現(xiàn)氣化爐上升管和下降管之間環(huán)隙堵塞。一般出現(xiàn)托磚板溫度上升的原因為:(1) 煤種變化頻繁，灰分高，灰熔點高;(2) 氣化爐操作溫度低且不穩(wěn)定; (3) 燒嘴壓差波動導(dǎo)致燃燒不充分。為了防止出現(xiàn)托磚板溫度突然上升，通常要做好以下 2 點:(1) 保證煤種穩(wěn)定，做好煤質(zhì)數(shù)據(jù)分析，為氣化操作提供依據(jù);(2) 優(yōu)化渣水系統(tǒng)水質(zhì)，加大激冷水量。

2． 4 廢水換熱器結(jié)垢

現(xiàn)在很多磁翻板液位計的灰水廢水換熱器的堵塞問題較為嚴(yán)重，換熱器列管和封頭內(nèi)均有大量灰渣，有時候使用周期僅 1 個月甚至更短時間就需要投用旁路，對后續(xù)污水處理系統(tǒng)生化細菌的活性產(chǎn)生嚴(yán)重危害。一般換熱器內(nèi)堵塞的灰渣質(zhì)地疏松，基本上為灰渣沉積和碳酸鈣垢的混合垢樣。經(jīng)分析通?；宜畯U水換熱器結(jié)垢嚴(yán)重的系統(tǒng)水質(zhì)有如下特點:(1) 黑水絮凝效果不理想，灰水懸浮物質(zhì)量濃度偏高;(2) 灰水水質(zhì)較差，特別是總堿度高，屬于負(fù)硬度水質(zhì);(3) 換熱器管程封頭等處水流流速慢。

針對上述原因，可采取以下處理措施:(1) 優(yōu)化黑水絮凝，篩選更適合系統(tǒng)使用的絮凝劑種類，必要時可配合助凝劑一起使用，保證灰水懸浮物質(zhì)量濃度不超標(biāo);(2) 控制灰水 pH 呈弱堿性，pH 低則顯酸性，容易腐蝕管道，pH 高則顯堿性，容易使管道結(jié)垢。(3) 提高換熱器等處水流流速，增加沖洗水管線等方式，避免灰分沉積;(4) 在廢水換熱器處增加加藥點，更好地控制換熱器管程和廢水管線的結(jié)垢。

2． 5 水洗塔、蒸發(fā)熱水塔等設(shè)備塔盤或錐底結(jié)垢堵塞

因不同氣化爐工藝略有差異，相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)有所不同，但存在的現(xiàn)象卻是共性的。如高溫?zé)崴A罐液位下降和蒸發(fā)熱水塔超壓現(xiàn)象，設(shè)備塔底堵塞使塔內(nèi)積聚下來的細灰無法排出，相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)不同程度的帶水現(xiàn)象，甚至有些設(shè)備填料或塔盤局部被吹翻，給系統(tǒng)穩(wěn)定運行帶來了嚴(yán)重危害。出現(xiàn)這些問題的原因除了水質(zhì)等因素之外，還與原設(shè)計上存在一定問題以及變換冷凝液的高堿度有關(guān)。變換冷凝液一般含有大量氨性成分，pH 低、堿度高，在除氧槽或蒸發(fā)熱水塔中與高硬度、高堿度的灰水混合，局部產(chǎn)生 CaCO 3 等沉積形成垢片。為了解決這些設(shè)備中的垢片沉積，除了常規(guī)的改善灰水水質(zhì)、優(yōu)化阻垢分散劑效果之外，還需平時監(jiān)測變換冷凝液的水質(zhì)分析數(shù)據(jù)，特別是 pH 和堿度，避免含有大量氨的高堿度變換冷凝液直接進入設(shè)備。

3 結(jié)語

黑灰水(渣水)系統(tǒng)承擔(dān)著合成氣洗滌、熱量回收和灰水回收利用的重要作用，隨著系統(tǒng)長周期運行紀(jì)錄的不斷突破，運行過程中暴露出不少問題。通過對問題的匯總分析，對黑灰水(渣水)系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的問題及早發(fā)現(xiàn)并采取正確有效的處理措施，保障渣水系統(tǒng)的良好運行，進而確保整個系統(tǒng)的安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運行。