刘怀祥
(中国神华包头煤化工分工司，内蒙古包头市 014010)
摘 要：针对德士古水煤浆加压气化装置存在的带灰带水、耐火砖寿命短、烧嘴运行周期短、激冷环结垢、管道阀门磨损等问题进行分析，提出了相应的改进措施。 关键词：德士古；水煤浆；加压气化技术；问题探讨及改进错施；合成气洗涤；煤灰份
阻燃剂mca 中图分类号:T E305 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2011)18—0111—03污水处理流程
1 德士古煤气化技术在我国的应用
德士古煤气化技术在我国的应用始于80年代末，从国内已投入运行装置的运行效果来看，技术控制简单、生产稳定、安全可靠，装置的开工率、设备国产化率高。经过三十年的吸收、消化，我国在水煤浆气化领域积累了丰富的设计、安装、开车以及技术研究开发经验。
2 德士古煤气化技术发展的几个思路
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2.1 配煤技术的应用
2.1.1 德士古气化工艺对煤质的要求。煤的灰分、成浆性、灰熔点、粘温特性是影响德士古气化经济运行的几个重要指标。煤中的灰虽不直接参加气化反应，但要消耗反应热，增加氧耗、煤耗，灰分每增加1%，氧耗将增加0.16%以上。灰分多，渣量多，随渣而损失的碳也相应增加，且给锁渣系统及灰水处理系统的运行带来难度。成浆性能好的煤易制得较高浓度的煤浆，可降低制浆成本，煤浆浓度高，合成气中的有效气体成分(CO+H2)将增加。根据经验，煤浆浓度每提高1%,(CO+H2)将增加0.15%以上。德士古气化为液态排渣，灰熔点高，操作温度就高。在正常生产条件下，耐火砖表面有一层煤渣层，适当厚的渣层可以减缓气体和熔渣对砖表面的冲刷，温度低时渣层较厚，温度高时渣层较薄，会影响耐火砖的使用寿命，不利于系统的经济运行。煤的粘温特性也直接影响气化炉的操作温度，有时灰熔点低的煤，灰的粘性温度并不低，如义马煤其T4温度一般小于1300℃，当温度在1400℃以上时，灰粘度较小，低于1400℃，灰粘度急剧增大，流动性变差，故气化炉操作温度应综合考虑灰熔点和灰粘度。国内多家投运德士古炉多年来的实践表明：低灰分、成浆性能好、灰熔点低、粘温特性好的煤比较适合气化。2.1.2 配煤技术的应用。德士古煤气化对原料煤的苛刻要求，使单一的原料煤种很难满足系统正常运行的需要，采用配煤技术，扩大气化用煤来源已成为国内现有德士古气化厂的共同之举。陕西渭河化肥厂由原来的灰熔点较高的黄陵煤改为灰熔点较低的华亭煤；鲁南由灰熔点较高的七・五煤改为混配精煤；淮化也由原灰分高、灰熔点高的义马煤改为义马煤中掺配石油 焦、华亭煤、北宿煤、三河尖煤等且都取得了成功，掌握了一定的配煤经验。配煤不但可以使原不能用于气化的单煤、石油焦可以气化，拓宽了德士古气化的原料来源，并能保持系统的长周期稳定运行，降低煤耗、氧耗。
2.1.3 实行混合器、旋风分离器、水洗塔三单元组合。克服合成气带水、带灰现象由于设计和操作的原因，气化炉出口合成气经常出现带水、带灰现象，有时还带渣，对气体净化的触媒活性带来严重威胁，导致管线结垢和堵塞。借鉴华东理工大学在新型多喷嘴对置式气化炉装置中的经验，采用“分级”的概念，气化炉出口合成气经过混合器、旋风分离器、水洗塔三单元组合，达到先“粗分”再“精分”。在混合器后设置旋风分离器，以除去80%～90%的细灰，煤气进入水洗塔时，已经较为洁净；加入水洗塔的洗涤水比加入混合器的润湿洗涤水更为清洁，保证洗涤效果。水洗塔采用泡罩塔，其操作弹性及对沉淀物的兼容性优于筛板塔，避免把渣和水带入后系统，克服合成气带水、带灰现象。目前大型气化炉设计激冷室直径大于燃烧室直径，使气化炉内合成气得到充分洗涤和冷却，降低气化炉内气体速度，可进一步减少合成气带灰、带水。
3 存在的问题探讨及改进措施。
3.1 使用新型材料制作耐火砖，提高耐火砖使用寿
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2011年第18期 内蒙古石油化工 收稿日期:2011-08-28
命
目前国外向火面耐火砖使用寿命达两年，国内耐火砖使用寿命一年左右，耐火砖更换费用占整个装置维修费用的50%，因此研究使用新型耐火材料制作耐火砖至关重要。气化炉一般操作温度为1300～1400℃，比原料煤的灰熔点高50～100℃，液态熔渣沿向火面耐火砖内壁向下流动，与砖接触，对耐火砖造成侵蚀和破坏。熔渣中含有的CaO和Fe2O3组分侵入耐火砖，与耐火砖中的氧化镁组分生成M gFe2O4。一般认为耐火砖中的尖晶体Mg Al2O4对熔渣的侵蚀作用具有一定的抵御性，但是熔渣中含有的FeO组分侵入耐火砖,Fe2+取代了耐火砖中的Al3+，这种置换作用导致砖体膨胀，造成耐火砖脆裂，所以作为向火面耐火砖高铝砖容易受到熔渣侵蚀。而主要组成分为氧化铬的Redex BCF-86C型耐火砖受熔渣侵入耐火砖晶间结构影响，性能退化，造成耐火砖脆裂；发生脆裂的耐火砖，在炉内温度变化幅度较大时，会导致耐火砖脱落。主要成分为Cr2O3、Al2O及ZrO2的ZC-60型耐火砖，一般能经受熔渣的侵蚀作用ZC-80和ZC-90耐磨性优于ZC-60。氧化铬含量越高耐腐蚀性越好，但抵御剥落的能力越弱。气化炉目前主要使用ZC-80或ZC -90耐水砖。
3.2 钼保护管热电偶与砖后热电偶结合使用，提高热电偶使用寿命
气化炉温度影响耐火砖的寿命、气化炉的排渣及氧气的消耗，是气化炉安全、高效运行的重要保证。
目前在德士古煤气化装置中，气化炉温度测量主要采用热电偶，热电偶的平均寿命远比期望值低，有的在投料成功后几天内就损坏，给操作和安全运行带来了重大隐患，频繁更换热电偶也显著增加企业成本。根据德士古公司研究情况及各厂家使用和改造情况，使用金属钼保护管来取代陶瓷热电偶保护管，且需把热电偶隐藏耐火砖后。钼在高温下极其坚硬，在还原性气氛下使用具有良好的抗侵蚀能力，但在升温过程中极易被快速氧化，因此应在一定的温度下安装使用。把热电偶置于耐火砖后，虽然灵敏度降低及反应时间延长，但是对照钼保护管热电偶完好时钼保护管测量温度、隐于砖后热电偶温度、气化炉各工艺参数的对比关系，在钼保护管热电偶损坏时，根据隐于砖后热电偶温度，可以准确判断。气化炉温度，为判断气化炉工艺运行趋势和对气化炉准确操作提供保证。
3.3 选用耐磨材质，提高烧嘴喷头和盘管寿命
目前影响德士古气化装置长周期稳定运行的“瓶颈”是气化炉烧嘴运行周期短。气化炉烧嘴运行周期一般60天左右，超过60天后合成气产量降低和盘管冷却水泄漏。损坏的主要原因就是烧嘴喷头磨损、出现热应力裂纹及冷却水盘因管露点腐蚀而泄漏。水煤浆雾化过程中煤浆颗粒直接冲刷喷口使喷嘴磨损是影响烧嘴使用寿命的主要原因。为了减轻磨损，可以选用高强度耐磨材料及把烧嘴中煤浆和氧气混合形式预混改为预膜。当喷嘴结构形式定型后，选用碳化钨、硬质合金，如Um co50和Hay ness188等高强度耐磨材料，大大延长烧嘴使用寿命。在烧嘴喷头处，改变氧气管喷头和煤浆管喷头配合间隙，使煤浆与氧气混合形式由预混改变为预膜，从而减少煤浆对喷口的直接磨损，同时可提高产量。
由于负荷的变化造成烧嘴头部外表面热负荷的变化而引起烧嘴热应力裂纹，裂纹在煤燃烧产生的硫化氢侵蚀作用下进一步扩大，在烧嘴头部安装一个陶瓷环可以有效避免，同时可防止喷头磨损。烧嘴盘管泄漏主要由于露点腐蚀和焊接质量问题。为了防止盘管露点腐蚀，应将气化炉热量充分地传到气化炉的炉颈上，从而将盘管附近区温度在露点温度以下运行的可能性降到最低，改变盘管材质，选用I nconel600、HastelboyC-22及276等材质可进一步抑制露点腐蚀,Hastelboy C-22及276比Inconel600更耐露点腐蚀。 3.4 改变激冷环结构，防止激冷环结垢堵塞
激冷环结垢堵塞造成激冷水流量下降是德士古装置长周期运行重要制约因素。对激冷环灰垢进行元素分析，灰垢含40%～50%铝、10%～20%硅、10%～20%铁和一定量的钙、磷、硫、钛、镁等。选用理想的分散剂，在激冷水上水管线加装激冷水过滤器，也可选用新型激冷环来减轻结垢问题；增加激冷水布水孔数可以使激冷环布水更加均匀，增加清理孔数可以在停车检修时方便和彻底清理激冷环。激冷水进水方向改为切线方向进水，激冷环法兰中布水箱由方体改为半球体，避免灰渣在激冷环内沉积，进一步减少结垢。简化激冷流程，激冷水来源由黑水改为“洁净”的一级及二级工艺冷凝液，可以更有效避免激冷环结垢。
3.5 采用综合方式解决管道阀门磨损问题
德士古闪蒸系统黑水系统含有的灰渣严重磨损管道阀门。管道磨损泄漏，大量黑水外喷，造成严重污染和水的浪费；阀门阀芯磨损严重，关闭不严，在开停车时无法处理系统。运行时调节系统困难，有时
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直角单向阀必须停车处理。为了解决管道磨损问题，必须采用综合治理方式。首先加强水质管理，尽可能减少黑水固含量，重新筛选絮凝剂和分散剂；然后调节阀阀芯及泵内壳材质采用碳化钨、Stee16#镀层保护；泵出口管线加限流孔板；管道易磨损部位采用陶瓷衬可有效防止管道阀门磨。
4 结束语
德士古煤气化技术在我国应用的几十年里，国内许多厂家根据各自不同的工艺现状对该技术进行了多项改进，包括为提高气化效率的气化炉型改进，为延长使用寿命的喷嘴尺寸调整，为解决带水问题的碳洗塔内件改造，为延长运行周期的锁渣系统改进等，使该技术在我国的应用越来越成熟可靠，也大大促进了德士古煤气化技术自身的发展，为该技术在我国更广阔的应用打下了坚实的基础。
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2.9 焊接前应将焊口两恻30～50m m范围内的油漆、铁锈、水、油污等赃物清除干净。
土钻2.10 焊前预热
根据筒体的板厚，环境温度、湿度等因素确定焊前预热(一般100～150℃)，可采用局部预热的方法，在焊缝两侧100～150mm范围内。 3 焊接
回转窑焊接分外口焊接、内部清根、内口焊接三个阶段。
3.1 外口焊接
3.1.1 根据出的起始点位置，将其转到顶部，利用窑筒体本身自重和焊接变形，减少轴向跳动误差。
3.1.2 第一层打底时，选用
4.0mm焊条，短弧焊接，焊条不摆动，保证一定的熔深。
3.1.3 以后焊层可采用 5、 6的焊条进行焊接，焊接时可做某种形式的摆动，保证焊缝两边熔合好。
3.1.4 焊接下一层应把上一层的焊渣清理干净，特高点应磨平，若发现缺陷应及时处理。
3.1.5 焊接层数根据母材厚度决定。
3.2 内部清根
3.2.1 将内部的支撑、连接板、调整铁、拉紧螺栓等组对夹具割掉。
3.2.2 采用扁形碳棒，对内坡口进行修整，坡口形式为V形坡口，底部过渡宜圆滑，否则焊接时易产生夹渣。
3.3 内口焊接
内口焊接的起点应是外口焊接点的对称点，内口焊接与外口焊接方法相同。
4 焊接质量检查
4.1 焊缝外观检查
4.1.1 检查前应将焊缝20mm内的焊渣、飞溅等清除干净，焊缝表面应平滑细鳞，宽度均匀、整齐。4.1.2 焊缝表面不得有弧坑、夹渣、气孔等缺陷。
4.1.3 焊缝咬边深度不得大于0.5m m，咬边连续长度不得大于100mm，总长度不得大于焊缝长度的10%。
4.2 焊缝高度
筒体外部不得大于3mm，筒体内部烧成带不得大于0.5m m，其它段不得大于1.5mm，焊缝最低点不得低于筒体表面，应饱满。
4.3 焊缝内部检查
4.3.1 若采用超声波探伤时，每条焊缝应检查，探伤长度为该焊缝长度的25%，质量评定达GB11345中的Ⅱ级合格。
4.3.2 若采用X射线探伤，每条焊缝应检查，探伤长度为该焊缝长度的15%。质量平定达GB3323中的三级合格。
4.3.3 焊缝交叉处应重点检查。
4.3.4 焊缝的任何部位返修次数不得超过两次。5 焊接记录
回转窑焊接过程中应做好记录存档，记录内容有：焊接日期、焊接工艺、焊缝接口径向跳动数据、每道焊缝的起点、焊工代号、气候变化等。
[参考文献]
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