灰水分散剂在气化炉灰水系统应用研究

朱红进　陈爱香

摘 要：本文主要介绍了灰水系统的工艺流程及其结垢的原因，分析了灰水分散剂对解决结垢这一问题的效果，得出了灰水分散剂能够有效地解决结垢这一问题的结论。

关键词：灰水；结垢 ；分散剂

中图分类号：TQ423 文献标识码：A

随着工业的进步，气化炉应用日益广泛，在很多地方都会应用到，但其依然存在着很多问题，比如灰水系统结垢的问题，而此问题不仅会大大降低其工作效率，产生不必要的麻烦，而且有可能会造成一些安全事故，所以结垢是必须要解决的问题。通常多数企业面对此问题的一般解决方法是使用分散剂，其效果相对较好，但仍有改进空间，基于此，笔者针对此问题进行分析并提出相关思考。

1.灰水系统工艺流程

整个工艺过程主要分为4个部分，即黑水的闪蒸、黑水的沉降、灰水的混合和洗涤等。首先，碳洗塔底部的煤气洗涤水和气化炉激冷室底部的激冷水通过黑水管线进入闪蒸系统，充分混合后，然后依次通过高压闪蒸罐、低压闪蒸罐、真空闪蒸罐等设备进行闪蒸，以蒸出溶解在黑水中的酸性气体CO2、H2S等。闪蒸完成后，将黑水进行降温，降温处理后的黑水就会被送往沉降槽，加入絮凝剂，絮凝剂会使黑水中的灰渣、粉尘加速沉降，再经由过滤器，过滤掉灰渣、粉尘等固体颗粒。再将沉降后澄清的灰水收集起来，经过溢流堰到达灰水槽，为了防止灰水的结垢，使灰水中的固体颗粒稳定的存在，会在灰水槽中加入分散剂。灰水经过灰水泵到达脱氧槽，在脱氧槽与新鲜的水、低温变换冷凝液混合，再通过高压灰水泵送到碳洗塔去洗涤合成气，最后由激冷水泵送到文丘里洗涤器和激冷环，再次洗涤，到锁斗冲洗水储槽里作为锁斗冲洗水即为一次完整的流程。

2.灰水系统结垢原因分析

（1）在整个系统中，含有大量的碳酸氢钙、碳酸氢镁等物质，这些物质溶解到水中受热后，又会产生碳酸钙、碳酸镁，而它们在水中的溶解度都极小，极容易结垢。在碱性环境下，碳酸镁又极易发生反应，产生氢氧化镁，很容易在灰水槽中沉积结垢。

（2）在常温下溶于水的盐，随着温度的升高，在水中的溶解度越来越小，就会有固体析出，而这些固体就是结垢的基本原料。比如硫酸钙，硅酸钙等，它们在温度较高的情况下，其溶解度就会变小，就会慢慢析出。当硫酸钙在20℃时，在水中的溶解度为3000×10-6，而当温度到达100℃时，溶解度就变为670×10-6。在工业上，很容易达到100℃，甚至更高的温度，因此硫酸钙是很容易析出的，析出的硫酸钙容易结垢，影响整个系统的正常运行。

（3）在整个运行过程中，会有很多蒸发、高温的环节，如在闪蒸罐、蒸发室中均会有液体的浓缩。而有些盐的度大于其溶解度时，就会在水中析出。尤其是系统中多数液体中含有这样的盐，当经过高温蒸发、浓缩之后，浓度大于了其溶解度，又会有固体析出，进而结垢。

（4）含量极高的悬浮物，强大的压力以及较高的温度，都使得整个系统容易产生结垢现象，特别是悬浮物含量极高的未经絮凝处理过的黑水区域。

3.阻垢分散剂在气化炉灰水系统应用

3.1作用机理

分散剂主要是通过化学的方式来防止灰水系统结垢的。将阻垢分散剂加入到灰水槽中， 通过搅拌或其他方式，使分散剂均匀分布到灰水中，阻垢分散剂就会被吸附到碳酸钙微晶和其他悬浮物粒子的表面。这些吸附了阻垢分散剂的小晶体和悬浮物表面会形成双电层，其改变了颗粒表面原来的电荷状况。在静电的作用下，颗粒相互排斥，颗粒不会聚集到一起，这样就从根本上避免了颗粒碰撞后长大沉积结垢，并将碳酸钙微晶及悬浮物微粒稳定分散在灰水中。

以溶液中的CaCO3为例，在一定的温度和pH条件下，添加阻垢分散剂，使其能够吸附在CaCO3的微晶上，改变其电荷分布状态。这样能够有效地将活性生长点降低，从而将单位体积溶液中CaCO3微晶上的有效表面积降低，阻止了CaCO3微晶的生长，延长了其诱导期。如图1所示，原先落在结晶区的成份点 A，在加入了阻垢剂后，其成份点依然落在A点。虽然从热力学角度来说，这是一个不稳定的体系，但由于延长了的结晶诱导期，使其不在灰水槽中析出，达到防止结垢的目的。

3.2水质检测分析对比

从表1可知，随着阻垢分散剂剂量的增加，阻垢效果更好，阻垢分散劑剂是能有效地抑制灰水系统结垢现象的。当阻垢分散剂的剂量大于40 mg·L-1的时候，阻垢就能有很好的效果，阻垢率达到90%以上。加了阻垢分散剂的溶液与没加的相比，加了分散剂的，结垢现象明显少很多。但是要想阻垢率达到100%，还是有一定难度的，只能在一定程度上阻止结垢现象的发生。

结论

阻垢分散剂的使用能够很好地解决工业上灰水系统结垢的问题，使装置能够更好的发挥其作用，节省成本。这一问题的解决，为气化炉的发展提供了更大的支持，也为工业的发展和人类的环境做出了巨大的贡献。而现在出现的不含磷的配方，在效果上和含磷的分散阻垢没有多大的区别，但不含磷的分散剂能够更好的保护环境。在当今社会，大家越来越重视保护环境，只有良好的环境才能使人类拥有更好的发展，因此对于这种环保型的产品，大家应该越来越重视，不仅要研发出这种产品，还要降低其成本，积极推广使用。

当然，想要控制好灰水系统的结垢现象，不应该只采用添加阻垢分散剂的方法，还应该大力监管，提高工艺水平，确保每一个环节的有序进行。

参考文献

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