鲁奇加压气化炉高效环保型排渣系统的研究

李坤，王海兵

（新疆广汇新能源有限公司，新疆 哈密839303）

鲁奇碎煤加压气化技术是由德国鲁奇公司开发的，属第一代煤气化工艺，技术成熟可靠，是目前世界上建厂数量最多的煤气化技术，鲁奇加压气化炉也是煤化工生产中最重要的应用设备之一。气化渣池，是鲁奇加压气化工艺中重要的一个工号装置，渣池内灰水的质量直接影响着鲁奇加压气化炉是否能安、稳、长、满、优、环运行[1]。

1 工艺原理

鲁奇加压气化炉水力排渣系统的工艺原理较为简单：气化炉灰锁排出的灰渣通过竖灰管落入设有一定坡度的渣沟，水力排渣装置的渣浆泵将清水送入冲渣管道。冲渣管道沿渣沟铺设，并在渣沟起始点和转弯处等位置设激流喷嘴，激流喷嘴喷出的高压水将渣沟内的渣冲入气化渣池，防止淤积。气化渣池分为三个区域：沉渣池、澄清池、清水池。在沉渣池内，流速变缓的灰渣水因重力作用大部分灰渣沉向池底，灰渣由桥式抓斗起重机抓至晾渣台晾干外送，水溢流入澄清池；在澄清池内，更细的灰渣和水进行分离，细灰渣留在澄清池内，水则流入清水池；清水池内的水通过渣浆泵外送循环利用。

虽然水力排渣系统具有工艺简单、操作方便等优点，但仍存在气化厂房灰蒸汽粉尘量大、颗粒物排放不达标、渣池灰水沉降困难、渣浆泵运行周期缩短、灰锁设备被灰渣堵塞等问题，对设备运行的稳定性、生产过程中的安全性、员工身体健康的保障性均产生一定的负面影响。如何更进一步地改进和完善鲁奇加压气化炉水力排渣系统，实现对灰蒸汽和灰水的高效、环保利用，保证鲁奇炉排灰系统顺利运行，提高鲁奇炉粗煤气产量、降低生产成本，仍是鲁奇炉水力排渣技术发展过程中不可忽视的课题。近两年来，我们通过一系列工艺改进，效果显著，气化炉排渣系统运行流畅，气化渣池灰水变得清澈，颗粒排放符合国家环保指标，厂房环境卫生得以改善。具体改造内容如下，以期进一步的交流和改进[2]。

2 排渣系统主要改造内容

2.1 灰锁竖灰管线改造

竖灰管是连接灰锁和灰锁膨胀冷凝器的常压容器，主要作用是将灰锁里的常压灰排至水力冲渣铸铁槽。原设计的灰锁竖灰管线出口与铸铁槽的距离为700mm，存在灰锁排灰时灰蒸汽不能被激流喷嘴喷出的高压水冲洗，致使竖灰管线堵塞，灰锁排灰不畅，影响鲁奇炉正常生产运行的问题；同时灰蒸汽因不能及时被除尘风机抽出而从渣沟盖板缝隙逸出，致使厂房内灰尘弥漫，影响员工身心健康。改造过程中，采用合金耐高温、耐腐蚀、耐冲刷材料与其他材料相结合，将竖灰管出口延长300mm至距铸铁槽400mm处，使激流喷嘴喷出的高压水将竖灰管排出灰渣形成水封，吸收灰蒸汽，减少漏风，提高灰蒸汽被水洗效率，部分未被水洗的灰蒸汽也被除尘风机抽出。此举有效的解决了灰管线堵塞和厂房环境卫生差的问题，切实保障气化炉安稳运行和员工身体健康[3]。

2.2 除尘风机水系统改造

上述渣沟中部分未被水洗的灰蒸汽被除尘风机抽出，经冲激式除尘器将粉尘捕获，就地除尘净化，净化后的蒸汽从出风口排向大气。除尘风机的冲洗水原设计为渣池灰水，因灰水水质浑浊，杂质较多，运行过程中频繁发生冲洗水管线堵塞，导致除尘效果不理想；同时冲激式除尘器原设计颗粒物排放为50mg/m3,而新的国家环保指标为20mg/m3，不符工业卫生标准。改造过程中，在冲激式除尘器前的灰蒸汽管线增加喷淋冲洗水，通过增加洗涤过滤面积和时间，减少外排灰蒸汽粉尘含量，在冲激式除尘器内高效收集粉尘；同时将除尘风机的冲洗水由浑浊灰水改为洁净的气化炉厂房蒸汽冷凝液，彻底解决冲洗水管线堵塞问题，除尘效果得到极大改善，颗粒物排放≤15mg/m3,完全满足国家相关指标。

2.3 气化渣池改造

鲁奇炉在运行过程中产生的灰渣全部由灰水冲入气化渣池，原设计中沉渣池到清水池水流路径较短、水在池内的停留时间短，灰水自然沉降效果差，使渣浆泵打出的灰水中带有大量的细灰颗粒，长时间细灰颗粒堆积渣浆泵入口管线处会造成渣浆泵入口堵塞，泵运行周期缩短；同时用浑浊灰水对灰锁膨胀冷凝器充水后导致膨胀冷凝器泄压口、泄压管线、泄压阀结垢堵塞，严重时致使气化炉降负荷或停车处理。为加强渣池灰水自然沉降效果、改善灰水水质，对渣池溢流墙和补水进行改造。将气化沉渣池内的隔墙增高1m作为沉渣池挡灰墙使用（必要时再加一道）；将澄清池和清水池的两道溢流墙的溢流堰分别增加高0.5m，增宽15mm作为折流墙使用，改变灰水流动方向，使灰水在渣池内呈“S”型的路线溢流，以增加水流通过的路径长度，延长灰水在气化渣池的沉降时间；同时引入水处理装置的浓盐水作为渣池喷淋水，起到渣池补水、灰水絮凝沉降、消耗煤化工废水的效果。改造后渣池灰水悬浮物浓度大大降低，由1.37g/L降低到0.32g/L，达到鲁奇加压气化工艺的设备用水标准，渣浆泵和灰锁膨胀冷凝器堵塞情况得以改善，检修频次降低，稳定运行周期延长。

3 结语

鲁奇加压气化炉排渣系统的改造取得了成功，渣池灰水自然沉降效果增强，悬浮物浓度大大降低；厂房环境卫生得以改善，颗粒物排放达到国家环保指标，员工身体健康得到保障；气化炉及附属设备故障率减少，检修频次降低，运行周期延长，有效提高产品产量。经统计，排渣系统改造后，销售收入新增220万元/a，检修成本降低28万元/a，废水处理成本降低22万元/a，为公司创造经济效益约为270万元/a。最后，该结果对其它不同类型的气化炉和相似工艺的生产装置具有一定的借鉴作用，是实现气化炉高效环保运行的可行性方案之一。