摘要：发展煤气化技术是促进洁净煤发展的关键技术之一。多喷嘴对置式气化具有很多优势，用煤范围广，有效气达到83%-87%，安全性能强。本文主要研究了多喷嘴水煤浆气化炉结渣及其预防措施。
关键词：多喷嘴对置式气化炉；结渣；预防措施
前言
多喷嘴对置式气化炉是气流床气化工艺，利用煤的部分氧化释放能量，维持在该煤种的灰熔点以上的温度进行气化反应。长期的生产过过程中，会伴随结渣在气化炉炉壁上。结渣严重时，会出现渣口堵渣，渣口压差变大；激冷室积渣；下降管堵渣等现象，严重时导致气化炉紧急停车。实际经验表明，气化炉煤质的改变、系统的操作温度等都是导致系统结渣严重、脱落，导致堵渣现象的发生。
1多喷嘴对置式气化炉结渣的形成
多喷嘴对置式气化炉是将高压氧和水煤浆通过同一平面的四个工艺烧嘴进入炉内反应，进行雾化、传热、蒸发、脱挥发分、燃烧、气化等六个物理和化学过程，生成以CO 和H2为主要成分的饱和粗煤气和煤炭燃烧残余的灰渣。那些不易熔化的矿物，可能保持原来的不规则形状，最终随合成气一起离开气化炉。
在气化炉中，水煤浆在0.5~0.7s内即被加热到1300℃或者是更高的温度。在这种条件下，煤中矿物质的气化、分解、氧化及熔融几乎同时进行。水煤浆在气化炉内的反应一般在4～10秒内完成。因此，煤在气化过程中，绝大部分熔融的飞灰颗粒的在自身运动和气流的作用下沉积到壁面，从而形成结渣。
2多喷嘴对置式气化炉结渣的基本特征与影响因素
2.1结渣的基本特征
气化炉结渣是正常现象，初期结渣时，灰渣吸附在气化炉壁上，会对耐火砖有一定的腐蚀作用。结渣严重时，有可能渣口堵渣、下降管堵渣、激冷室积渣、管道堵塞等不通，出现渣口压差变大，气化炉液位涨，气化炉炉壁超温，锁斗无法排渣等情况，直接影响正常开车。
2.2煤的灰熔融特性的影响机理
煤的灰分影响灰熔点。灰熔点是固体燃料中的灰分，达到一定的温度以后，发生变形，软化和熔融的温度，灰熔点是熔融温度，决定气化炉反应的温度。由于气化炉为液态排渣，为保证排渣的顺利，气化炉燃烧室的操作温度控制在煤灰融点以上50～100℃。不同点煤质的灰熔点是不一样。根据熔渣中矿物质的组成形式，可将熔渣中的矿物质分为简单氧化物和复杂氧化物，也称为自由氧化物和结合氧化物。其中简单氧化物（自由氧化物）包括CaO，MgO，SiO2，Al2O3，FeO，MnO等；复杂氧化物（结合氧化物）包括高岭土（Al2O3•2SiO2•2H2O），偏高岭石（Al2O3•2SiO2），钙黄长石（2CaO•Al2O3•2SiO2），钙长石（CaO•Al2O3•2SiO2），莫来石（3Al2O3•2SiO2），铁橄榄石（2FeO•SiO2），铁尖晶石（FeO•3Al2O3）等。
2.2.1自由氧化物的影响
SiO2与FT的关系：随着SiO2含量的提高，流动温度FT先减小后逐渐升高；当其含量从较低逐渐增加时，SiO2易与其它氧化物形成共熔体，使得熔点降低，由于SiO2熔点较高，当达到一定值后，煤灰熔点又会上升。
Al2O3与FT的关系：A12O3固体单体属于离子晶体，具有很高的熔点（2050℃），在煤灰熔化过程中，起“骨架”作用，导致其含量越高，熔点越高。当A12O3含量大于10%时，煤灰的流动温度FT总趋势是随着A12O3含量的增加而逐渐增加。
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Fe2O3与FT的关系：在弱还原气氛中，Fe以FeO的形态存在，与其他价态的铁相比，FeO具有最强的助熔效果。随着Fe2O3含量的增加，煤灰的流动温度逐渐下降。这是由于Fe2O3在弱还原性气氛下，高温转化为FeO，进一步与SiO2、Al2O3反应形成SiO2-Al2O3-FeO共晶物，使熔点大为降低。
CaO与FT的关系：CaO属于碱性氧化物，本身熔点很高，但它有助熔作用，是形成低熔点共融体的重要组成部分根据x射线衍射分析结果，在煤灰中添加CaO进行软化熔融时，主要生成了钙长石、钙黄长石、铝酸钙、硅钙石等几种矿物质。
2.2.2结合氧化物的影响
一般煤灰矿物质主要有莫来石、钙长石、伊利石和石英。在煤灰中Ca主要以钙长石、硬石膏、方解石的形式存在；Fe主要以Fe2O3的形式存在；Al主要以莫来石存在。
综上可以看出：灰分中SiO2，Al2O3含量高，灰融点高；Fe2O3、CaO含量高，灰熔点低。
3预防措施
3.1合理选择原料煤
原料煤的品质直接影响气化炉反应的好坏，一般来讲，灰分增加，影响气态反应物、增加氧气消耗，降低气化效率，原料煤的灰分进入水系统，会造成管线及设备内壁结垢或堵塞；灰熔点影响比煤耗、比氧耗；灰熔点增高，为保证气化炉液态排渣的顺利进行，必须提高操作温度，会增加煤耗和氧耗。
3.2科学配煤制造水煤浆
水煤浆是煤粉、水以及少量添加剂组成的混合物，稳定性好。影响水煤浆品质的原因非常复杂，如单煤和配煤的化学性质，添加剂的组成等，应该考虑综合性原因的影响。可以通过配煤方式，将一些性质比较差的煤进行改善或者处理。另外，配煤之前应考虑不同煤质的组成，如：煤灰的性质以及矿物质的含量等，有些煤中矿物质在高温下参加化学反应，会改善配煤中矿物质组成，并调节煤灰的熔融特性和灰融温度。
3.3精细稳定气化炉操作
在操作中严格按照操作注意事项执行，避免由于操作过程中温度大幅度变化导致气化炉堵渣。煤质变化时，及时分析灰熔点，根据煤的灰熔点调整气化炉炉温。如灰熔点高时，减煤或增氧进行提温操作，防止操作温度低，导致排渣困难，渣口及排渣管线堵塞现象；灰熔点低时，及时降温操作，气化炉温度不能维持太高，由于灰渣的熔融，阻力不一，影响气流均匀分布，易熔融结块，减少气化剂接触面积，不利于气化。选择合适的操作温度，稳定系统操作。
3.4其他
要保证气化炉的安全、稳定、长周期运行，首先生产中需加强对原料煤煤质的监管、多与气化相关岗位沟通、及时对煤质进行元素分析等，并采取有效的监控措施；其次，在煤质发生变化时，操作人员一定要仔细观察、精心操作，提高氧煤比时要缓慢，不能操之过急，当出现严重堵渣情况，无法控制指标时，防止烧坏气化炉内部结构，应及时停车处理，
结束语
总之，在生产过程中应尽量避免煤质波动而造成气化炉停车，科学性调节配煤，以保证生产工艺正常进行。多喷嘴对置式气化炉结渣趋势的改善，煤质控制是关键。
参考文献：
[1]赵锦波，王玉庆．煤气化技术的现状及发展趋势[J]．石油化工，2016，（2）：125-131．
[2]戴爱军．煤灰成分对灰熔融性影响研究[J]．洁净煤技术，2017，13（5）：23-267
论文作者:杜丹丹
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/1
标签：熔点论文; 气化炉论文; 煤灰论文; 氧化物论文; 煤质论文; 温度论文; 喷嘴论文; 《基层建设》2019年第1期论文;