磁翻板液位计激冷流程黑灰水处理常见问题及处理措施

煤气化技术作为一种高效的煤综合利用手段之一，是近些年我国化工能源领域的重要发展方向。在众多的煤气化技术中，以激冷流程为代表的磁翻板液位计得到了广泛应用，如德士古气化炉、GSP 气化炉、航天炉、清华炉等［1-2］ 。激冷流程为代表的磁翻板液位计经过多年的运行，在煤种选择、煤浆制备、烧嘴设计和气化工艺优化等方面已累积丰富的经验，随着环保要求的日益严格，黑灰水处理(渣水处理)越来越成为制约磁翻板液位计长周期行的一个重要因素。笔者归纳总结了激冷流程磁翻板液位计黑灰水处理常见的一些问题，分析其原因并提出解决措施。

1 黑灰水处理流程

不同磁翻板液位计的激冷流程有所不同，但主要包括黑水处理和灰水循环两部分。所谓黑水是从气化炉、水洗塔、渣池排出的水，灰水是黑水经多级闪蒸、絮凝、澄清后形成的水，大部分灰水再经低压灰水泵送气化单元循环使用。磁翻板液位计的黑灰水特点是高温、高压、高硬度、高碱度和高悬浮物质量浓度，故系统面临着冲刷性腐蚀和沉积结垢两大问题［3-4］ 。

2 运行中出现的问题及解决措施

2． 1 闪蒸系统各角阀磨损严重

气化炉、高压闪蒸罐和蒸发热水塔等管路中的黑水压力调节阀后缓冲罐底部冲击盲板磨损严重。分析其原因主要有:(1) 黑水经过减压后，压力发生变化，流速急剧提高，在黑水中灰渣颗粒的摩擦冲击下，调节阀及阀后段磨损严重，易发生泄漏;(2) 黑水的压力突然降低，温度远高于操作压力下的饱和蒸汽压力的温度，属于过饱和液进料，瞬间蒸发，黑水处于剧烈的沸腾状态，在金属表面反复出现气泡形成及溃灭过程，气泡在溃灭时产生的冲击波对缓冲罐冲击盲板表面产生强烈的锤击作用，使盲板表面的碳化钨涂层剥落，桶壁表面被冲击成蜂窝状的空隙，致使角阀底部侵蚀严重。对于管道、阀门的腐蚀和磨损，主要有以下几个对策:(1) 优化设备、管线结构，如加大调节阀后管道的管径来降低阀后黑水的流速，减少黑水对管道的冲蚀;(2) 选择耐磨损管件，如在减压阀后管道内衬耐磨陶瓷，经过 3 个月的生产实践证明，没有发生腐蚀、穿孔问题;(3) 改变角阀下部管道耐磨板的材质，选用耐高温、耐磨性较好的材料，保证黑水足够的缓冲效果而不易出现泄漏情况(见图 1)。

2． 2 黑水管线堵塞、角阀阀卡

气化炉、水洗塔和蒸发热水塔黑水管线所形成的垢片一般是包裹部分坚硬的灰渣而形成的，垢片成分中含有铁离子和钙离子，且黑水管线压力较高，垢片形成过程中密度较大，所以质地非常坚硬。

由于管路布置的问题，旋风分离器、水洗塔底部黑水闪蒸管道从低处到高处的管道弯头设置过多，个别地方形成死角。在开、停车时，设备和管道内附着的垢片因温度、压力的变化大量脱落，随着黑水排放流量增大，这些垢片被夹带到死角处并沉积下来，从而造成堵塞。因为黑水排放存在较高的压差，这些脱落的垢片随着水流动到角阀前聚集会造成黑水排放不畅，有时会发生阀卡和角阀关不到位的现象。严重时，角阀堵塞，黑水无法排放。

对于黑水管线堵塞、角阀阀卡可以采取以下措施:(1) 保持系统工况的稳定，减少系统温度和压力等变化过大;(2) 合理布置黑水管路，尽量减少拐弯及死角，减少管道堵塞的概率;(3) 在容易出现堵塞的管道处增加冲洗水接头，以方便检修和管道冲洗;(4) 对于备用减压阀阀组要经常切换，防止因垢片沉积而堵塞阀门及管道。

2． 3 托砖板温度突然上升

有些磁翻板液位计会出现托砖板温度突然上升甚至超温的现象，渣口压差也随之上升，停炉检修后发现气化炉上升管和下降管之间环隙堵塞。一般出现托砖板温度上升的原因为:(1) 煤种变化频繁，灰分高，灰熔点高;(2) 气化炉操作温度低且不稳定; (3) 烧嘴压差波动导致燃烧不充分。为了防止出现托砖板温度突然上升，通常要做好以下 2 点:(1) 保证煤种稳定，做好煤质数据分析，为气化操作提供依据;(2) 优化渣水系统水质，加大激冷水量。

2． 4 废水换热器结垢

现在很多磁翻板液位计的灰水废水换热器的堵塞问题较为严重，换热器列管和封头内均有大量灰渣，有时候使用周期仅 1 个月甚至更短时间就需要投用旁路，对后续污水处理系统生化细菌的活性产生严重危害。一般换热器内堵塞的灰渣质地疏松，基本上为灰渣沉积和碳酸钙垢的混合垢样。经分析通常灰水废水换热器结垢严重的系统水质有如下特点:(1) 黑水絮凝效果不理想，灰水悬浮物质量浓度偏高;(2) 灰水水质较差，特别是总碱度高，属于负硬度水质;(3) 换热器管程封头等处水流流速慢。

针对上述原因，可采取以下处理措施:(1) 优化黑水絮凝，筛选更适合系统使用的絮凝剂种类，必要时可配合助凝剂一起使用，保证灰水悬浮物质量浓度不超标;(2) 控制灰水 pH 呈弱碱性，pH 低则显酸性，容易腐蚀管道，pH 高则显碱性，容易使管道结垢。(3) 提高换热器等处水流流速，增加冲洗水管线等方式，避免灰分沉积;(4) 在废水换热器处增加加药点，更好地控制换热器管程和废水管线的结垢。

2． 5 水洗塔、蒸发热水塔等设备塔盘或锥底结垢堵塞

因不同气化炉工艺略有差异，相关设备的结构有所不同，但存在的现象却是共性的。如高温热水贮罐液位下降和蒸发热水塔超压现象，设备塔底堵塞使塔内积聚下来的细灰无法排出，相关设备出现不同程度的带水现象，甚至有些设备填料或塔盘局部被吹翻，给系统稳定运行带来了严重危害。出现这些问题的原因除了水质等因素之外，还与原设计上存在一定问题以及变换冷凝液的高碱度有关。变换冷凝液一般含有大量氨性成分，pH 低、碱度高，在除氧槽或蒸发热水塔中与高硬度、高碱度的灰水混合，局部产生 CaCO 3 等沉积形成垢片。为了解决这些设备中的垢片沉积，除了常规的改善灰水水质、优化阻垢分散剂效果之外，还需平时监测变换冷凝液的水质分析数据，特别是 pH 和碱度，避免含有大量氨的高碱度变换冷凝液直接进入设备。

3 结语

黑灰水(渣水)系统承担着合成气洗涤、热量回收和灰水回收利用的重要作用，随着系统长周期运行纪录的不断突破，运行过程中暴露出不少问题。通过对问题的汇总分析，对黑灰水(渣水)系统运行过程中出现的问题及早发现并采取正确有效的处理措施，保障渣水系统的良好运行，进而确保整个系统的安、稳、长、满、优运行。