GE水煤浆气化系统结垢的原因分析与措施

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1、化工设计通讯第３８卷第６期·５４·ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ２０１２年１２月ＧＥ水煤浆气化系统结垢的原因分析与措施周鹏，王彦海（神华包头煤化工分公司，内蒙古包头０１４０００）摘要：介绍ＧＥ水煤浆气化系统结垢的原因和结垢机理，通过调整系统外排水量，优化操作，加强水质管理，调整药剂配方进行改进，效果良好。关键词：水煤浆；结垢；原因；措施中图分类号：ＴＱ２２３．１２＋１文献标志码：Ｂ文章编号：１００３－６４９０（２０１２）０６－００５４－０４ＲｅａｓｏｎｓｏｆＳｃａｌｅＦ

2、ｏｒｍａｔｉｏｎｆｏｒＧＥＣＷＳＧａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍａｎｄＣｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓＺＨＯＵＰｅｎｇ，ＷＡＮＧＹａｎ－ｈａｉ（ＳｈｅｎｈｕａＢａｏｔｏｕＣｏａｌＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＢａｏｔｏｕＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａ０１４０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＤｅｓｃｒｉｂｅｔｈｅｓｃａｌｉｎｇｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｅａｓｏｎｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＧＥＣＷＳｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ａｆｔｅｒａｄｊｕｓｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｄｒａｉｎａｇｅ，ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｏｐ

3、ｅｒａｔｉｏｎ，ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔａｎｄａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓａｒｅｇｏｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＷＳ（ｃｏａｌｗａｔｅｒｓｌｕｒｒｙ）；ｓｃａｌｉｎｇ；ｒｅａｓｏｎ；ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓＧＥ水煤浆加压气化是２０世纪８０年代煤气化技术的最新成就，因其工艺流程简单、煤种适用性广、碳转化率高、能耗低等特点而获得迅速的发展。神华包头煤化工分公司共有７台气化炉，５开２备，自２０１１年一直保

4、持５台气化炉满负荷运行，各项经济和技术指标达到或超过了设计水平，经济效益显著。２０１１年大检修后，因为控制外排水量和更换煤种的原因，系统曾出现水质变差和结垢严重的现象。本文针对气化系图１下降管和上升管垢照统运行中出现的结垢现象进行分析探讨，并提出相应的解决措施。１主要结垢部位（１）气化炉内件结垢严重，下降管和上升管环隙间结垢、挂渣严重，见图１。合成气进入激冷室水浴后偏流严重，气体阻力大大增加，导致气化炉在运行过程中液位不断上涨，给设备安全运行造成隐患。（２）气化炉排黑水管线结垢严重，垢质比较图２气化炉排黑水管线垢照坚

5、硬，难以清理，见图２。收稿日期：２０１２－０７－２６作者简介：周鹏（１９８３－），男，内蒙古包头人，工程师，神华包头煤化工分公司甲醇中心气化装置工艺工程师。第６期周鹏等：ＧＥ水煤浆气化系统结垢的原因分析与措施·５５·（３）激冷水管线、激冷水过滤器、激冷水泵塔锥底排水管线，延误气化炉开车。蜗壳结垢严重，见图３，导致激冷过滤器运行过程中频繁切换，切换过滤器过程中激冷环易堵塞，激冷水泵三台打量不匹配等，直接影响单炉的运行周期。图４洗涤塔内件垢照（５）除氧器内壁结垢严重，垢片脱落进入高压灰水泵入口管线，使泵供水不足，被迫停１

6、台气化炉，只能维持４台炉运行。高压灰水泵入口图３激冷水泵蜗壳垢照过滤器频繁切换清理垢片，从过滤器处清理出的（４）洗涤塔内件结垢严重，垢质坚硬，见图垢块厚度达到５０ｍｍ，见图５，造成泵打量不４。若清理不彻底，在开车过程中极易堵塞洗涤足。图５高压灰水泵进口过滤器处的垢照－２－由于系统结垢严重，激冷水过滤器频繁切２ＨＣＯ３ＣＯ３＋ＣＯ２↑＋Ｈ２Ｏ换，切换过程易堵塞激冷环，造成激冷水量下Ｃａ（ＨＣＯ３）２ＣａＣＯ３↓＋ＣＯ２↑＋Ｈ２Ｏ降，导致气化炉减负荷；动设备磨损加剧，垢片Ｍｇ（ＨＣＯ３）２ＭｇＣＯ３↓＋

7、ＣＯ２↑＋Ｈ２Ｏ堵塞叶轮流道，频繁出现不打量现象。单台气化碱性条件下，ｐＨ越高，形成碳酸盐的几率炉的运行周期由以前３个月，缩短到不到２个就越大。月，继续恶化有可能导致整个系统停车。－－２－ＨＣＯ３＋ＯＨ幑幐ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ在德士古水系统中，结垢主要是水中溶解度２结垢机理极小的ＭｇＣＯ和ＣａＣＯ，２５℃时两种物质的溶３３度积分别为１×１０－５和４．８×１０－９，溶解度分别２．１碳酸盐结垢的机理煤浆在燃烧室发生燃烧及裂解等反应，生成为３．１６２×１０－３ｍｏｌ／Ｌ和６．９２８×１０－５ｍｏｌ／Ｌ，的工艺气含有大量的ＣＯ２，

8、ＣＯ２溶于水相形成二者混合后的饱和水溶液硬度（以ＣａＣＯ３计）为－，由于ＨＣＯ－不稳定，在水温变化后，ＨＣＯ３３３２３．１２８ｍｇ／Ｌ，此数据即为以ＭｇＣＯ３和ＣａＣＯ３－又生成ＣＯ２－，与黑水中的Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋为垢的水溶液临界硬度。当Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋的浓度ＨＣＯ３３等离子形成ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３而析出，从而附着大于３２３．１２８ｍｇ／