王军伟
（河南晋开化工投资控股集团有限责任公司，河南 开封475002）
［摘 要］ 在航天炉激冷室内，激冷水主要起着保护激冷环并平衡气液固三相流态化的作用，若气液固三相流态化失衡，会导致激冷环和下降管堵塞、变形、烧穿，激冷室内部因结垢有效容积减小，炉壁超温、变形、穿孔等诸多不良后果。简述盐效应、稀溶液蒸气压、激冷水水质、激冷室内结垢、气化原料煤煤质成为气液固三相流态化失衡诱发因素的理论依据，着重对下降管及其出口处气液固三相流态化失衡诱发因素进行分析，并在此基础上结合生产实际提出了两项建议或技改方向：一是利用凉水塔及沉淀池将灰水中的Ca2+进行前端减量处理（将Ca2+转化为CaCO3结晶沉淀并排出系统）；二是激冷水过滤器改为连续排污，并增设激冷水（过滤器）补偿系统及安全联锁，以期延长航天炉的运行周期，提高经济效益。
［关键词］ 航天炉；激冷室；气液固三相流态化失衡；诱发因素；激冷环；激冷水膜；下降管；技改方向
［中图分类号］ TQ546［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2019）01-0019-04
0 引 言
航天炉正常运行时，熔渣和粗合成气经激冷环进入激冷室，在激冷室内高温熔渣与激冷水接触后迅速降温、粒化，并产生大量水蒸气，粗渣、粗合成气与黑水在激冷室中分离，实现粗合成气、液态水、固态熔渣的分离。分离出的粗合气经过文丘里洗涤塔洗涤，以达到回收热量、分离灰渣的目的，然后相对洁净的粗合成气送入后续工序；熔渣经破渣机断续排出，富含悬浮物及细灰的黑水则经外排管道进入后系统进行处理。
在激冷室内，激冷水分为两路，一路通过激冷环的小孔斜向45°喷出，起到保护激冷环的作用；另一路通过流道沿下降管流下形成水膜，起到平衡下降管内外壁温度、保护下降管不受高温烧蚀、平衡激冷室气液固三相流态化的作用。若航天炉激冷室气液固三相流态化失衡，其直接危害有：激冷环和下降管堵塞、变形、烧穿，激冷室内部因结垢有效容积降低，炉壁超温、变形、穿孔，从而导致系统运行周期缩短，检修频率与检修费用增加。以下就河南晋开化工投资控股集团有限责任公司（简称河南晋开）航天炉所用原料煤煤质特点，将理论与实际相结合，分析航天炉激冷室气液固三相流态化失衡的诱发因素，以期延长航天炉的运行周期，提高经济效益。
1 气液固三相流态化失衡的诱发因素及其理论依据
1.1 盐效应
弱电解质溶液中加入与之没有相同离子的强电解质时，由于溶液中离子总浓度增大，离子间相互牵制作用增强，使得弱电解质解离的阴、阳离子结合形成分子的机会减小，从而使弱电解质分子浓度减小、离子浓度相应增大，解离度增大，这种效应称为盐效应。当溶解度降低时，为盐析效应；反之则为盐溶效应。盐效应对气液、液液、固液相平衡的影响具体表现在如下5 个方面：① 盐的加入会使溶液饱和蒸气压降低，溶剂沸点升高；② 盐与溶液中特定溶剂呈缔合状，导致溶液结构发生变化；③ 加盐后体系平衡气相中各组成发生变化；④ 盐的加入使溶液体系相互之间的溶解度发生变化；⑤ 盐的加入引起溶解的某种固体或气体溶质溶解度发生变化［1］。
1.2 稀溶液的蒸气压下降
含有难挥发性溶质的溶液，其蒸气压总是低于同温度纯溶剂的蒸气压，溶液中难挥发性溶质浓度愈大，溶剂的摩尔分数越小，其蒸气压下降越多。
1.3 激冷水水质
因洗涤塔底部的水含固量高，易造成激冷水系统的堵塞，而固体颗粒沉积堵塞激冷环管会造成激冷水流量下降，粗合成气及粗渣不能有效降温；激冷水中固含量高，也会因盐效应对激冷水沸点及激冷水产生饱和水蒸气的能力产生影响；激冷水硬度大、碱度大，易形成垢片堵塞激冷环的喷水口，使激冷环及下降管局部水膜缺损，导致高温粗合成气或熔渣直接与下降管接触而对其造成损伤。
1.4 激冷室内结垢
碳酸盐结垢：垢物成分以碳酸钙为主，也有少量的碳酸镁，据形成条件不同分为疏松海绵状和坚硬硬垢状，多形成于激冷环流道中。
硫酸盐结垢：垢物主要成分为硫酸钙，坚硬而致密，常沉积在下降管与上升管环隙中。
硅酸盐结垢：垢物主要成分为硅钙石（5CaO·5SiO2·H2O）或镁橄榄石（MgO·SiO2），其特性为硬度大、导热系数小，常沉积在激冷室下降管外壁上。
混合结垢：由钙和镁的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐以及铁铝氧化物等组成，主要沉积在黑水管道，多为层叠状，非常坚硬。
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