屈战成
（陕西陕化煤化工集团有限公司，陕西 渭南714104）
［摘 要］陕西陕化煤化工集团有限公司2×300 kt/a合成氨装置煤气化灰水系统偶尔会出现运行周期缩短至1个月以内的情况，主要原因是灰水系统结垢堵塞频繁。为缓解煤气化灰水系统的结垢堵塞，延长气化装置的运行周期，结合陕化集团200 kt/a磷酸铵装置生产有w（P2O5）=23%～25%稀磷酸的先天条件，从煤气化灰水系统垢物的特性、磷酸的表面活性和络合性、化洗垢物的反应机理、污水处理站的适应性等四个方面，分析与研究用稀磷酸化洗煤气化灰水系统的可行性，提出稀磷酸化洗煤气化灰水系统的方案——在线化洗、离线化洗、在线与离线同步化洗均可选择，并指出化洗作业时的注意事项以及防范煤气化灰水系统结垢堵塞的措施。
［关键词］煤气化灰水系统；结垢堵塞；稀磷酸化洗；可行性分析；化洗方案；注意事项；防范措施
［中图分类号］TQ546.5 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2022）03-0013-04
1 概 述
陕西陕化煤化工集团有限公司（简称陕化集团）拥有2×300 kt/a合成氨装置、2×500 kt/a尿素装置和200 kt/a磷酸铵装置。实际生产过程中,合成氨装置煤气化灰水系统主要包括高压闪蒸、低压闪蒸、真空闪蒸、灰水沉降澄清、细渣过滤和灰水除氧等单元，时常出现结垢堵塞现象，进而影响合成氨装置的正常运行。为缓解或避免煤气化灰水系统设备和管道结垢堵塞，延长系统的运行周期，保证气化装置的安、稳、长、满、优运行，主要防范措施为在灰水中添加专用分散剂，目前陕化集团单台气化炉运行周期在60 d左右，合成氨装置的运行周期可达150 d以上，年产化肥在1 200 kt以上。
陕化集团合成氨装置煤气化系统配套3台气化炉（两开一备），气化灰水系统除氧器一开一备，实际生产中，偶尔会出现煤气化系统运行周期缩短至1个月以内的情况，使生产处于被动状态，主要原因是灰水系统结垢堵塞频繁，导致其运行周期短、开车率低。而造成煤气化灰水系统设备和管道结垢堵塞的因素较多，包括：入炉煤煤质发生变化——钙、镁离子含量增大，分散剂添加量偏少，季节变化导致的水温下降，灰水pH升高及碱度、硬度增大等。这些因素均会加快灰水中碳酸钙、碳酸镁等盐类物的结晶和析出，这些盐类物附着在设备和管道内壁形成垢层，随着系统运行时间的延长，垢层越来越厚，最终堵塞灰水循环泵和管道而致气化装置被迫停车处理。
陕化集团磷酸铵装置的中间产品w（P2O5）=23%～25%稀磷酸和w（P2O5）=35%～37%浓磷酸，主要用于生产肥料级磷酸一铵和磷酸二铵产品。为缓解煤气化灰水系统的结垢堵塞，延长气化装置的运行周期，结合陕化集团主要生产装置的配置，笔者从煤气化灰水系统垢物的特性、磷酸的表面活性和络合性、化洗垢物的反应机理、污水处理站的适应性等四个方面，分析与研究用陕化集团磷酸铵装置生产的稀磷酸化洗煤气化灰水系统的可行性。
2 稀磷酸化洗煤气化灰水系统的可行性
2.1 煤气化灰水系统垢物的特性
经分析，煤气化灰水系统设备和管道内的垢物主要为碳酸钙（CaCO3）和碳酸镁（MgCO3）等，又称碳酸钙镁复合盐（CaCO3·MgCO3），多呈黑灰色或灰白色，垢物层状感强、致密度高，其附着在管道内壁导致管道通径缩小，影响灰水的流通，严重时几乎将管道堵死，造成机泵打不上量，气化装置只好停车处理；而气化灰水系统垢物坚硬如石，人工清理难度大，常采用高压清洗机进行清理，水压高达100 MPa以上方可疏通，有时还需解体机泵、拆开管道，甚至用铁榔头敲打至管道变形方可将垢物清理下来。灰水系统部分设备及管道内垢物的组成见表1。
2×300 kt/a合成氨装置气化系统气化炉为两开一备，备用炉检修时，可采取人工清理和高压机清洗相结合的方式进行垢物清洗和清理；2台气化炉同时运行时，若灰水系统出现轻微的结垢堵塞现象，可选择在灰水中增加分散剂用量的方式阻止垢物的生成并逐渐溶解已形成的垢物，从而维持气化系统的运行，但若灰水系统结垢堵塞严重，人工清理或高压清洗机清理方式会耗费大量的人力物力财力，且浪费时间，则可选用化洗（酸洗）的方式进行清洗，以减少停车时间、尽快恢复生产。
2.2 磷酸的表面活性和络合性
.更多内容详见《中氮肥》2022年第3期