李 龙，王 涛，任 鹏，张 辽
（陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，陕西 榆林718500）
［摘 要］陕西延长中煤榆林能源化工有限公司气化装置采用多元料浆加压气化工艺，3台气化炉（A炉、B炉、C炉）两开一备。针对2020年12月2日发生的C炉上升管与下降管间隙堵塞，对上升管与下降管间隙堵塞期间的异常现象进行描述，从原料煤煤质、气化灰水水质、氧煤比控制、下降管运行状况、气化炉激冷室液位等方面进行原因分析与排查，并提出气化炉上升管与下降管间隙堵塞的预防措施——改善灰水水质、控制适宜的氧煤比、控制适宜的激冷室液位、改造上升管与下降管间隙尺寸，以利多元料浆气化炉的长周期稳定运行。
［关键词］多元料浆气化炉；上升管与下降管间隙堵塞；异常现象；原因分析；预防措施
［中图分类号］TQ546 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）05-0022-04
0 引 言
陕西延长中煤榆林能源化工有限公司（简称榆林能化）气化装置采用多元料浆加压气化工艺，3台气化炉（简称A炉、B炉、C炉）两开一备，气化炉设计压力6.5 MPa、设计温度1 320 ℃。水煤浆与氧气经过工艺烧嘴充分混合雾化后进入气化炉，在气化炉燃烧室发生部分氧化反应，生成以CO、H2、CO2为主要成分的粗合成气，粗合成气和熔融态灰渣经均匀分布激冷水的激冷环后沿下降管进入激冷室水浴中；大部分的熔渣经冷却固化后落入激冷室底部，通过锁斗间歇排渣，少部分的细渣随激冷室底部的黑水排入灰水处理系统；粗合成气携带一部分细灰从下降管与导气管的环隙上升，出激冷室后去洗涤塔进一步除尘、降温。
多元料浆气化炉上升管与下降管的结构示意如图1。下降管的作用是将气化炉燃烧室出来的粗合成气经激冷环旋流水冷却后由下降管导入激冷室水浴降温、除灰，使粗合成气得到净化，同时使激冷室中的水汽化为饱和水蒸气，然后通过上升管折流以达到气液分离的目的，以防粗合成气带水。
2020年12月2日，C炉运行至80 d时出现气化炉压差波动、气化炉出口粗合成气温度上涨、托砖板温度大幅上涨、激冷室液位持续下降等现象，直接影响气化炉的平稳运行，为确保安全生产，决定对C炉作停炉处理。C炉停炉降温后，对其渣口砖、激冷环、上升管及下降管进行了检查，发现渣口砖磨损严重，下降管部分变形且有2处约8 cm×3 cm的穿孔，上升管和下降管间隙底部结渣严重，工艺气上升通道堵塞。以下对C炉运行过程中上升管与下降管间隙堵塞问题进行分析与探讨。
1 上升管与下降管间隙堵塞期间的异常现象
1.1 气化炉压差波动
多元料浆气化炉压差是其燃烧室压力与工艺气出口压力之差，它能直接反映出工艺气在气化炉内流动阻力的大小。正常运行时气化炉压差一般在0.050～0.065 kPa，但实际生产中随着C炉运行时间的延长，C炉压差不断波动，甚至涨至0.137 kPa，与此同时气化炉激冷室液位也出现了明显的波动（如图2）。
据气化炉操作经验，气化炉渣口变小、激冷室液位上升、上升管堵塞等均会引起气化炉压差波动。检查发现C炉渣口砖磨损严重，渣口变大，通常来说此种情况下气化炉压差不应该上涨；由图2可以看出，C炉工况出现波动的前期，气化炉压差随激冷室液位的上涨而上涨，之后在同样的激冷水量情况下，随着上升管与下降管间隙堵塞的加重，气化炉压差上涨明显。分析认为，随着上升管与下降管间隙堵塞，上升管通道越来越小，一部分工艺气不能从上升管通道出去，从而导致了气化炉压差上涨。
1.2 气化炉出口工艺气温度波动
C炉上升管与下降管间隙堵塞期间，其出口工艺气温度波动趋势如图3。可以看出，在上升管与下降管间隙堵塞前期，气化炉出口工艺气温度（TT009）在短时间内出现大幅上涨，最高涨至262 ℃，而当时C炉操作温度并不高，激冷水量也充足。
气化炉出口工艺气温度上涨一般有两个原因，一是气化炉激冷室液位偏低造成工艺气窜气，二是下降管烧穿造成大量工艺气未经冷却就从上升管出去了。虽然检查确认下降管壁上有两处穿孔，但从约8 cm×3 cm穿孔而出的工艺气汇合大量的饱和水蒸气后，并不会导致气化炉出口工艺气温度大幅上涨，出口工艺气温度不应该出现明显波动。由图3可以看出，C炉激冷室液位从82%降至51%的过程中，C炉出口工艺气温度出现上涨，且随着C炉激冷室液位的下降过程，出口工艺气温度呈明显上涨趋势，表明炉内出现了工艺气窜气现象。之后通过将C炉氧煤比由475 m3/m3降至460 m3/m3以及将激冷水量由400 m3/h增至450 m3/h，出口工艺气温度基本上稳定在了241～243 ℃。
1.3 托砖板温度持续上涨
C炉上升管与下降管间隙堵塞期间，其托砖板4个温度点（TT020/021/022/023）均大幅上涨，其中，TT022从正常时的253 ℃上涨至303 ℃。据气化炉操作经验，一般来说导致多元料浆气化炉托砖板温度高的原因主要有气化炉操作温度高、激冷水流量低、渣口砖冲刷严重或脱落、下降管严重烧穿、上升管堵塞等。但从C炉的实际运行情况来看，当时C炉的操作温度并不高，激冷水量也充足，故此两种原因可以排除；从C炉停炉后的检查情况来看，虽然下降管中上部及下部有两处烧穿，但情况并不严重，只会造成少量工艺气窜气，且窜出的高温气体与大量水蒸气汇合后，应该不会导致托砖板温度大幅上涨。综合分析认为，应该是上升管与下降管间隙底部发生了严重堵塞，使得没有水蒸气蒸发出来，窜出的高温气体不能与水蒸气汇合而冷却，高温气体沿着上升管上升，直接接触到托砖板，导致了托砖板温度大幅上涨。
1.4 气化炉激冷室液位波动
C炉上升管与下降管间隙堵塞期间，气化炉负荷恒定，激冷水量及排黑水量也基本稳定，但C炉激冷室液位却出现持续下降，最低降至17%（见图2）；而当时系统表现出洗涤塔补水量明显减小、洗涤塔排黑水不畅、排黑水流量波动频繁，据运行经验判断，此时的气化炉激冷室液位为假显示。一般来说，气化炉激冷室液位波动的主要原因如下。
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