马艳军，王超
［恒力石化（大连）炼化有限公司，辽宁 大连116318］
［摘 要］水煤浆气化炉堵渣问题一直是业内的一大难题，往往是由多种因素共同作用所致，原料煤煤质（如灰分、灰熔点及灰渣黏度）及其稳定性、运行参数（如气化炉温度调控不当、氧煤比失调、负荷波动大）、耐火材料的性能、排渣系统设计的合理性等方面的不足都可能引发堵渣现象。严格控制煤源、加强煤质分析与监测、优化配煤技术、精确控制气化炉温度、优化氧煤比调节以及稳定气化炉运行负荷，并选用优质耐火材料、改进排渣口设计、加强设备运行维护及管理等，都是减少水煤浆气化炉堵渣的重要应对措施。并通过某多喷嘴对置式水煤浆加压气化炉堵渣致下降管烧穿的实际案例，展示应对措施对改善气化炉堵渣问题的有效性。
［关键词］水煤浆气化炉；堵渣；原因分析；原料煤煤质；工艺因素；设备因素；应对措施；案例分析
［中图分类号］TQ564 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2025）02-0015-05
0 引 言
近年来水煤浆气化技术发展迅速，在技术层面，不断优化工艺流程，提高气化效率与能源利用率；应用方面，在大型煤化工项目中得到广泛应用，单套装置规模逐渐增大，运行稳定性不断提升。水煤浆气化技术在现代煤化工领域如煤制合成氨、煤制甲醇、煤制氢等行业发挥着重要作用，促进了能源化工行业的可持续发展。但水煤浆气化炉堵渣问题一直是业内的一大难题，严重影响了系统的稳定运行与经济效益。为此，分析与探讨水煤浆气化炉堵渣的原因及其应对措施，可为解决堵渣问题提供理论支持与实践指导。
1 水煤浆气化炉结构及气化流程简介
1.1 气化炉结构
水煤浆气化炉主要构件：① 工艺烧嘴，用于将水煤浆和氧气喷入气化炉内，使其充分混合并发生反应；② 燃烧室，是水煤浆与氧气进行气化反应的主要场所，内部衬有耐火材料；③ 激冷室，位于燃烧室下方，用于冷却和洗涤粗合成气，去除粗合成气中的杂质；④ 渣口，位于燃烧室最底部，用于将粗合成气及液态炉渣导入激冷室，进行粗合成气初步洗涤与炉渣激冷破碎；⑤ 下降管，连接燃烧室和激冷室，用于将粗合成气引入激冷室；⑥ 破泡条，位于激冷室内，用于破碎粗合成气中的气泡，分离其中的雾沫与携带的水分，提高冷却和洗涤效果；⑦ 静态破渣器，位于激冷室底部，用于炉渣自由下落时的一级破碎。
1.2 气化流程
原料煤破碎至一定粒度后与水及制浆添加剂在磨煤机内充分混合、研磨，形成均匀、稳定的水煤浆，先用低压煤浆泵送至煤浆储槽，再用高压煤浆泵（通常采用隔膜泵）输送至气化炉工艺烧嘴，水煤浆与氧气一起经烧嘴喷入气化炉内，在高温高压条件下进行部分氧化反应生成粗合成气；粗合成气经下降管进入激冷室中被冷却和洗涤后送出气化炉，经进一步净化后送至变换系统。
水煤浆气化炉内的气化反应过程复杂且迅速。首先，水煤浆与氧气通过烧嘴喷入炉内，利用煤部分氧化（燃烧）释放热量，温度维持在原料煤灰熔点以上，在1 300 ℃左右的高温条件下发生一系列化学反应，反应过程非常迅速，一般可在4～10 s内完成，包括煤的热解、燃烧和气化——热解产生煤气、焦油和半焦等，燃烧为气化反应提供热量，气化反应生成以CO、H2和CO2为主的粗合成气，以及少量的CH4、H2S等杂质气体。
2 水煤浆气化炉堵渣现象及危害
2.1 堵渣的典型现象
水煤浆气化炉正常生产时渣口压差（燃烧室与激冷室压差）一般在30～70 kPa，堵渣时渣口压差升至80～100 kPa，甚至超过200 kPa；正常生产时捞渣机电流一般在19.0～21.4 A，堵渣时由于排渣不畅，捞渣机电流低至16～17 A；正常生产时锁斗温度78～85 ℃，堵渣时锁斗温度低至40 ℃左右；粗合成气组分变化（通常CO含量升高、H2含量降低），气化炉出口粗合成气温度高报警。
2.2 堵渣的危害
水煤浆气化炉堵渣，首先，会导致生产中断，影响产品产量，降低生产效率；其次，增加设备检修成本和人工成本，耗费大量的时间和人力，堵渣严重时甚至会导致下降管烧穿及其他内件烧坏，不得不更换部件，大幅增加综合生产成本［1］；再者，堵渣会缩短设备的运行周期及气化炉的使用寿命。
3 水煤浆气化炉堵渣原因分析
3.1 原料煤煤质方面的因素
3.1.1 原料煤灰分
原料煤灰分对气化炉堵渣有显著影响。原料煤灰分过高，气化过程中会产生大量的灰渣，可能超出气化炉的排渣能力，导致渣在炉内积累，最终造成堵渣。原料煤灰分的组成也至关重要，若其中含有较多的高熔点矿物质，如硅、铝等氧化物，这些矿物质在高温下不易熔化，易形成坚硬的渣块，影响液态排渣；而一些低熔点的矿物质，在气化环境下可能形成黏性较大的熔渣，附着在炉壁或其他部位，逐渐积累导致堵渣。
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