朱紅進(jìn)　陳愛(ài)香

摘 要：本文主要介紹了灰水系統(tǒng)的工藝流程及其結(jié)垢的原因，分析了灰水分散劑對(duì)解決結(jié)垢這一問(wèn)題的效果，得出了灰水分散劑能夠有效地解決結(jié)垢這一問(wèn)題的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：灰水；結(jié)垢 ；分散劑

中圖分類號(hào)：TQ423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著工業(yè)的進(jìn)步，氣化爐應(yīng)用日益廣泛，在很多地方都會(huì)應(yīng)用到，但其依然存在著很多問(wèn)題，比如灰水系統(tǒng)結(jié)垢的問(wèn)題，而此問(wèn)題不僅會(huì)大大降低其工作效率，產(chǎn)生不必要的麻煩，而且有可能會(huì)造成一些安全事故，所以結(jié)垢是必須要解決的問(wèn)題。通常多數(shù)企業(yè)面對(duì)此問(wèn)題的一般解決方法是使用分散劑，其效果相對(duì)較好，但仍有改進(jìn)空間，基于此，筆者針對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行分析并提出相關(guān)思考。

1.灰水系統(tǒng)工藝流程

整個(gè)工藝過(guò)程主要分為4個(gè)部分，即黑水的閃蒸、黑水的沉降、灰水的混合和洗滌等。首先，碳洗塔底部的煤氣洗滌水和氣化爐激冷室底部的激冷水通過(guò)黑水管線進(jìn)入閃蒸系統(tǒng)，充分混合后，然后依次通過(guò)高壓閃蒸罐、低壓閃蒸罐、真空閃蒸罐等設(shè)備進(jìn)行閃蒸，以蒸出溶解在黑水中的酸性氣體CO2、H2S等。閃蒸完成后，將黑水進(jìn)行降溫，降溫處理后的黑水就會(huì)被送往沉降槽，加入絮凝劑，絮凝劑會(huì)使黑水中的灰渣、粉塵加速沉降，再經(jīng)由過(guò)濾器，過(guò)濾掉灰渣、粉塵等固體顆粒。再將沉降后澄清的灰水收集起來(lái)，經(jīng)過(guò)溢流堰到達(dá)灰水槽，為了防止灰水的結(jié)垢，使灰水中的固體顆粒穩(wěn)定的存在，會(huì)在灰水槽中加入分散劑。灰水經(jīng)過(guò)灰水泵到達(dá)脫氧槽，在脫氧槽與新鮮的水、低溫變換冷凝液混合，再通過(guò)高壓灰水泵送到碳洗塔去洗滌合成氣，最后由激冷水泵送到文丘里洗滌器和激冷環(huán)，再次洗滌，到鎖斗沖洗水儲(chǔ)槽里作為鎖斗沖洗水即為一次完整的流程。

2.灰水系統(tǒng)結(jié)垢原因分析

（1）在整個(gè)系統(tǒng)中，含有大量的碳酸氫鈣、碳酸氫鎂等物質(zhì)，這些物質(zhì)溶解到水中受熱后，又會(huì)產(chǎn)生碳酸鈣、碳酸鎂，而它們?cè)谒械娜芙舛榷紭O小，極容易結(jié)垢。在堿性環(huán)境下，碳酸鎂又極易發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氫氧化鎂，很容易在灰水槽中沉積結(jié)垢。

（2）在常溫下溶于水的鹽，隨著溫度的升高，在水中的溶解度越來(lái)越小，就會(huì)有固體析出，而這些固體就是結(jié)垢的基本原料。比如硫酸鈣，硅酸鈣等，它們?cè)跍囟容^高的情況下，其溶解度就會(huì)變小，就會(huì)慢慢析出。當(dāng)硫酸鈣在20℃時(shí)，在水中的溶解度為3000×10-6，而當(dāng)溫度到達(dá)100℃時(shí)，溶解度就變?yōu)?70×10-6。在工業(yè)上，很容易達(dá)到100℃，甚至更高的溫度，因此硫酸鈣是很容易析出的，析出的硫酸鈣容易結(jié)垢，影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（3）在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)有很多蒸發(fā)、高溫的環(huán)節(jié)，如在閃蒸罐、蒸發(fā)室中均會(huì)有液體的濃縮。而有些鹽的度大于其溶解度時(shí)，就會(huì)在水中析出。尤其是系統(tǒng)中多數(shù)液體中含有這樣的鹽，當(dāng)經(jīng)過(guò)高溫蒸發(fā)、濃縮之后，濃度大于了其溶解度，又會(huì)有固體析出，進(jìn)而結(jié)垢。

（4）含量極高的懸浮物，強(qiáng)大的壓力以及較高的溫度，都使得整個(gè)系統(tǒng)容易產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象，特別是懸浮物含量極高的未經(jīng)絮凝處理過(guò)的黑水區(qū)域。

3.阻垢分散劑在氣化爐灰水系統(tǒng)應(yīng)用

3.1作用機(jī)理

分散劑主要是通過(guò)化學(xué)的方式來(lái)防止灰水系統(tǒng)結(jié)垢的。將阻垢分散劑加入到灰水槽中， 通過(guò)攪拌或其他方式，使分散劑均勻分布到灰水中，阻垢分散劑就會(huì)被吸附到碳酸鈣微晶和其他懸浮物粒子的表面。這些吸附了阻垢分散劑的小晶體和懸浮物表面會(huì)形成雙電層，其改變了顆粒表面原來(lái)的電荷狀況。在靜電的作用下，顆粒相互排斥，顆粒不會(huì)聚集到一起，這樣就從根本上避免了顆粒碰撞后長(zhǎng)大沉積結(jié)垢，并將碳酸鈣微晶及懸浮物微粒穩(wěn)定分散在灰水中。

以溶液中的CaCO3為例，在一定的溫度和pH條件下，添加阻垢分散劑，使其能夠吸附在CaCO3的微晶上，改變其電荷分布狀態(tài)。這樣能夠有效地將活性生長(zhǎng)點(diǎn)降低，從而將單位體積溶液中CaCO3微晶上的有效表面積降低，阻止了CaCO3微晶的生長(zhǎng)，延長(zhǎng)了其誘導(dǎo)期。如圖1所示，原先落在結(jié)晶區(qū)的成份點(diǎn) A，在加入了阻垢劑后，其成份點(diǎn)依然落在A點(diǎn)。雖然從熱力學(xué)角度來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)不穩(wěn)定的體系，但由于延長(zhǎng)了的結(jié)晶誘導(dǎo)期，使其不在灰水槽中析出，達(dá)到防止結(jié)垢的目的。

3.2水質(zhì)檢測(cè)分析對(duì)比

從表1可知，隨著阻垢分散劑劑量的增加，阻垢效果更好，阻垢分散劑劑是能有效地抑制灰水系統(tǒng)結(jié)垢現(xiàn)象的。當(dāng)阻垢分散劑的劑量大于40 mg·L-1的時(shí)候，阻垢就能有很好的效果，阻垢率達(dá)到90%以上。加了阻垢分散劑的溶液與沒(méi)加的相比，加了分散劑的，結(jié)垢現(xiàn)象明顯少很多。但是要想阻垢率達(dá)到100%，還是有一定難度的，只能在一定程度上阻止結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生。

結(jié)論

阻垢分散劑的使用能夠很好地解決工業(yè)上灰水系統(tǒng)結(jié)垢的問(wèn)題，使裝置能夠更好的發(fā)揮其作用，節(jié)省成本。這一問(wèn)題的解決，為氣化爐的發(fā)展提供了更大的支持，也為工業(yè)的發(fā)展和人類的環(huán)境做出了巨大的貢獻(xiàn)。而現(xiàn)在出現(xiàn)的不含磷的配方，在效果上和含磷的分散阻垢沒(méi)有多大的區(qū)別，但不含磷的分散劑能夠更好的保護(hù)環(huán)境。在當(dāng)今社會(huì)，大家越來(lái)越重視保護(hù)環(huán)境，只有良好的環(huán)境才能使人類擁有更好的發(fā)展，因此對(duì)于這種環(huán)保型的產(chǎn)品，大家應(yīng)該越來(lái)越重視，不僅要研發(fā)出這種產(chǎn)品，還要降低其成本，積極推廣使用。

當(dāng)然，想要控制好灰水系統(tǒng)的結(jié)垢現(xiàn)象，不應(yīng)該只采用添加阻垢分散劑的方法，還應(yīng)該大力監(jiān)管，提高工藝水平，確保每一個(gè)環(huán)節(jié)的有序進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]康紅欣，王肇君，王堃，等.煤氣化系統(tǒng)黑水絮凝問(wèn)題研究[J].中氮肥，2014（5）：62-64.

[2]丁磊，曾慶宇.阻垢分散劑在氣化爐灰水系統(tǒng)應(yīng)用[J].煤化工，2012，40（1） ：49-50.

[3]孫洪恩. 煤氣化高硬度灰水系統(tǒng)阻垢分散劑的研究與進(jìn)展[J]. 廣東化工，2016，43（17）：137-137.

[4]劉政.氣化裝置灰水系統(tǒng)新型無(wú)磷分散阻垢劑應(yīng)用總結(jié)[J].大氮肥，2016，39（1）：62-64.endprint