影响气化炉水冷壁挂渣的4个主要因素
煤化工是洁净、高效利用煤炭的重要途径，它通过高温、高压的化学反应过程，将含碳原料转化成CO和H2，主 要应用于合成氨、甲醇、煤制氢、烯烃发电等领域。气化过程的核心是一个在高温、高压下发生化学反应的气化炉。 气化炉炉型有10余种，按原料形态可分为两大类:粉煤气化炉和水煤浆气化炉;按气化炉炉膛衬里结构可分为以壳牌(sh ell)为代表的水冷壁结构和以德士古(Texaco)为代表的耐火砖结构。
水冷壁挂渣的影响因素主要有以下4个方面：
1、熔点及煤灰组成
煤粉在气化炉内的高温高压下，一部分形成了CO、H2;另一部分形成灰分变成熔渣。煤灰分的熔点和黏度主要取 决于煤灰组成，煤灰中有硅酸盐、硫酸盐以及各种金属氧化物的混合物，如SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K 2O、Na2O、TiO2、SO3等，其典型值(w)如下:Al2O313%～21%，SiO230%～45%，Fe2O37%～11%，CaO3% ～15%，MgO2%～4%，K2O1%～3%，Na2O2%～9%;SiO2-Fe2O3-CaO-Al2O3共熔点1200℃;SiO2-CaO共熔点 1544℃;SiO2-Fe2O3-CaO共熔点1204℃;CaO-SiO2-Al2O3共熔点1553℃。 SiO2、Al2O3含量越高，煤灰熔点越高。Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O等有害含量越高，煤灰熔点越 低，黏度越小，越不利于挂渣。当煤灰熔点为1150～1300℃，煤灰熔渣黏度25～40Pa·s时，有利于挂渣。
2、操作温度
气化炉燃烧室操作温度与烧嘴氧煤比有直接的关系，也影响了水冷壁的热负荷、碳转化率、冷煤气效率等。随着 氧煤比的增大，燃烧反应放热量增加，使反应室炉温升高至1550℃以上，渣层变薄，水冷壁上的销钉和捣打料的损坏 将大大加剧，增加了水冷壁热损。随着氧煤比的减小，炉内熔渣流动性变差，渣层增厚，表面粗糙，容易引起气化炉 排渣口堵渣。根据气化炉运行经验，通过调节氧煤比，控制气化炉炉膛温度高于煤灰熔点150℃左右，这样可使渣层 光滑，气孔少，渣层结构致密牢固。
3、灰分
煤粉灰分含量过低时，无法在气化炉水冷壁上形成保护渣层，不利于炉壁的挂渣保护，从而影响气化炉使用寿 命。灰分含量过高时，少量碳的表面被灰分覆盖，气化剂与碳的接触面积减少，气化效率降低，能耗增加，灰渣对 炉内构件的冲刷磨损也就越快。煤中灰分(w)在12%～25%时，气化炉膜式水冷壁上形成5～7mm厚的动态渣层，有 效地维持气化炉温度，降低了煤耗和氧耗。
4、水冷壁耐火材料与熔渣的反应
刚开炉时，熔渣直接粘附在水冷壁耐火衬里表面。装置正常运行时，受炉温、煤质等因素的影响，煤灰熔渣的黏 度下降，气化炉水冷壁渣层变薄，随着温度的升高，熔渣渗透性增强，对水冷壁表面碳化硅捣打料的冲刷、磨蚀加 剧。 煤中硫是有害物质，高温下形成的H2S等能降低熔渣黏度，Fe与SO2在1170℃形成低共熔点物，严重侵蚀耐热 钢抓钉及水冷壁。 渣层的厚度减薄，水冷壁上熔渣直接和水冷壁的抓钉和耐火材料接触，发生严重的侵蚀，从而缩短其使用寿命。 CaO、SiO2与SiC、Al2O3、Cr2O3抗煤渣的侵蚀性相比，前者较差。Cr2O3在煤熔渣中的溶解度，润湿性较 差，从而延缓了Cr2O3在煤熔渣中的溶解。 Cr2O3材料溶解到煤渣中之后会增加煤熔渣的黏度，甚至可以在材料表面形成均匀的保护层，堵塞材料的气孔， 抑制熔渣渗透;而Cr2O3自身具有优良的抗渣侵蚀性能，可显著改善其抗熔渣侵蚀性。
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