只有合适的焦煤浆粒度分布才能获得理想的雾化效果，雾化效果好体现在能耗低、渣样分布均匀及发气量大。如果粗颗粒在焦煤浆中所占的比例过多，则氧气与焦煤浆接触面积较小，导致粗渣中残碳含量过高；同时，粗颗粒因重力作用在气化炉内停留时间相对较短，外加烧嘴处氧煤比不合适，导致烧嘴处容易超温。如果细颗粒在焦煤浆中所占比例过多，则氧气与焦煤浆接触面积较大，便于氧气与焦煤浆反应，可获得较高的气化效率；另一方面，细颗粒容易被水煤气夹带，导致未反应完全便离开气化炉，虽然气化反应时间较短，但是较低的系统压力会将此现象放大，即单位时间内离开气化炉内的细颗粒增多。因此，适宜的焦煤浆粒度分布有利于获得较高的气化效率。不同企业实际控制的煤浆粒度分布情况见表 1。

从烧嘴往下，细灰含量逐渐增大，细粒子越多则离开气化炉的细灰就越多。气化炉内存在一次反应区和二次反应区，一次反应区主要以生成二氧化碳为主，属于放热反应；水煤气的生成主要在二次反应区。一般一次反应区和二次反应区是特定的，烧嘴雾化效果差以及烧嘴物料不平衡均会改变反应区。焦煤浆中的石油焦反应活性低，很难着火，不利于气化反应，故一次反应区将大幅增加，即火焰变得更长；由于二次反应区空间减少，故渣中残碳含量升高。通过前期运行发现，在相同负荷下增加石油焦的掺烧比例，渣中残碳含量升高、渣量增多，也证明了这一点。正常情况下，气化炉靠近渣口处属于二次反应区的末端，而运行中该处温度波动大且低，证明二次反应剧烈。

因此，无论是从烧嘴雾化效果来说还是从细粒子对反应区的影响来说，均对渣中残碳含量升高起到了决定性作用。

在设计时，气化装置的气化炉、旋风分离器和水洗塔出口黑水含固质量分数分别为1.5%，1.5%和1.0%，实际水洗塔出口黑水中含固质量分数为2.31%。由于未对旋风分离器出口黑水含固量进行分析，通过现场取样对比，发现其值是水洗塔出口黑水含固量的1.5~2.0倍，即旋风分离器和水洗塔的除尘效果是较好的，水煤气中夹带的细灰不是因洗涤效果差所致。通过对旋分分离器混合器拆检发现，其结垢原因并不是因为系统的碱度和硬度过高所导致的碱性结垢。

中金石化公司气化装置结垢原因是系统带灰量较大，灰颗粒在流速较低处附着在管壁上形成集聚。由于未反应的残碳黏度较大，特别是在掺烧石油焦的情况下会增大灰颗粒在管道粘接的概率，导致管道结垢。对于水煤浆气化装置而言，气相是很少存在结垢现象的，主要原因在于气相流速较快。而对中金石化公司气化装置进行拆检发现，气相管道中有大量灰渣集聚，细灰在管壁上附着后形成参差不齐的漩涡，漩涡处流速低，运行周期越长，灰渣集聚越多。通过前期运行发现，掺烧石油焦比例增大后，混合器压差以1.5 kPa/d的速率增加。

通过对混合器处积灰的残碳含量进行分析，其质量分数为86%(也可以通过对混合器积灰采样作进一步的元素分析，因为煤中灰分在各个部位有不同的分布)。这就说明没有雾化或者大部分没有雾化反应的焦煤浆细颗粒与燃烧后的细灰粒度接近或更细，从而造成夹带。该处集聚的并不是质量相对较轻的细灰，而是燃烧不完全的残碳。由于粒度过小，燃烧后的煤颗粒不容易团聚形成较大的灰颗粒形成沉淀，所以导致黑水中含固量升高。残碳含量高的细灰很难进行沉降分离，在水中处于悬浮状态，由于黑水循环泵的进口高于水洗塔的黑水出口，这相当于水洗塔内的细灰又返回至气化炉内。目前气化装置负荷较低，如果运行负荷达到100%，采用粒度分布过细的焦煤浆将会造成气化炉带水，即气化炉的液位会逐渐下降，后期会导致气化炉的液位难以控制。气化炉液位过低将导致气化炉激冷室的黑水浓度增大，单位时间内带出气化炉的细灰会增加很多。由于黑水是返回利用的，所以气化炉内的黑水水质越来越差，最终会因气化炉带水而造成系统停车。

碳转化率偏低，从气化炉燃烧室排出的渣中可燃物含量高，造成水系统中含有较多的细煤颗粒；由于煤本身具有黏性，黑水黏度增大，在管道内流速过低，加重了管道内壁的结垢。过多的细粒子燃烧后形成的超细灰也更多，对于旋风分离器来说，水煤气中夹带的超细灰是无法脱除的，加剧了水煤气带灰。

系统水质的控制是一个长线工作，控制好水质须从源头上解决问题。过多的细粒子在积灰的过程中相当于起“源”的作用，在石油焦掺烧比例较大时，细粒子会集聚在管壁上，长此以往，积灰速率会成倍增大，从而制约装置运行。因此，如果不调整焦煤浆的粒度分布，气化装置很难实现长周期稳定运行。

利用停车机会，通过多方面的努力，彻底解决了焦煤浆质量差的问题：①加强对原料煤的认识，将原有特低灰煤种改为水煤浆气化装置最常用的烟煤；②控制好原料煤与石油焦的掺烧比例，并由专人负责，严禁私自变更原料煤与石油焦的掺烧比例；③优化焦煤浆的粒度分布，使其符合工艺包的要求，同时建立相应的处罚机制。

通过采取相应的措施，基本上解决了焦煤浆质量差导致的渣中残碳含量高以及系统水质差的问题。