五環(huán)爐煤氣化裝置黑水處理系統(tǒng)問題分析

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五環(huán)爐煤氣化裝置黑水處理系統(tǒng)問題分析

五環(huán)爐煤氣化裝置黑水處理系統(tǒng)問題分析；寧哲紀林朋潘福生趙艷玲；（洛陽永龍能化有限公司，河南洛陽471100）；摘要：介紹了五環(huán)爐煤氣化裝置黑水處理系統(tǒng)的工藝流；關(guān)鍵詞：五環(huán)爐；黑水處理；角閥振動；內(nèi)襯脫落；黑；新型WHG（五環(huán)爐）煤氣化裝置是具有國內(nèi)自主知識；黑水處理系統(tǒng)是五環(huán)爐煤氣化工藝中不可缺少的重要組；

1、黑水處理系統(tǒng)工藝流程；
1.1三級閃蒸工藝；來自

五環(huán)爐煤氣化裝置黑水處理系統(tǒng)問題分析

寧哲 紀林朋 潘福生 趙艷玲

（洛陽永龍能化有限公司，河南 洛陽 471100）

摘 要：介紹了五環(huán)爐煤氣化裝置黑水處理系統(tǒng)的工藝流程,分析了黑水處理系統(tǒng)出現(xiàn)的角閥振動、內(nèi)襯脫落、灰水水質(zhì)和系統(tǒng)波動問題；提出了相應(yīng)的處理措施。

關(guān)鍵詞：五環(huán)爐；黑水處理；角閥振動；內(nèi)襯脫落；黑水水質(zhì)，系統(tǒng)波動。

新型WHG（五環(huán)爐）煤氣化裝置是具有國內(nèi)自主知識產(chǎn)權(quán)的煤氣化工藝，其特點是采用干煤粉進料、液態(tài)排渣。設(shè)計碳轉(zhuǎn)化率高于98%，粗合成氣（干氣）有效成分（CO+H2)可達87%。

黑水處理系統(tǒng)是五環(huán)爐煤氣化工藝中不可缺少的重要組成部分，目的是處理來自氣化、濕洗以及除渣系統(tǒng)排放的洗滌水。某年產(chǎn)20萬噸乙二醇項目引進此新裝置、新技術(shù)，在多次試車過程中，發(fā)現(xiàn)黑水處理系統(tǒng)存在一些問題，筆者對典型問題進行分析，并提出相應(yīng)的處理措施。

1、黑水處理系統(tǒng)工藝流程

1.1三級閃蒸工藝

來自氣化和濕洗系統(tǒng)的含灰排放水進入中壓閃蒸罐，經(jīng)過一級閃蒸，閃蒸氣從罐頂排出，經(jīng)減濕器與循環(huán)灰水換熱，減濕后的閃蒸氣再經(jīng)過中壓氣液分液罐，在重力的作用下，在中壓氣液分液罐進行分離，氣體部分（含CO，H2，H2S，NH3等有毒氣體）進入界外硫回收裝置或去火炬處理，液體部分進入除氧器再利用；含固體黑水從中壓閃蒸罐底部排出后進入低壓閃蒸罐經(jīng)過二次閃蒸后，頂部低壓閃蒸氣去除氧器回收熱量，底部含固體黑水與來自除渣系統(tǒng)的渣水分別進入真空閃蒸罐進行真空閃蒸，閃蒸的氣體在經(jīng)過真空閃蒸汽冷卻器降溫為氣液混合物，氣體隨真空泵抽氣一起排出，液體部分經(jīng)真空閃蒸冷凝液泵加壓后進入除氧器。

從真空閃蒸罐底部排出的液體經(jīng)過真空閃蒸罐水冷卻器降溫進入澄清槽。

1.2澄清與固液分離工藝

在澄清槽入口段加入絮凝劑，使水中細小固體顆粒在重力作用下聚集沉降，澄清后清液溢流進入灰水槽。底部泥漿進入灰漿貯槽再次提濃，再經(jīng)灰漿槽底流泵送到真空帶式過濾機過濾，用過濾機真空泵抽真空，濾液經(jīng)收集后用濾液泵送回澄清槽，固體以濾餅的形式排出界外，液體除一部分為了防止氯離子等物質(zhì)的累積排到水處理系統(tǒng)外，其它澄清水（固含量<100ppm）經(jīng)低壓灰水泵加壓后送入除氧器，除氧后的黑水經(jīng)過除氧水泵送到減濕器和中壓閃蒸罐中進一步回收熱量，最后注入濕洗塔循環(huán)使用。黑水處理系統(tǒng)工藝流程圖見圖1。

2、黑水角閥振動及內(nèi)襯脫落問題

2.1工作原理

本裝置黑水角閥分別用在中壓閃蒸罐、低壓閃蒸罐和真空閃蒸罐上，主要作用是將來自前系統(tǒng)的高壓黑水進行節(jié)流減壓，送入低壓設(shè)備，從而將黑水中的酸性氣體閃蒸出來。同時，黑水角閥下部設(shè)置緩沖罐，用以減緩高壓黑水與閃蒸氣對閃蒸罐的沖擊。

2.2出現(xiàn)問題

裝置自原始試車以來，黑水處理系統(tǒng)運行1個月，黑水角閥及緩沖罐一直出現(xiàn)較大的振動，停車期間對罐體檢查時發(fā)現(xiàn)，角閥緩沖罐內(nèi)襯陶瓷碎裂、脫落，碎片進入閃蒸罐并堆積在底部。同時，部分陶瓷碎片進入真空閃蒸罐底部的機泵過濾器處，堵塞過濾器，影響機泵正常運行。

由于內(nèi)襯的脫落，含有大量固體顆粒的黑水直接對角閥緩沖罐進行沖刷和磨損，問題若不及時解決，緩沖罐將會出現(xiàn)磨穿和泄漏現(xiàn)象，影響整個黑水系統(tǒng)的正常運行。

2.3原因分析

（1）黑水角閥前后壓差大，中壓閃蒸罐設(shè)定壓力為0.6MPa，而氣化爐壓力為3.7MPa，壓差達到3.0MPa以上，節(jié)流減壓瞬間，大量黑水瞬間汽化膨脹，對角閥及緩沖罐產(chǎn)生了極大的沖擊作用。

（2）角閥緩沖罐直接放置在框架地面上，未安裝減震裝置。

（3）陶瓷內(nèi)襯耐磨性好，但抗沖擊力差，易碎，易脫落，不適合用在振動和沖擊力大的位置。

（4）黑水系統(tǒng)開停車過程中工況波動大，黑水角閥存在大幅度開關(guān)現(xiàn)象。

2.4處理措施

（1）規(guī)范操作規(guī)程，精心操作，保證工況穩(wěn)定，避免黑水角閥大幅開關(guān)。

（2）角閥緩沖罐下部安裝減震裝置，減輕振動。

（3）經(jīng)過設(shè)計院與專家重新評估和討論，將內(nèi)襯層由原來的陶瓷內(nèi)襯改為Cr20耐磨鑄鋼堆焊作為襯里，Cr20耐磨鑄剛抗沖擊性好，適用于振動較大的設(shè)備管線上。

（4）定期在停車后對角閥內(nèi)襯及罐體進行檢查，發(fā)現(xiàn)隱患及時處理。

3、黑水處理系統(tǒng)水質(zhì)問題

3.1工作原理

來自前系統(tǒng)的黑水經(jīng)過三級閃蒸將其中的H2S、NH3、HCN等有害氣體分離并

送至硫回收工序；經(jīng)熱量回收利用后的黑水被送至澄清槽，同時加入絮凝劑，使其固體懸浮物濃縮、聚集、自然沉淀，沉降至澄清槽底部，形成液固分離，干凈的水從澄清槽外側(cè)溢出，流入灰水槽，再經(jīng)泵打至濕洗和除渣系統(tǒng)使用。底部出

來的灰漿繼續(xù)濃縮，最后通過真空吸附形成濾餅，排向界外。

3.2存在問題

試車過程中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過黑水處理系統(tǒng)處理后的灰水水質(zhì)較差，固含量、電導(dǎo)率等各項指標均未達到設(shè)計要求，停車檢查發(fā)現(xiàn)，黑水處理系統(tǒng)各罐內(nèi)部均有不同程度的煤泥淤積現(xiàn)象。水質(zhì)問題如果不得到有效解決，會引起管道和設(shè)備結(jié)垢堵塞，同時，部分灰水直接用到濕洗塔洗滌粗合成氣，微小固體顆粒會隨合成氣進入變換工序，附著在變換裝置觸媒上，影響觸媒的活性。

3.3原因分析

（1）氣化爐工況波動大，合成氣中夾帶的煤灰、渣粒、煤粉等固體顆粒多，導(dǎo)致洗滌水中固體顆粒多，不能及時、完全處理。

（2）洗滌水量大，超過設(shè)計負荷，水中固體顆粒在澄清槽中沒有足夠時間進行沉降，導(dǎo)致灰水中含量超標。

（3）絮凝劑添加量不合適，絮凝效果較差。原因在于絮凝劑添加量不足時，一些相對剩余的固懸物顆粒不能被吸附形成大顆粒沉降：絮凝劑過量時，固懸物顆粒量相對不足，也不能形成大絮團沉降。

3.4處理措施

（1）穩(wěn)定氣化爐工況，保證氣化入爐煤煤質(zhì)穩(wěn)定，減少合成氣中夾帶固體顆粒量。

（2）控制水聯(lián)運負荷，保證洗滌水量在設(shè)計范圍之內(nèi)，保證固體顆粒在澄清槽內(nèi)有效沉降。

（3）開車時聯(lián)系絮凝劑廠家到廠重新試驗絮凝劑添加量及絮凝劑成分，保證絮凝劑起到效果。

（4）定期在停車后對各罐內(nèi)部進行檢查，及時清理內(nèi)部淤泥。

4、開車初期系統(tǒng)大幅波動問題

4.1出現(xiàn)問題

黑水處理系統(tǒng)在氣化爐投煤點火之前，系統(tǒng)水聯(lián)運穩(wěn)定，各罐體液位和壓力可以正常控制，但當氣化爐投煤，四個煤燒嘴逐步運行之后，隨著氣化爐壓力和溫度的突然提高，激冷罐和濕洗塔液位出現(xiàn)大幅度升高的問題，系統(tǒng)水平衡被破壞，三級閃蒸罐角閥出現(xiàn)大幅度開關(guān)現(xiàn)象，液位忽高忽低，最終導(dǎo)致整個黑水處

理系統(tǒng)出現(xiàn)了工況大幅度波動的問題。

4.2原因分析

（1）激冷罐和濕洗塔在氣化爐投煤后開始接收大量粗合成氣，溫度、壓力及系統(tǒng)流場發(fā)生極大變化，需要及時進行調(diào)整，否則液位會大幅度波動。

（2）三級閃蒸系統(tǒng)獨立運行時，進水和出水十分穩(wěn)定，各罐進出水調(diào)節(jié)閥全部投自動或者串級進行自動控制，但是氣化爐投煤后，由于前系統(tǒng)工況已經(jīng)發(fā)生變化，之前的自動或串級控制需要及時進行調(diào)整，否則會出現(xiàn)液位大幅波動現(xiàn)象。

（3）試車初期，操作工經(jīng)驗不足，對工況出現(xiàn)的問題預(yù)判不及時，未能做出正確和及時的調(diào)整，導(dǎo)致工況波動大。

4.3處理措施

（1）氣化爐投煤點火前，保持激冷罐和濕洗塔低液位運行，投煤后，逐步提升至正常液位。

（2）三級閃蒸系統(tǒng)在氣化爐投煤時，控制進出水的調(diào)節(jié)閥全部打手動控制，同時，三級閃蒸罐液位保持低液位運行，投煤后，逐步提升至正常液位，工況穩(wěn)定后，將調(diào)節(jié)閥逐步投自動或串級控制。

（3）制定詳細操作規(guī)程，操作工精心操作，發(fā)現(xiàn)問題及時匯報和調(diào)整，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

5、結(jié)語

筆者從生產(chǎn)實際出發(fā)，對五環(huán)爐黑水系統(tǒng)運行時出現(xiàn)的問題進行了分析，并提出了相應(yīng)解決措施。五環(huán)爐為新型煤氣化裝置，筆者以為只要嚴格控制各項工藝控制指標，精心操作，不斷積累經(jīng)驗，根據(jù)實際運行情況不斷優(yōu)化改進措施，定能實現(xiàn)裝置的長周期穩(wěn)定運行。