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新型气化炉装置渣水处理系统问题分析

发表时间：2020/11/9 来源：《基层建设》2020年第21期作者：张茂森

[导读] 摘要：近些年，随着我国科学技术的不断进步，带动了各个领域的发展。

        身份证号码：15272219880317xxxx
        内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司内蒙古自治区赤峰市 025350
        摘要：近些年，随着我国科学技术的不断进步，带动了各个领域的发展。结合新型气化炉装置渣水处理系统工艺流程介绍以及问题与原因剖析，科学制定解决方案，有效改善新型气化炉装置渣水处理系统问题，保证渣水处理系统运行正常。
        关键词：气化炉装置；渣水处理系统；输送系统；黑水蒸发
        引言
        煤浆气化是以煤为原料，高温、高压条件下在气化炉内和纯氧发生氧化反应生成粗合成气的工艺过程。主要由煤浆制备、气化及洗涤、渣水处理、黑水闪蒸、黑水沉降等工序组成。设备和管道布置是否合理，将会影响装置的安全运行。本文以三开两备、单台投煤量3000t/h气化炉的气化装置为例，论述寒冷地区水煤浆气化装置布置要求和管道设计注意事项。
        1工艺流程简介
        由气化炉及煤气初步净化系统来的含渣黑水分别经减压后进入渣水处理系统，首先进入蒸发热水塔蒸发室。蒸发室产生的蒸汽进入热水室与循环灰水直接接触换热，使灰水得到最大程度的升温。蒸发室底部固渣含量得到提高的液相产物再进行真空闪蒸，进一步降低含渣黑水温度并浓缩含渣水，将酸性气体完全解吸。闪蒸气排放到火炬中燃烧，浓缩后的黑水进入沉降系统中分离，较干净的灰水溢流到灰水槽中重新返回系统利用，而高浓度的黑水送压滤装置，压滤后产生的渣饼外送运走。
        2运行期间的问题剖析
        2.1输送系统堵塞问题
        输送阶段也会出现堵塞现象，主要集中在旋风分离器管路位置。一旦管道堵塞，热水塔受到影响出现满液情况，火炬管道中会融入大量防控粗水煤气，并且这些煤气均带水。如此一来质量必然下降，甲醇接气时间也会受到明显影响，整个渣水处理系统的制造成本会不断增加。不仅如此，闪蒸塔罐液位排放受到影响，现场清理难度增加，设备检修更加复杂。甚至在垢片清理期间，澄清槽中也会出现大量垢片，渣浆泵不管是入口还是叶轮均会造成堵塞。
        2.2蒸发热水塔填料层结垢、超压
        甚至带水蒸发热水塔是第1级闪蒸设备，设计工作压力为0.43MPa，分为上塔热水室和下塔蒸发室两段结构，其中热水室与高温热水储罐相连，为煤气初步净化系统提供洗涤水。热水室中有6m高的填料层，内装50mm×17mm×0.7mm的QH-1不锈钢扁环。水系统中的热量交换、回收是在热水室中完成的，即低压灰水、低温变换冷凝液与从蒸发室出来的高温闪蒸气（设计温度为221℃）在填料层中直接接触换热，升温后的高温热水去洗涤粗水煤气。
        随着运行时间的延长，特别是水质波动频繁，指标不合格时，废水容易在填料上结垢、积灰，使蒸发室出来的高温蒸汽穿过填料层的流通面积变小，换热不完全，造成蒸发室、热水室上下压差变大，严重时下塔蒸发室压力会超出其设计压力，给设备运行带来安全隐患，并会因流通面积变得过小使高温闪蒸气流速变大而形成雾沫夹带，将填料层上方分布器中的低压灰水、低温变换冷凝液直接带到闪蒸气火炬管线和闪蒸气分离罐中，即所谓的“闪蒸带水”，导致的后果是：①高温热水储罐液位迅速下降，洗涤粗水煤气的高温热水流量急剧降低，并直接影响水洗塔液位和气化炉激冷水流量；②高速闪蒸气气流将热水室顶部的丝网除沫器局部吹翻，同时将大量的不锈钢扁环带到闪蒸气管线中，堵塞换热器，并有可能造成阀门关不死。

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        3处理有效措施
        3.1优化升级渣水处理系统中的输送系统
        新型气化炉装置渣水处理系统中，输送系统至关重要。尤其是循环特性强化，输煤系统必须及时升级，如此才能满足新型气化炉装置渣水处理系统运行需要。结合渣水处理系统的优化，煤气细渣进入到处理系统中，必须由专门输送系统输送完成，将其及时投入到处理装置予以处理。输送系统是气化炉装置渣水处理系统最关键的辅助系统，输送系统运行直接影响到气化炉装置渣水处理系统的运行。入炉方式、位置等都会影响到气化炉装置的运行效率。尤其是汽化细渣输送期间，为了保证输送系统与渣水处理系统衔接及时到位，主要选择两种输送形式，其一为螺旋输送、其二为水平皮带输送。螺旋输送系统，主要包括电机驱动装置、悬吊轴承以及壳体、转动轴，除此之外螺旋叶片必不可少。悬吊轴承主要通过转动轴作为基本支撑，在驱动装置的作用下完成驱动运行。转动轴运行期间，受到重力影响，螺旋叶片会呈现出滑动移动，及时将处理材料运输至渣水处理系统。这种输送系统在实际运行中，具有结构间接、多样化输送以及不占用过多空间等优势。并且能够灵活装卸处理材料。当前实际应用中也存在一些不足，首先是整体上存在比较大的摩擦，尤其是槽体以及螺旋叶片，必须及时对叶片进行更换，频繁维修输送槽体等。不利于长距离运输，受到空间以及密度等的影响，布置难度较大，密封性同样不够理想。一旦不能及时将处理材料及时输送或者有效整理，就会造成管道堵塞现象。
        水平皮带输送系统，组成元件包括输送带、张紧装置、进料与卸料装置、托辊以及主动与张紧滚筒。主动滚筒的运行，必须由机架进行有效支撑，并且在电机减速的影响下开始快速运行。处理材料受到重力作用，及时置落于皮带上，在主动滚筒的作用下，迅速转移到出料口位置，随即进行卸料处理。整体上输送力比螺旋输送系统打，并且输送距离拉长。但是相较于螺旋输送系统安装成本高出很多，并且很多位置极易磨损，保养费用增加。尤其是滚动轴承消耗极大，输送过程中密封难度大，经常出现粉尘飞扬现象。
        3.2严格控制灰水的工艺指标，保持水质稳定
        气化装置正常运行时，煤质和水质是两大关键因素，水质又是随着煤质的变化而波动的。水质的工艺指标有：pH，碱度，Cl-、Ca2+浓度，浊度（或悬浮物含量），电导率等。这些指标是相互影响、相互关联的。通常重视的是pH、碱度、Ca2+浓度，因为这3者跟灰水结垢的程度有直接的关系，但是Cl-浓度、悬浮物浓度的影响也不容忽视。Cl-浓度高，在高温高压环境中会对设备（特别是不锈钢）将产生较强的应力腐蚀。灰水固悬物浓度的高低直接影响灰、黑水系统的阻垢及分散效果。如果灰水固悬物浓度高，由于固悬物对阻垢分散剂的吸附，会增加药剂的消耗，诱发灰水中碳酸钙等垢片的结晶，增加固悬物在管道、设备中的沉积几率。控制灰水中的pH、碱度、Cl-及Ca2+浓度、电导率等指标一般是通过控制灰水去污水处理站的排放量，同时对水系统补加脱盐水或一次水进行置换的方式来平衡控制的。控制灰水浊度要选择合适的絮凝剂，根据煤种的变化，及时调整配药量和选择适当类型的絮凝剂。絮凝剂的类型是与原料煤种相匹配的，当煤种发生变化时，及时对黑水采样做试验，选择出合适的絮凝剂型号和配药比例及加药量。絮凝剂使用有一个最佳使用量。低于最佳量时，絮凝效果与使用量成正比；高于最佳使用量时，絮凝效果反而降低。原因在于絮凝剂用量不足时，一些相对剩余的固悬物颗粒不能被吸附形成大颗粒沉降；絮凝剂过量时，固悬物颗粒量相对不足，也不能形成大絮团沉降。
        同时，要重视黑渣水压滤系统的运行情况。黑渣水过滤效果不好及处理量不够，会导致滤液夹带颗粒返回磨机和澄清槽中的灰渣聚集，不仅加重澄清槽搅拌器的运行负荷，也会直接影响灰水的浊度。
        结语
        综上所述，新型气化炉装置渣水处理系统作为煤化企业渣水处理的重要组成，在实际应用中存在一些需要完善的问题。尤其是蒸发热水塔、黑水闪蒸管道问题，通过详细分析了解到出现问题的原因，针对性的解决渣水系统中的不足。科学选择适合的输送系统，提高气化炉装置渣水处理系统运行效率。
        参考文献：
        [1]许敬刚，王勋涛.新型气化炉装置渣水处理系统问题探讨［J］．全国煤气化技术通讯，2008（2）：31－32.
        [2]于广锁.多喷嘴对置式水煤浆气化技术[J].现代化工，2004，24（10）：46-49.