最新五环炉煤气化装置黑水处理系统问题分析演示教学

五环炉煤气化装置黑水处理系统问题分析宁哲纪林朋潘福生赵艳玲（洛阳永龙能化有限公司，河南洛阳471100）摘要：介绍了五环炉煤气化装置黑水处理系统的工艺流程,分析了黑水处理系统出现的角阀振动、内衬脱落、灰水水质和系统波动问题；提出了相应的处理措施。

关键词：五环炉；黑水处理；角阀振动；内衬脱落；黑水水质，系统波动。

新型WHG（五环炉）煤气化装置是具有国内自主知识产权的煤气化工艺，其特点是采用干煤粉进料、液态排渣。

设计碳转化率高于98%，粗合成气（干气）有效成分（CO+H)可达87%。

2黑水处理系统是五环炉煤气化工艺中不可缺少的重要组成部分，目的是处理来自气化、湿洗以及除渣系统排放的洗涤水。

某年产20万吨乙二醇项目引进此新装置、新技术，在多次试车过程中，发现黑水处理系统存在一些问题，笔者对典型问题进行分析，并提出相应的处理措施。

1、黑水处理系统工艺流程1.1三级闪蒸工艺来自气化和湿洗系统的含灰排放水进入中压闪蒸罐，经过一级闪蒸，闪蒸气从罐顶排出，经减湿器与循环灰水换热，减湿后的闪蒸气再经过中压气液分液罐，在重力的作用下，在中压气液分液罐进行分离，气体部分（含CO，H2，H2S，NH3等有毒气体）进入界外硫回收装置或去火炬处理，液体部分进入除氧器再利用；含固体黑水从中压闪蒸罐底部排出后进入低压闪蒸罐经过二次闪蒸后，顶部低压闪蒸气去除氧器回收热量，底部含固体黑水与来自除渣系统的渣水分别进入真空闪蒸罐进行真空闪蒸，闪蒸的气体在经过真空闪蒸汽冷却器降温为气液混合物，气体随真空泵抽气一起排出，液体部分经真空闪蒸冷凝液泵加压后进入除氧器。

从真空闪蒸罐底部排出的液体经过真空闪蒸罐水冷却器降温进入澄清槽。

1.2澄清与固液分离工艺在澄清槽入口段加入絮凝剂，使水中细小固体颗粒在重力作用下聚集沉降，澄清后清液溢流进入灰水槽。

底部泥浆进入灰浆贮槽再次提浓，再经灰浆槽底流泵送到真空带式过滤机过滤，用过滤机真空泵抽真空，滤液经收集后用滤液泵送回澄清槽，固体以滤饼的形式排出界外，液体除一部分为了防止氯离子等物质的累积排到水处理系统外，其它澄清水（固含量<100ppm）经低压灰水泵加压后送入除氧器，除氧后的黑水经过除氧水泵送到减湿器和中压闪蒸罐中进一步回收热量，最后注入湿洗塔循环使用。

多喷嘴水煤浆加压气化装置黑水沉降系统的絮凝剂选择与使用兖矿国泰化工有限公司多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术是当前煤气化领域发展较快的新型煤气化技术，采用水煤浆进料，具有处理煤量大、煤种适用广泛、有效气成分高、碳转化率高、初步净化彻底、系统压降小，开停车方便等优点。

兖矿国泰化工有限公司的多喷嘴对置式新型水煤浆加压气化装置是我国第一套具有完全自主知识产权的国家“863” 重点推广项目。

并且整个国泰装置是以大型煤气化技术为中心的IGCC联产甲醇、醋酸示范装置，整个装置与2005年 10月17日一次投料成功并打通全部流程生产出合格甲醇。

同年12月通过了“863”项目验收，2006年达到了设计生产能力。

气化装置的水系统是保障新型气化炉稳定运行的重要环节，而灰水固悬物又是影响水系统稳定运行的重要指标之一，灰水固悬物含量的高低直接影响灰水系统的阻垢、分散效果。

这些固悬物的存在不仅能诱发碳酸钙垢的形成．还能吸附阻垢分散剂，从而降低阻垢分散剂的活性，增加药剂的消耗，增加了固悬物在管道、设备中的沉积几率。

实践证明合适的絮凝剂选择及正确的添加量能够将灰水固悬物控制在较低的水平，降低水系统的阻垢难度，从而降低水质处理的总药剂成本。

新型气化炉工艺简图 1-旋风分离器；2-管道混合器；3-多喷嘴对置式气化炉；4-锁斗； 5-水洗塔；6-蒸发热水塔；7-真空闪蒸器；8-澄清槽；9-灰水槽1 实验：： 1．1 仪器和药剂• • • 仪器：7230分光光度计，搅拌器，DH-201恒温干燥箱。

絮凝剂：非离子型、阳离子型和阴离子型。

合成高分子絮凝剂，聚丙烯酰胺（PAM）。

实验用高分子絮凝剂主要性能表编号类型名称分子量（万）离子度状态产地 1 阴离子型 TS-A2 〉1500 〉1000 弱干粉天津水院天津水院 2 TS —C3 〉1000 中等强干粉 3 阳离子型 TS —C5 〉1000 干粉天津水院 4 TS —C8 〉800 极强干粉天津水院 5 非离子型 TS-F1 - 干粉天津水院1．2 实验条件：黑水碱度：4—10 mmol/L；Ca2+： 300 mg/l；悬浮物：3000 mg/L；pH值： 8.4；温度：80℃。

煤气化水系统运行问题分析和优化措施摘要：水煤浆气化水系统作为水煤气化装置的重要组成部分，具有洁净高效的优势，尤其是在我国能源资源短缺的背景下，对大力提升煤炭资源利用率起到至关重要的作用。

其中水煤浆气化技术在不断应用中更加成熟，工艺流程相对而言比较简单，很大程度上降低了投资成本，同时具有较高的安全性，由此水煤浆气化技术在我国化工行业得到广泛运用。

但是在实际应用过程中，还存在一些不足，比如灰水系统水质差会造成系统机泵内部及其进出口管路结垢，泵能力下降；会导致激冷水管线和激冷环严重结垢、激冷水流量下降，影响激冷环和下降管使用寿命，从而影响系统的长周期运行。

给系统稳定运行带来较大难题，需要技术人员结合水煤浆气化装置实际运行情况，深入分析灰水系统的工艺流程以及灰水特性等，掌握灰水系统经常出现结垢的部位，及时采取有效措施以有效提升水质，为水煤浆气化装置的稳定运行提供重要保障。

文章主要围绕煤气化水系统运行问题分析和优化措施展开讨论，希望为更多专业人士提供有效建议。

关键词：煤气化；灰水系统；问题；优化措施引言煤气化工行业是我国经济发展的重要支柱之一，同时与人们生活密切相关。

煤气化工行业的稳定发展，决定性因素则是煤气化装置，该装置具有极高的专业性，需要资深技术人员充分掌握其内部结构和工作原理，同时结合煤气化设备的生产需要，确保其稳定的工作环境，减少外在因素的影响，促使煤气化装备的正常运行。

同时要求技术人员针对该设置水系统运行过程深入研究，科学合理解决煤气化水系统运行过程中存在灰水结垢问题，有效提升灰水水质，从根本上保证水煤浆气化装置的生产效率，为企业赢得更多经济收益，促使煤气化行业发展不断拓展新领域，真正实现低损耗、高节能、高效率的生产模式一、灰水系统介绍水煤浆气化系统中的灰水系统与普通工业循环冷却水完全不同，具有高温、高压以及高悬浮物的特性，该系统主要将煤料中的二氧化硫、三氧化铁等物质在水煤浆装置中充分燃烧后，随着煤气洗涤水进入到黑水中，经过絮凝处理后使灰水中的悬浮浓度处于合理范围值内；同时由于系统水温较高，经过闪蒸系统降温，使黑水温度由高温240℃降低到70℃，水温产生大幅度变动。

水煤浆气化装置中黑水调节阀损坏原因分析与改进方案梁安，陈翠(陕西奥维乾元化工有限公司，陕西府谷719400)摘要:针对水煤浆气化装置中的黑水调节阀的实际使用情况，从阀门的腐蚀、冲蚀、气蚀、阀芯脱落等方面分析了该阀门的损坏原因，并且从材料选择、阀门结构、工艺操作、阀内件连接形式等方面提出了技改方案％关键词:水煤浆气化；黑水；角阀；腐蚀;技改中图分类号:TQ545文献标识码：B文章编号：1000-0682(2020)04-0096-04Analysis of reasons and technical renovation for damage of black water control valve in the water一coal slurry gasiOcation deviccLINNG An,CHEN Cut(Shaanxi Ao Wei Qian Yuan Chemical Co.,Lid.,Shaanxi Fugu719400,China)Abstract：In view of the actual use of black water control w I w in the water-coal slurry gasification process,this paper analyzes the damage reasons of the w I w from the aspects of corrosion,erosion,cavi­tation erosion and wde plug shed,and puts fosard the technical renovation tom the aspects of material selection,wde structuo,process operation,and connection fomi of wde intwiVs.Keyworls:water-coal sluro gasification；black water;angle wde;corrosion；technical onowtion0引言目前，国内外煤化工企业普遍采用水煤浆加压气化技术,其工艺过程是原料煤经制粉、成浆制备出水基浆料,经搅拌、贮存、输送到专用喷嘴雾化，在气流床气化炉中气化生成粗合成气,经除尘、洗涤后送往下游工序生产相应产品（如甲醇、乙烯、化肥等）,1-。

五环炉煤气化装置黑水系统问题及处理杨星;李岩;赵捷;韩鑫阳【摘要】河南能源化工集团洛阳永龙能化有限公司20万t/a乙二醇项目,采用五环炉煤气化工艺,主要包括粉煤加压输送、气流床反应、气化炉水冷壁结构、余热部分回收、液态排渣、黑水集中处理等技术.介绍了黑水处理系统的工艺流程,分析了黑水处理系统出现的湿洗塔塔盘压差高、角阀缓冲罐振动及内衬脱落、灰水水质不达标和三级闪蒸单元工况波动的原因,提出了相应的处理措施,并展示了技改效果.【期刊名称】《化肥设计》【年(卷),期】2019(057)001【总页数】4页(P40-43)【关键词】五环炉煤气化工艺;黑水处理系统;处理措施【作者】杨星;李岩;赵捷;韩鑫阳【作者单位】河南能源化工集团洛阳永龙能化有限公司 ,河南洛阳 471100;河南能源化工集团洛阳永龙能化有限公司 ,河南洛阳 471100;河南能源化工集团洛阳永龙能化有限公司 ,河南洛阳 471100;河南能源化工集团洛阳永龙能化有限公司 ,河南洛阳 471100【正文语种】中文【中图分类】TQ545河南能源化工集团洛阳永龙能化有限公司20万t/a乙二醇项目，其煤气化装置采用的是中国五环工程有限公司与河南能源化工集团共同合作开发的五环炉煤气化工艺技术，其主要任务是以煤为原料生产粗合成气，设计碳转化率高于98%。

粗合成气以CO+H2为主要成分，干气组分可达87%。

黑水处理系统是五环炉煤气化工艺中最后一步，也是最重要的环节。

该步骤主要是将合成气洗涤废水和液渣水浴后的废水，回收并重新循环使用，保证粗合成气质量合格。

因此，黑水处理系统能否高效、稳定运行，制约着煤气化生产的稳定和长周期运行。

经过几次试车，黑水处理系统出现的问题和应对措施的效果，笔者作出简要概括和总结，以便相互借鉴和学习。

1 黑水处理系统工艺流程黑水处理系统是将来自激冷罐、湿洗塔和除渣系统的废水和系统的雨水污水等回收处理再循环利用的水处理系统。

黑水处理系统分为3部分：①回收来自激冷罐、湿洗塔和除渣系统的废水和系统的雨水污水等，统称为黑水；②将回收的黑水通过三级闪蒸单元，闪蒸分离出其中的酸性气体，如H2S、NH3、HCN等，送至后续硫回收工序，同时回收利用黑水闪蒸释放的热量；③将三级闪蒸后的黑水送至澄清槽，加入絮凝剂，使黑水中固体悬浮物浓缩、聚集、自然沉淀至澄清槽底部，最后通过真空带式过滤机形成滤饼送至界外，而上部较干净的水从澄清槽顶部自然溢流到灰水槽，分配到其他系统循环利用。

20一、存在问题分析煤气化工艺中产生的粗煤气含有大量的灰渣等杂质，粗煤气经过工艺气洗涤系统后变为较为干净的煤气。

洗涤工艺气后产生的黑水进入闪蒸系统进一步分离浓缩，最终将杂质以固态形式排出系统。

气化炉投料成功后，气化炉、碳洗塔、旋分分离器洗涤工艺气产生的黑水先经过黑水流量调节阀，在经过切水双刀阀，直接进入澄清槽。

当系统压力升至1.0Pa时开始执行切水操作，关闭切水双道阀，打开黑水压力调节阀，将黑水切入闪蒸系统。

此时发现，碳洗塔和旋分分离器底部出口至切水双道阀前这段黑水管线发生了堵塞现象，黑水无法切入闪蒸系统。

这段黑水管线发生堵塞时，气化炉暂时停止加负荷，系统停止升压。

黑水管线发生堵塞时增加了开车用时、工艺气放空量，同时也增间了开车风险和操作人员的劳动强度。

汇总分析2019年1月至6月气化炉开车次数与黑水管线堵塞率结果(表1）。

表1 2019年1-6月黑水管线堵塞率结果2019年1-6月份开车与管线堵塞情况统计表　A炉B炉C炉共计开车次数66315堵塞次数55313堵塞率83%83%100%86%通过对黑水管线堵塞情况的统计得出：气化系统黑水管线堵塞率平均为86%。

A、B、C三台气化炉黑水管线堵塞率均大于50%，严重影响开车进度，使粗煤气生产成本增加。

二、原因分析及对策1.黑水流量调节阀对黑水管线堵塞的影响黑水管线发生堵塞时，确认堵塞位置位于黑水流量调节阀处，此时打开黑水流量调节阀的旁路阀，黑水才能顺利通过。

系统停车后下线黑水流量调节阀，发现黑水流量调节阀堵塞严重，进一步拆掉阀芯，确认黑水流量调节阀为套筒阀，阀体上有套筒，通过率低，黑水中的垢片颗粒容易堵塞阀体（图1）。

图1 黑水流量调节阀堵塞针对套筒阀通过率低、易堵塞，将套筒阀更换成偏心旋转阀，偏心旋转阀类似于球阀，通过面积远远大于套筒阀，高阀体通过率高，有效降低了调节阀堵塞频次。

2.水洗塔塔盘泡罩对黑水管线堵塞的影响水洗塔塔盘为泡罩塔盘，泡罩塔盘洗涤效果好，但塔板阻力大，塔板泡罩因压差大脱落率高，脱落的泡罩和产生的黑水一起进入黑水管线，堵塞在黑水流量计和黑水流量调节阀阀前。

合成气装置黑水处理单元流程要点及运行探讨摘要：黑水单元是合成气装置的一个重要系统，是保证合成气装置环保指标的关键操作。

从气化炉激冷室和碳洗塔底出来的碳黑水通过两级闪蒸冷却进入黑水槽，碳黑固体在搅拌器作用下呈悬浮状态。

灰水中一部水排放到污水处理系统，以控制氯离子浓度及溶解固体和悬浮杂质的累积。

本文对黑水处理单元的流程和运行操作参数进行探讨，找出最优操作方法。

关键词：黑水处理闪蒸运行控制合成气1黑水处理单元流程1.1低压闪蒸从气化炉F1201激冷室底部出来的碳黑水首先经过XV12003电磁阀，然后经过LV12001A或LV12001B调节阀减压后同碳洗塔底部采出的碳黑水汇合进入低压闪蒸器V1301。

闪蒸的水汽和少量气体经过塔盘及叶片式除雾器去除掉夹带的水滴，基本无颗粒的闪蒸气体从低压闪蒸器V1301顶部流出，低压闪蒸气体经压力调节阀PV13003进入热回收单元汽提塔T1402底部以利用热能。

从热回收单元P1402泵送出的低压冷凝液进入低压闪蒸器塔盘用以清洗掉闪蒸气可能存在的固体颗粒。

低压闪蒸器V1301出来的水和固体自底部经LV13001A/B进入真空闪蒸器V1302。

1.2真空闪蒸低压闪蒸器V1301底部物流在液位调节阀LV13001A或LV13001B控制下减压并且部分闪蒸到真空闪蒸器V1302中。

从真空闪蒸器V1302顶部出来的闪蒸水汽，少量气体及漏入系统的空气通过一个叶片式的除雾器从顶部排出，通过真空闪蒸冷凝器E1301冷凝，然后在真空闪蒸分离器V1303中被收集。

真空闪蒸分离器V1303出来的的冷凝物在液位调节阀LV13003控制下排入灰水槽V1305。

真空闪蒸分离器V1303的顶部物流被抽入真空泵P1304。

真空泵P1304的排出物可能会含有少量的H2S、CO、HCN和NH3高空排放。

真空包产生的冷凝物排入灰水槽V1305。

1.3碳黑水处理系统黑水槽V1304接收从真空闪蒸器V1302底部出来的碳黑水。

煤气化污水中水回用处理装置操作说明书目录第1章系统简介 (1)1.1系统介绍 (1)1.2系统概况 (1)1.2.1 进水水源 (1)1.2.2 进水水质 (1)1.2.3 设计处理能力 (1)1.2.4 高效澄清池 (1)1.2.5 V型滤池 (1)1.2.6 超滤装置 (1)1.2.7 反渗透装置 (1)第2章系统工艺描述 (3)2.1系统说明 (3)2.2工艺流程 (3)2.3工艺说明 (3)2.3.1 高效澄清池 (3)2.3.2 V型滤池 (4)2.3.3 超滤系统 (4)2.3.4 反渗透系统 (5)2.3.5 浓水反渗透系统 (6)第3章技术参数描述 (7)第4章系统操作规程 (8)4.1系统启动前的准备工作 (8)4.1.1 药液配制（可根据需要调节） (8)4.1.2 开车检查 (8)4.2系统运行操作 (8)4.2.1 设置水池液位 (8)4.2.2 启动预处理系统 (9)4.2.3 启动超滤系统 (10)4.2.4 启动反渗透系统 (11)4.2.5 启动浓水反渗透系统 (12)4.3超滤和反渗透的化学清洗 (12)4.3.1 超滤化学清洗 (12)4.3.2 反渗透的化学清洗 (14)第5章系统控制原理 (18)5.1控制概述 (18)5.2控制要求 (18)5.2.1 水泵的液位连锁 (18)5.2.2 计量泵的控制 (19)5.2.3 V型滤池控制 (20)5.2.4 超滤装置控制 (22)5.2.5 反渗透装置控制 (26)5.2.6 浓水反渗透装置控制 (28)第6章操作及维护注意事项 (30)6.1操作 (30)6.1.1 泵的正确开启及停止 (30)6.1.2 运行过程中阀门的开启与关闭 (30)6.2.1 泵的维护 (30)6.2.2 膜的维护 (30)6.2.3 电气系统及仪器仪表的维护 (30)6.2.4 管道、阀门及配件的维护 (30)6.3RO膜的保存程序 (31)6.3.1 系统中保存：短期保存（小于一个月） (31)6.3.2 拆卸后保存：长期保存（超过一个月） (31)第7章一般故障检查与排除 (32)7.1机械常见故障解决办法................................................................................ 错误!未定义书签。

新型气化炉装置渣水处理系统问题分析摘要：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。