航天粉煤加压气化装置灰水降硬减排工艺研究
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航天粉煤加压气化技术的研究作者:刘才来源:《西部论丛》2019年第01期摘要:本文首先论述了有关航天粉煤加压气化装置建设及开车情况,之后对航天粉煤加压气化成套技术的有关工艺流程作了阐述,并对主要设备——气化烧嘴与气化炉的特点、原理进行了分析。
此项技术目前在朝节能化、大型化方向发展,也正在得到市场愈来愈广泛的肯定与认可。
关键词:发展应用示范装置烧嘴气化炉航天粉煤加压控制系统前言随着我们国家国民经济的腾飞式增长,市场对化工产品的需求也愈来愈大,在我国化学工业中,以煤为原料的煤化工将占有愈来愈重要的地位。
一、装置建设及开车情况(一)安徽晋煤中能化工股份有限公司装置项目的鉴定情况2009年9月15日,安徽晋煤中能化工股份有限公司与北京航天煤化工工程公司开展的72h性能考核;装置顺利通过,2009年10月下旬,在中国石油化工协会组织的现场考核中装置顺利通过;安徽晋煤中能化工股份有限公司的相关装置在2009年10月底通过中国石油化工协会组织的鉴定。
如下为考核期间的运行指标:碳转化率98%;有效气产率 l.6447m3/kg煤;合成气产率1.767m3/kg煤;有效气成分93.1%。
比氧耗300-310m3/1000m3(CO+H2)比煤耗608kg/1000m3(CO+H2)此装置操作不复杂、方便维护,较广的煤种适应性,运行成本与投资费用不高,气化炉的故障率低,开工率高。
(二)装置的运行情况2010年,安徽晋煤中能化工股份有限公司该装置年计划生产15.85万t甲醇,实际生产18.30万t甲醇,完成整年计划的115.5%;实际消耗25.47万t原料煤,折标煤1.13t,平均吨甲醇耗1.392t原料煤。
2010年,安徽晋煤中能化工股份有限公司气化装置计划运行317d,实际累计运行338 d,开工率大于90%,完成整年计划的106.6%,最高日产601t甲醇,日均产量560t甲醇,生产比较稳定。
二、主要工艺流程航天煤气化装置主要包含渣及灰水处理单元、气化及合成气洗涤单元、粉煤加压及输送单元、磨煤及干燥单元。
航天炉粉煤加压气化技术分析摘要:本文主要介绍了航天炉粉煤加压气化技术的工艺原理、技术特点及控制技术,以供参考。
关键词:航天炉;技术特点;结构一、航天炉煤气化的工艺原理原料煤经过磨煤、干燥后储存在低压粉煤储罐,然后用N2(正常生产后用CO2输送)通过粉煤锁斗加压、粉煤给料罐加压输送,将粉煤输送到气化炉烧嘴。
干煤粉(80℃)、纯氧气(200℃)、过热蒸汽(420℃)一同通过烧嘴进入气化炉气化室,瞬间发生升温、挥发分裂解、燃烧及氧化还原等物理和化学过程(1—10 s)。
该反应系统中的放热和吸热的平衡是自动调节的,既有气相间反应,又有气固相间的反应。
1400—1600℃的合成气出气化室通过激冷环、下降管被激冷水激冷冷却后,进入激冷室水浴洗涤、冷却,出气化炉的温度为210~220℃,然后经过文丘里洗涤器增湿、洗涤,进入洗涤塔进一步降温、洗涤,温度约为204℃、粉尘含量小于10×10-6的粗合成气送到变换、净化工段。
[1]二、航天炉的主要设备1、气化炉HT—L炉的核心设备是气化炉。
HT—L炉分上下两个部分:上部是气化室,由内筒和外筒组成,包括盘管式水冷壁、环行空间和承压外壳。
盘管式水冷壁的内侧向火面焊有许多抓钉,抓钉上涂抹一层耐火涂层,其作用是保护水冷壁盘管、减少气化炉热鼍损失。
盘管式水冷壁的结构简单,材质为碳钢,易制作且造价较低。
水冷壁盘管内的水采用强制密闭循环,在这循环系统内,有一个废热锅炉生产5.4MPa(G)的中压蒸汽,将热量迅速移走,使水冷壁盘管内水温始终保持一恒定的范围。
下部为激冷室,包括激冷环、下降管、破泡条和承压外壳。
激冷室为一承压空壳,外径和气化室一样,上部和水冷壁相连的为激冷环,高温合成气经过激冷环和下降管煤气温度骤降。
向下进入激冷室,激冷室下部为一锥形,内充满水,熔渣遇冷固化成颗粒落入水中,顺锁斗循环水排入灰锁斗。
粗合成气从激冷室上部引出。
2、烧嘴HT—L炉烧嘴是一个组合烧嘴,由一个主烧嘴、一个点火烧嘴和一个开工烧嘴组成。
水煤浆气化装置灰水系统除硬技术探究摘要:近年来,随着我国经济的不断发展和社会的不断进步,各个领域都有了一定上的技术提升。
这些化肥生产的公司也在生产的装置上,以及技术上进行了相应的改变。
随着我国节能环保的不断推出,以及绿色发展的不断进行水煤浆气化系统结垢装置方面存在的问题,严重的干扰的相关企业的正常发展。
下面将结合河南的某化肥公司进行水煤浆气化装置中灰水槽的钙含量以及硬度进行相应的分析,同时,针对三种除应技术进行对比,分别包括电絮凝除硬技术、酸性气除硬技术以及膜吸收除硬技术,通过对比后最终选用的处理技术为酸性气除硬技术。
关键词:水煤浆;灰水系统;除硬技术引言:用于水煤浆气化工艺可以更好地利用资源,为企业创造更多的经济效益,因此备受关注。
但是在水煤浆气化灰水系统的运行中发现,水煤浆企划装置系统存在着严重的结垢问题。
为了更好地解决存在的污垢问题,维持系统的长时间稳定运转,提高企业的经济效益,就要对灰水系统的除硬技术进行研究,在原有的雏鹰基础上进行相应的提升,降低水煤浆气化装置长时间的结垢难题。
下面将对水煤气化装指灰水系统除应技术进行相应的研究和分析,并提出自己的观点,以供相关企业参考。
一、水煤浆气化灰水系统1.1水煤浆气化灰水系统中存在的问题由于我国能源分布存在着缺少石油天然气,但存在着丰富的煤的特点,因此,基于我国的能源分布更好地利用煤炭资源,降低在使用过程中的污染问题,是现阶段符合我国国情发展以及能源多元化的重要手段,利用一定的技术进行煤炭资源的清洁利用处理,是推动我国能源更好地利用以及经济发展的重要手段。
这其中最常出现的就是水煤浆气化灰水系统的使用。
但水煤浆气化灰水系统的应用过程中还存在着大量的问题。
由于在水煤浆系统运行的初期所需要的补水量非常大,系统经过一次脱盐用的水量高达每小时125立方米,这个过程中,造成氨水的量消耗的极大,同时,在废水排除系统外管道出现了严重的腐蚀和结垢现象。
这些问题主要表现在以下几个方面:(1)水煤浆系统的系统补水和系统的各处冲水所需要用的水量巨大。
粉煤加压气化煤气化设备的节能减排效益分析煤炭作为一种传统能源,一直以来都是人们生产生活中不可或缺的重要资源。
然而,煤炭的燃烧产生的二氧化碳等温室气体的排放,对环境造成了严重的影响。
为了减少煤炭的污染排放,并提高能源利用效率,粉煤加压气化煤气化设备应运而生。
本文将对粉煤加压气化煤气化设备的节能减排效益进行分析和探讨。
首先,粉煤加压气化煤气化设备具有较高的热效率和能源转化效率。
在传统的燃煤发电中,燃烧煤炭的能源利用率往往只有30%左右。
而粉煤加压气化煤气化设备通过气化反应,将煤炭转化为合成气,再利用合成气发电,能源利用效率可达到60%以上。
这意味着同样一定数量的煤炭,粉煤加压气化煤气化设备能够产生更多的电能,从而实现了节能的效果。
其次,粉煤加压气化煤气化设备的气化过程能够实现二氧化碳的捕捉和利用。
在传统的燃煤发电中,燃烧煤炭会产生大量的二氧化碳排放到大气中,对全球变暖产生了重要影响。
而粉煤加压气化煤气化设备通过气化过程,能够将二氧化碳固定在合成气中,然后进行二氧化碳的分离和利用。
这不仅减少了二氧化碳的排放量,还可以将二氧化碳用于产化学品、油田增油、植物温室气体、冷藏食品和医疗用途等领域,增加了二氧化碳的经济价值。
此外,粉煤加压气化煤气化设备还可以实现燃煤污染物的减排。
在传统的燃煤发电中,煤炭的燃烧会产生大量的硫化物、氮氧化物和颗粒物等污染物,对空气质量和人体健康造成极大的威胁。
然而,粉煤加压气化煤气化设备利用气化反应将煤炭转化为合成气,污染物在气化过程中可以得到较好的控制。
通过合理的气化工艺和设备设计,可以实现硫化物、氮氧化物和颗粒物的减排,有效地改善了大气环境质量。
最后,粉煤加压气化煤气化设备还具有灵活性和可持续性的优势。
粉煤加压气化煤气化设备可以直接利用各种煤炭资源,包括无烟煤、褐煤、矿山煤、煤泥等。
这些煤炭资源广泛分布,能够满足不同地区和不同需求的能源供应。
同时,粉煤加压气化煤气化设备可以与可再生能源技术结合,如太阳能、风能等,形成混合能源系统,进一步提高能源利用效率和节能减排效益。
航天炉粉煤气化装置循环水系统节能减排改造高俊强宝丰循环经济工业基地甲醇厂气化车间,宁夏银川 750411摘要:由150kt/a甲醇装置和200kt/a合成氨装置所使用的航天炉粉煤气化装置中对其循环水系统的水质要求比较高,那么则需要控制更加稳定、其循环水水质质量更高的循环水系统,但因为循环水系统受现有条件的制约,控制循环水的质量的最好办法就是加大系统的补水量和排污量。
关键词:航天炉粉煤气化装置;循环水系统;节能减排中图分类号:TQ545 文献标识码:A 文章编号:1671-5810(2015)50-0244-021 循环水系统运行现状为航天炉粉煤气化装置配套的2#循环水系统补水使用一次水作为水源,一次水不经处理直接补入循环水系统。
目前,循环水的浓缩倍数控制在2~3倍。
2套循环水系统总保有水量为7400m3[5600+1800=7400(m3)],循环量为16000m3/h[12000+4000=16000(m3/h)];为保持水质的稳定,向循环水中定期、定量加入杀菌剂、缓蚀阻垢剂、硫酸等药剂,且控制合适的排污量。
加药处理后的循环水因生产需要一部分通过设备反冲洗和过滤装置排污至生产水沟,造成浪费水资源,所以提高循环水的利用率,实现节能增效,建设环保、节约型企业变得尤为重要。
(1)一次水和循环水的水质见表1;(2)循环水系统蒸发损失量及排污量;E=Δt×R/580(简化计算式);D=(0.2%~0.5%)R;B=E/(K-1);式中:E—蒸发损失量,m3/h;D—风吹损失量(飞溅、雾沫夹带),m3/h;R—系统循环水量,m3/h;B—系统排污量,m3/h;Δt—进/出冷却塔循环冷却水温度差,℃;K—浓缩倍数注:总硬度、钙硬度、总碱度以碳酸钙(总硬度、钙硬度用mmol/L值乘以100,总碱度用mmol/L值乘以50)计。
根据公式和中能公司的实际情况可得:Δt=10℃,循环水系统总循环水量为R=16000m3/h,2 气化装置运行过程中的问题和优化措施2.1 灰水水质差2.1.1 原因:受气化用煤的经济性制约,在气化装置运行中煤种更换频繁,引起灰水水质波动,给灰水处理带来很大的困难,加重了灰水系统结垢,气化装置因系统积灰、结垢被迫停车的现象也时有发生。
第2期 2010年3月中 氮 肥M Sized N itrogenous Fertilizer Prog ress No 2M ar .2010而上分别是A 型、B 型、C 型,C 型上部为原有的2块多孔板。
改造后的尿素合成塔投入运行后,效果十分明显,C O 2转化率提高了3%,达到66%~68%。
2 一吸塔改造一吸塔是水溶液全循环法尿素装置的心脏设备,其挖潜改造主要有3个方面: 增加一吸系统的热平衡能力; 加大精洗段能力; 增大鼓泡吸收段容积,提高鼓泡段吸收效果。
2号尿素系统原 1000mm 一吸塔采用的是泡罩塔盘,在满负荷生产时,主要存在一吸塔精洗段温度偏高、液位偏高且波动较大、容易超温等问题,一吸塔顶部及底部回流氨加入量较大。
为满足和适应高负荷的生产强度,对一吸塔进行了泡罩塔盘与DL 型塔盘相结合的改造。
DL 型塔盘的技术特点是当大气量通过塔盘元件(罩帽)时能形成部分吸收液体循环使用,可解决气液比过大的不利因素。
原一吸塔设计为9块(层)塔盘,为增大鼓泡段分离空间,取消了最下层的泡罩板,因此还剩8块板。
改造时将下面的4块泡罩塔盘改用宁波远东化工科技有限公司生产的DL 型塔盘,上面的4块板仍保留。
DL 型塔盘与泡罩塔盘共同作用,取长补短,解决了传统塔盘气液比大时阻力增大、生产能力受到限制的矛盾,加大了精洗段和鼓泡段的吸收能力,使一吸塔的操作控制进一步稳定,为装置增产降耗奠定了基础。
3 结束语烟台巨力化肥有限公司2号尿素系统利用宁波远东化工科技有限公司的几项专利技术改造后,装置C O 2转化率提高,降低了生产系统的消耗,达到了稳产、低耗的目的,尿素产量提高,最高日产可达到550,t 为企业的发展奠定了良好的基础。
航天炉粉煤加压气化技术浅析孙永才,刘 伟(安徽临泉化工股份有限公司,安徽临泉 236400)[中图分类号]TQ 546 [文献标识码]B [文章编号]1004-9932(2010)02-0018-03[收稿日期]2009 09 02[作者简介]孙永才(1981 ),男,安徽阜南人,气化车间工艺员,工程师。
探讨航天炉粉煤气化装置检测与优化策略一、航天炉粉煤气化装置的检测方法1.传感器检测:航天炉粉煤气化装置中有各种传感器,可以用于监测设备的运行状况和参数的变化。
通过传感器检测,可以实时获得装置的操作数据,为后续的优化提供依据。
2.化验分析:化验分析是对各种生产原料、中间产品和最终产品进行化学分析的方法。
通过对样品的检测和分析,可以了解各种成分的含量,及时发现问题并进行调整。
3.在线监测:航天炉粉煤气化装置可以通过在线监测系统实现对关键参数的实时监测,包括温度、压力、流量等。
这种方式可以及时发现操作异常,并进行调整。
1.工艺参数优化:通过对于粉煤气化装置的关键工艺参数进行优化,可以提高生产效率、降低能耗以及减少物料损耗。
通过调整气化温度、气化时间等参数,可以提高产气率和气体质量。
2.设备运行优化:航天炉粉煤气化装置中的各种设备需要进行运行优化,包括气化炉、冷凝器、净化塔等。
通过合理的设备运行优化,可以降低设备的磨损和维护成本,延长设备的使用寿命。
3.控制系统优化:航天炉粉煤气化装置的控制系统对于整个装置的运行有着重要的影响。
通过优化控制系统的参数和控制策略,可以提高装置的稳定性和可靠性。
1.复杂的装置结构:航天炉粉煤气化装置由多个设备和系统组成,其中存在着复杂的相互作用关系。
这种复杂性给装置的检测与优化带来了一定的挑战。
2.多种因素的影响:航天炉粉煤气化装置的运行受到多种因素的影响,包括原料性质、气化温度、压力等。
这些因素之间存在着复杂的相互作用关系,需要进行综合考虑。
3.数据处理与分析:航天炉粉煤气化装置的实时数据量大,需要进行高效的数据处理和分析。
如何从海量数据中提取有用信息,并进行合理的优化决策,是一个挑战。
1.智能化技术应用:随着人工智能、大数据、云计算等技术的发展,航天炉粉煤气化装置的检测与优化将趋向智能化。
通过引入智能化监测系统和优化决策系统,可以实现装置的自动化运行和优化。
2.多元化优化方法:未来航天炉粉煤气化装置的检测与优化将采用多元化的优化方法,包括基于模型的优化、数据驱动的优化、经验优化等。
一种粉煤气化炉灰水的除硬装置及工艺粉煤气化炉是一种常见的煤气化设备,用于将煤炭转化为可燃气体。
在粉煤气化过程中,会产生大量的灰水,这些灰水中含有大量的固体颗粒和有机物质,对环境造成严重污染。
因此,需要设计一种除硬装置及工艺来处理粉煤气化炉灰水,以减少对环境的影响。
除硬装置是指一种可以去除灰水中固体颗粒的设备。
常见的除硬装置有沉淀池、过滤器和离心机等。
沉淀池是最常用的除硬装置之一,通过静置使固体颗粒沉淀到底部,然后将上层清水排出。
过滤器则通过滤网或滤材将固体颗粒拦截下来,而将清水流出。
离心机则利用离心力将固体颗粒分离出来,实现除硬的目的。
除硬工艺是指对灰水进行处理的具体步骤和方法。
除硬工艺通常包括预处理、沉淀、过滤和浓缩等步骤。
首先是预处理,将灰水进行初步处理,去除其中的大颗粒固体和易挥发有机物质。
预处理可以采用物理方法,如筛分和沉淀,也可以采用化学方法,如中和和氧化等。
接下来是沉淀步骤,通过沉淀池将灰水中的细小颗粒固体沉淀到底部。
在沉淀过程中,可以根据灰水的性质添加适量的沉淀剂,提高沉淀效果。
然后是过滤步骤,将经过沉淀的灰水通过过滤器进行进一步处理。
过滤器可以选择不同的滤材,如石英砂、活性炭等,以去除灰水中的微小颗粒和有机物质。
最后是浓缩步骤,将经过过滤的灰水进行浓缩处理。
浓缩可以采用蒸发、结晶等方法,将灰水中的水分蒸发或结晶出来,得到较小体积的固体废物。
除了除硬装置和工艺,还需要对处理后的固体废物进行处理和处置。
固体废物中可能含有一定的有害物质,需要进行安全处置,避免对环境和人体健康造成危害。
粉煤气化炉灰水的除硬装置及工艺是一项重要的环保工程,可以有效减少灰水对环境的污染。
除硬装置如沉淀池、过滤器和离心机等可以去除灰水中的固体颗粒,而除硬工艺包括预处理、沉淀、过滤和浓缩等步骤,使灰水得到有效处理和处置。
同时,在处理固体废物时,也需要注意安全处置,以保护环境和人体健康。
通过合理设计和运行,可以实现粉煤气化炉灰水的有效处理,实现资源的循环利用和环境的可持续发展。
粉煤加压气化煤气化设备的节能改造与技术创新研究煤炭是全球主要的能源资源之一,而粉煤加压气化技术作为一种高效的煤气化工艺,有着重要的应用前景。
然而,由于其能源消耗较大、环境污染严重等问题,亟需进行节能改造与技术创新研究,以提高其能源利用效率和环保性能。
一、节能改造1. 先进气化反应器的应用粉煤加压气化过程中的气化反应器是关键设备,其优化设计和改造能够有效提高节能效果。
目前,先进气化反应器技术正在不断发展,包括喷射干熄剂气化技术、气化剂预分级技术等。
这些技术能够减少煤粉在气化反应器内的停留时间,提高气化效率和煤气质量。
2. 热能回收利用技术在粉煤加压气化过程中,大量的热能被浪费掉,热能回收利用是提高能源利用效率的重要手段。
可以利用换热器对煤气中的余热进行回收,用于提供热力或者发电。
此外,还可以利用余热对空气进行预热,降低煤气制备过程中的能耗。
3. 精确的调控与控制系统粉煤加压气化设备的节能改造还需要配备精确的调控与控制系统。
通过先进的自动化设备和系统,能够实现对气化过程的精确控制和调节,提高气化效率和能源利用率。
二、技术创新研究1. 新型催化剂的研发与应用催化剂在粉煤加压气化过程中发挥着重要的作用,其性能直接影响煤气质量和气化效率。
因此,需要开展新型催化剂的研发与应用,以提高气化反应速率和煤气的质量。
例如,可以利用先进的纳米催化剂,提高催化剂的分散度和表面活性,增强其催化性能。
2. 煤质适应性研究粉煤加压气化技术对煤质的适应性要求较高,不同种类的煤质对气化反应的影响不同。
因此,需要进行煤质适应性研究,深入了解不同煤种对气化过程的影响机制,为煤气化设备的设计和操作提供科学依据。
3. 废气处理技术研究粉煤加压气化过程中会产生大量的废气,其中包括可燃性废气和污染物。
因此,需要进行废气处理技术的研究,以减少废气对环境的污染。
例如,可以采用吸收剂进行废气中二氧化碳的捕集与回收,或利用催化剂进行污染物的催化氧化。
煤化工气化装置灰水处理工艺浅析摘要:本文对煤化工气化装置灰水影响因素进行了分析,针对装置存在的问题,进行了改造处理,改善了系统水质,实现了装置的稳定运行。
关键词:煤化工;灰水处理;分析1导言鉴于我国能源结构富煤少油缺气的特点,大力发展煤化工是保障我国能源安全与实现可持续发展的有效途径。
煤化工行业水耗较大、规模体量大,煤化工废水主要来源为高浓度、难降解、有毒的煤气洗涤废水,其中含有酚类、氨氮等经生化处理难以降解达标的有毒有害物质,处理不达标就排放会对周边地区的水源及生态环境造成破坏。
气化废水水质好坏直接系统能够长周期运行,为了提高气化灰水系统的运行质量, 实现长周期稳定运行, 对影响灰水系统的因素进行了综合分析, 制定出了灰水系统的优化运行措施。
2煤化工气化废水影响因素2.1原料煤灰分及灰熔点灰水系统中的钙镁离子,主要来源于煤炭中的灰分,而我厂用煤来源于自己集团内部煤矿,需要精煤与末煤配比,造成原料煤灰分及灰熔点波动较大,我厂灰分控制指标为≤11%,但是实际最低灰分8.5%,最高14.2%;我厂煤浆灰熔点控制小于1200℃。
2.2两剂的添加量我厂沉降槽设计1059m3,絮凝剂添加率为2ppm,每天使用5.76kg,絮凝剂添加在沉降槽入口静态混合器前;分散剂添加率为30ppm,每天用量为86.4kg/天,分散剂添加在沉降槽上部溢流口至灰水槽部分;设计灰水指标悬浮物小于100mg/L,总硬小于450mg/L,总溶固小于2500mg/L,pH控制在7-10。
两剂添加不合适也是灰水水质差的重要原因。
2.3工艺过程操作的控制在日常工作中,各班组在操作控制时对过滤机的负荷只控制到最低要求15m3/h,没有将过滤机最大潜力发挥出来,我厂过滤机负荷设计15-30m3/h,过滤机负荷越高,对水质越好;另外灰水槽排污情况,正常生产时灰水槽高低压侧排污需要长期排污,而实际情况下执行不好,排污忽大忽小,各班组补入量也不同,系统波动大。
航天炉粉煤加压气化装置运行探讨发表时间:2018-09-17T09:18:13.343Z 来源:《基层建设》2018年第25期作者:刘明君秦宽[导读] 摘要:随着我国经济和科学技术的不断发展,我国航天事业正在不断的发展进步,有关于航天事业的各种装置和技术也都在不断的发展,其中,航天炉粉煤加压气化装置就是其中一个很重要的装置。
新疆中能万源化工有限公司新疆省昌吉州玛纳斯县 832200摘要:随着我国经济和科学技术的不断发展,我国航天事业正在不断的发展进步,有关于航天事业的各种装置和技术也都在不断的发展,其中,航天炉粉煤加压气化装置就是其中一个很重要的装置。
本文主要分析了航天炉粉煤加压气化装置的运行状况,还主要分析了该装置在运行过程中所存在的问题,并且针对这些问题提出了相关的解决措施。
关键词:航天炉;粉煤加压气化技术;装置运行引言:航天炉粉煤加压气化技术一直都是目前我国航天事业中最高端的技术之一,该种技术的研发依据就是利用粉煤制成气体,这样不仅仅使传统技术得到了进一步的发展,也使得我国能够在航天炉方面的技术进行创新。
根据最新的调查显示,与航天炉相关的技术试验并不是很多,但是许多航天工程项目对于这一项技术的需求却是很大的,所以,该技术的不断改进对于我国航天事业的发展是十分有利的,所以,一定要探究出航天炉粉煤加压气化技术的运行状况,并且针对其中的问题进行不断地改进,以此来促进我国航天事业的发展。
一、航天炉粉煤加压气化工作开展的装置要求对于航天炉粉煤加压气化工作而言,一般来说,为了保证良好的运行效果,要求粉煤加压气化的装置功能正常、覆盖全面,主要涵盖四个不同的单元,具体来说依次为:以磨煤与干燥处理为主要任务的15单元;以粉煤加压与运输为主要任务的16单元;以粉煤气化为主要任务的17单元;以灰水与渣处置为主要任务的18单元。
对于15单元而言,其中包括了两条生产运行线,即1开1备,以便达到维持装置持续运行的效果。
一种粉煤气化炉灰水的除硬装置及工艺粉煤气化炉是将煤进行气化反应,产生一系列气体、液体和固体副产物。
其中固体副产物主要为粉煤灰,含有大量的无机盐和灰分,对环境有一定的污染作用。
为了减少对环境的影响,需要对粉煤灰进行处理,特别是灰水的处理。
下面,将介绍一种粉煤气化炉灰水的除硬装置及工艺,用于更好地处理粉煤灰水。
一、粉煤气化炉灰水的特点:粉煤气化炉灰水是指由粉煤灰与水混合后形成的废水。
其主要特点包括:1. 含有大量的无机盐,如氯化钠、硫酸钠等;2. 含有一定的悬浮固体颗粒;3. 酸碱度较高,常为酸性。
二、粉煤气化炉灰水处理装置:为了高效、稳定地处理粉煤气化炉灰水,可以设计一种除硬装置,包括以下主要部分:1. 流化床反应器:该反应器采用流化床反应方式,将灰水与硬水进行反应,使其中的无机盐发生沉淀。
2. 沉淀池:将反应后的硬水进行沉淀,使沉淀物与水分离。
3. 滤料层:设置在沉淀池中,用于进一步过滤沉淀物和悬浮固体颗粒。
4. 沉淀物收集槽:用于收集沉淀物,并进行后续处理。
5. 水处理系统:包括进水和出水系统,用于将灰水处理后,使其达到排放标准。
三、粉煤气化炉灰水处理工艺:1. 进水:将粉煤气化炉灰水引入处理系统。
在进水之前,可以进行预处理,如固液分离等,以减少固体颗粒对管道和设备的阻塞作用。
2. 反应:将灰水与硬水按一定比例混合后,送入流化床反应器中进行反应。
在反应过程中,硬水中的阳离子与灰水中的阴离子发生反应,形成不溶于水的沉淀物。
3. 沉淀:经过反应后的硬水进入沉淀池,通过设置合适的停留时间和提供适当的水力条件,使沉淀物与水分离。
此时,沉淀物重力沉降,并被收集。
4. 过滤:为了进一步去除悬浮固体颗粒和沉淀物,可以在沉淀池中设置滤料层。
滤料层可以通过筛选和吸附悬浮颗粒和沉淀物。
5. 沉淀物处理:收集的沉淀物可以进行进一步处理,如经脱水、干燥、焚烧等,以降低其体积和污染物含量。
6. 出水:经过反应、沉淀和过滤后的水称为出水,经过一系列处理后,应达到排放标准,可以直接排放或用于其他用途。
航天粉煤加压气化装置灰水降硬减排工艺研究
为解决航天粉煤加压气化装置灰水硬度高易结垢的问题,设计出一种灰水降硬减排工艺,对该工艺通过工业项目进行论证。
该工艺创造性的提出将汽提塔前变换冷凝液直接引出一部分导入沉降槽参与灰水软化处理,从而最大限度的利用厂区内的废液,降低整体方案药剂花费,实现经济效益最大化。
通过节水可产生直接经济效益1500万元/年,而且应用该工艺后系统硬度可常年维持在500mg/L 以下,有效减少业主因系统结垢开停车、垢片清理的费用,这一隐形经济效益简单核算为300万元/年。
标签:灰水;降硬;工艺
1 前言
气化装置回用灰水硬度高导致系统结垢的问题在新型现代煤化工企业中普遍存在,该问题对系统整体安全和长周期稳定运行造成了巨大影响。
有国内项目通过选用分散剂来缓解系统结垢现象,但随着系统水质浓缩,钙硬度上升后超出阻垢分散剂的能力,而且分散剂高温分解后效果大减,即使加大药剂量也不能起到阻垢的作用,且对后期的絮凝造成影响[1];也有项目通过控制煤种来控制系统水硬度从而减少外排水量;大部分项目采用加大外排水量的方法,给厂区环保带来巨大压力。
本文针对现有灰水处理系统基础上进行研究改进,研发出了灰水降硬减排处理工艺。
2 工艺研究
航天粉煤加压气化装置所排灰水中的硬度主要以Ca2+为主,碱度以HCO3-为主,通过加入Na2CO3、NaOH或Ca(OH)2等药剂可有效降低灰水硬度[2]。
虽然投加Na2CO3软化方法最为简单有效,但其成本较高。
大部分化工厂都存在着大量的生产废液,合成氨厂中的变换冷凝液中含有大量OH-,可作为碱度参与降硬反应。
本研究提出NaOH或Ca(OH)2+变换冷凝液的降硬减排方案,以Na2CO3作为补充,可在降低处理成本处理的同时合理利用厂区液体废弃物。
以加入NaOH或Ca(OH)2软化灰水进行化学反应分析,灰水中Ca2+的化学方应比较复杂,随着Ca2+与HCO3-的比值变化而产生不同的化学反应。
当Ca2+:HCO3-≤1时只需投加与Ca2+含量相当的NaOH即可去除Ca2+,并减小HCO3-在灰水中的含量;当Ca2+:HCO3->1时需投加与HCO3-相当的NaOH、Ca2+与HCO3-含量差值的Na2CO3。
在投加足量NaOH、Na2CO3后,理论上灰水中的Ca2+可被完全去除。
因灰水中还有溶解的CO2、Al3+、Fe3+等干扰物质与NaOH反应,且上述函数关系是建立在所有物质完全反应之上的[3],需加入比硬度更高的碳酸根量。
因此,建议每次换煤后对灰水进行加药量实验,确认因干扰物质和反应速率而需多投加的药剂量。
修正函数关系为:
当硬度:碱度≤1时,m(NaOH)= m(硬度)+a,
当硬度:碱度>1时,m(NaOH)= m(碱度)+a,
m(Na2CO3)= m(硬度)-m(堿度)+b,
a=4~6mmol/L,b=1~2mmol/L。
根据气化灰水的水质特点及系统对水质的要求,选用的工艺应着重于硬度、浊度的去除。
航天粉煤加压气化装置现有黑水处理流程为:采用管道混合器添加絮凝剂后在沉降槽中进行重力沉降,沉降后的灰水经溢流堰溢流至灰水槽,添加分散剂循环利用。
为降低费用,降低a或b值,减少投加药剂量,选择部分黑水进行处理。
航天粉煤加压气化装置黑水系统分流出部分黑水依次进入取样池、反应池,进行软化处理后进入沉降槽中心筒。
设置碱剂加药装置四台,实现连续精确加药。
将变换冷凝液通往除氧器,导致系统水碱度过高,高钙、高碱的环境造成系统结垢。
变换冷凝液含有大量的碳酸氢根、碳酸根可以利用,而不通过汽提直接导入沉降槽还可节约一部分蒸汽费用。
为此,可将汽提塔前变换冷凝液直接引出一部分导入沉降槽参与灰水软化处理。
本研究所提出的软化工艺可有效保证系统硬度常年维持在500mg/L以下,有效减少业主因系统结垢开停车、垢片清理的费用,进而产生巨大的经济效益。
加药计算公式如下:
1)已运行项目初期启动:
2)项目运行过程中:
3 应用分析
该工艺创造性的提出利用汽提塔前变换冷凝液进行灰水软化处理,充分利用厂区内的废液,降低整体方案药剂花费,实现经济效益最大化。
该工艺已在部分项目进行应用,年节水160万吨,通过节水可产生直接经济效益1500万元/年。
应用该工艺后系统硬度可常年维持在500mg/L以下,有效减少业主因系统结垢开停车、垢片清理的费用。
这一隐形经济效益简单核算为300万元/年。
而由于外排水量减少,还可减小污水处理、脱盐水站的建设规模与运行费用。
参考文献:
[1]董进,方辉,李慧,潘莉.高炉煤气洗涤水零排放水处理技术研究[J].冶金动力,2017(10):56-58.
[2]赵洪贵,陈朋伟,庄小波.废水降低硬度后回用实践[J].硫酸工业,2017
(08):35-37.
[3]高全财.浅析水处理技术的现状与应用[J].山东工业技术,2017 (19):56.
作者简介:康洪强(1986-),男,山东滕州人,硕士研究生,工程师,研究方向:工业水处理方向。