航天炉废水外排系统的改造

航天炉黑水沉降系统的相关技改分析摘要：中能化工60万吨合成氨一期项目的航天炉装置从2020年5月底运行至今，已经将近两年的时间，渣水系统逐渐积灰结垢是制约航天炉长时间稳定运行的重要因素，而黑水沉降系统又是影响渣水系统的重要模块，直接影响系统水质，损坏机泵和管道，造成积灰结垢，严重时会造成停车事故。

本文针对装置中的黑水沉降系统影响航天炉长周期运行的问题进行总结和技改,为航天炉系统的稳定运行提供参考依据。

关键词：沉降槽、黑水、外排水、淤浆。

1、工艺概述：沉降槽作为灰水处理的核心设备，其工作的稳定性，关系到灰水水质的优良，对气化炉的长周期运行起到关键性作用。

完成合成气洗涤、渣的激冷任务，经过两次闪蒸浓缩后的黑水，排至沉降槽，黑水经由沉降槽的作用实现由浑浊变为澄清，从而实现灰水循环利用的目的。

航天炉的长周期运行离不开黑水沉降系统的稳定，渣水水质的恶化，会造成系统积灰结垢，影响航天炉稳定运行，严重时会造成整个合成氨系统停车，增加生产成本。

根据我公司航天炉黑水沉降系统运行经验，总结实际生产过程中相关问题并进行技改，并详细阐述实施效果。

2、黑水沉降系统工艺来自于真空闪蒸罐的含固量约为1%的黑水进入沉降槽(S1801A)，沉降槽规格为Φ23000×4800(T-T)mm，全容积为2220m3。

在这里，大部分悬浮固体沉降下来，从沉降槽底部流出的含固量为20%的黑水，由沉降槽下面的底流泵（P-1804A/B）送至压滤机（S-1802A/B）。

为了加速固体沉降，絮凝剂需连续加到沉降槽中，絮凝剂首先在絮凝剂槽（T-1805A/B）和絮凝剂槽（T-1405）配制成浓度为0.05%（wt%）的溶液，然后由絮凝剂泵（P-1813A/B）送至沉降槽中。

沉降槽顶部较清洁的水一部分溢流到灰水槽（T-1801A）内；一部分进入废水罐（V-1817A），通过废水泵(P-1817A/B)送至污水处理站处理。

为了减少固体在灰水槽内沉淀，在灰水槽入口加入了分散剂。

航天炉黑水沉降系统项目技改及应用韩㊀伟ꎬ童维风(安徽晋煤中能化工股份有限公司ꎬ安徽临泉㊀２３６４００)摘㊀要:通过对航天炉装置中沉降槽系统的改造ꎬ实现了２套气化炉黑水到沉降槽的互通ꎬ有效缓解了灰水系统的结垢㊁腐蚀情况ꎬ实现了沉降槽系统的计划性检修ꎮ经技改调整后ꎬ沉降槽溢流口灰水悬浮物的质量浓度仍能稳定在６０ｍｇ/Ｌ以下ꎬ既能满足航天炉装置长周期稳定运行的需要ꎬ又降低了药剂使用成本ꎮ关键词:航天炉ꎻ气化ꎻ黑水ꎻ沉降槽㊀㊀中图分类号:ＴＱ５４６㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ｂ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:２０９６￣３５４８(２０１８)０７￣００１０￣０２１㊀项目背景安徽晋煤中能化工股份有限公司(以下简称中能化工)航天炉气化装置一㊁二期共用１台沉降槽ꎬ由于２套装置同时停车检修的概率很小ꎬ使得沉降槽使用周期较长㊁维护检修频次较少ꎬ导致沉降槽溢流堰㊁锥底部形成较多固体垢片ꎮ开停车或负荷大幅调整期间ꎬ由于温度的变化ꎬ容易使固体垢片脱落ꎬ造成沉降槽锥部堵塞ꎬ影响淤浆排出ꎬ最终会影响装置的稳定运行ꎮ气化装置单系统运行时ꎬ黑水在沉降槽的絮凝沉降时间约８ｈꎬ沉降效果较好ꎬ悬浮物的质量浓度可以控制在６０ｍｇ/Ｌ左右ꎻ２套装置运行时ꎬ絮凝沉降时间只有约４ｈꎬ造成黑水沉降效果差ꎬ溢流灰水悬浮物的质量浓度大多在７５ｍｇ/Ｌ左右ꎬ灰水含固量的增加ꎬ加剧了系统的积灰结垢ꎮ根据以上装置运行情况ꎬ经充分考察及调研分析ꎬ为了能够有效提高渣水的沉降分离效果㊁改善渣水水质状况ꎬ中能化工拟新建渣水沉降槽系统１套ꎮ２㊀工艺流程航天炉系统中从气化炉激冷室和合成气洗涤塔底部排出来的黑水ꎬ经减压后送入高压闪蒸罐进行闪蒸ꎬ高压闪蒸罐出来的水及细渣进入真空闪蒸罐ꎬ对黑水进行进一步闪蒸[１]ꎮ真空闪蒸罐在真空条件下操作ꎬ顶部出来的气体经真空闪蒸冷凝器冷凝后ꎬ再经真空闪蒸分离罐气液分离ꎬ气体进入真空泵入口ꎮ真空闪蒸分离罐的冷凝液依靠自重进入灰水槽ꎬ真空闪蒸罐底部的水及细渣混合物依靠自重进入沉降槽ꎮ来自真空闪蒸系统的水㊁细渣混合物与絮凝剂在静态混合器中混合ꎬ然后送入沉降槽ꎬ在絮凝剂静态混合器中加入絮凝剂ꎬ使沉降槽灰水中细渣沉降ꎮ沉降槽中放置缓慢转动的搅拌器ꎬ将沉淀的细渣刮至沉降槽底部出口ꎮ沉降槽底部的细渣及水经沉降槽底流泵送往真空过滤机进行滤水处理ꎮ澄清后的灰水含极少量的细灰ꎬ由沉降槽溢流并依靠重力进入灰水槽ꎻ回收的灰水经低压灰水泵返回系统循环使用ꎮ低压灰水泵出口的灰水分别送往除氧器(汽提塔)ꎬ经锁斗冲洗水冷却器冷却后送往锁斗冲洗水罐ꎮ为防止灰水中溶解物在水系统中的累积和沉积ꎬ保持灰水中溶解物的平衡ꎬ部分灰水送至厂区污水处理系统[２]ꎮ３㊀技改方案实施情况中能化工于２０１５年１２月选址新建一套直径１９ｍ㊁边沿深度４.１ｍ㊁沉降槽锥底坡度８ʎ㊁锥高１.２ｍ㊁总容积１３６０ｍ３的渣水沉降槽系统ꎬ整套装置总投资４００多万元ꎬ建设周期１０个月ꎬ于２０１６年１０月正式投入使用ꎬ目前运行情况良好ꎮ整套装置设备参数见表１ꎮ４㊀技改创新点(１)１＃㊁２＃真闪下液可以同时进入新建沉降槽ꎬ也可以分开使用原有及新建的沉降槽ꎬ增加装作者简介:韩伟(１９７４ )ꎬ男ꎬ机械工程师ꎬ主要从事煤化工生产管理ꎻｔｗｆｌｙ＠１６３.ｃｏｍ表１㊀整套装置设备参数设备名称设备参数沉降槽Φ１９０００ｍｍˑ４１００ｍｍꎬ１台灰水槽Φ３６００ｍｍˑ８０００ｍｍꎬ１台外排废水槽Φ２６００ｍｍˑ８０００ｍｍꎬ１台事故池５０００ｍｍˑ６０００ｍｍˑ４０００ｍｍꎬ１座底流泵Ｑ＝５０ｍ３/ｈꎬＨ＝６０ｍꎬ３０ｋＷꎬ２台灰水泵Ｑ＝１６８ｍ３/ｈꎬＨ＝９０ｍꎬ５５ｋＷꎬ２台外排废水泵Ｑ＝１６８ｍ３/ｈꎬＨ＝９０ｍꎬ５５ｋＷꎬ２台事故泵Ｑ＝２０ｍ３/ｈꎬＨ＝２５ｍꎬ１５ｋＷꎬ２台隔膜计量泵１２５Ｌ/ｈꎬ２台加酸泵１台耙料机１套置的灵活调节ꎬ提高整个系统稳定运行的能力ꎻ(２)总管阀门安装采用双阀控制ꎬ确保系统安全ꎻ(３)灰水泵出口返回系统灰水管采用独立管线ꎬ设置串联管线及阀门ꎬ方便调节ꎻ(４)底流泵进口增加自制过滤器ꎬ防止系统垢片堵塞底流系统管道ꎻ(５)沉降槽上部采用６ｍｍ碳钢盖板覆盖ꎬ做防腐处理ꎬ留有检修人孔ꎬ防止沉降槽蒸发水蒸气对气化循环水的影响ꎻ(６)在渣水框架二楼利用原有泵ꎬ增加２台分散剂计量泵ꎬ从渣水框架开始安装分散剂管线㊁絮凝剂管线ꎬ经新建沉降槽至灰水槽溢流口ꎻ(７)沉降槽锥部采用最新设计ꎬ侧面安装４个ＤＮ２００ｍｍ出料口(１用３备)ꎬ采用轨道球阀控制ꎬ锥底设置排污管ꎬ排污口径ＤＮ２００ｍｍꎻ(８)现场车间清污分流池西侧并排增设淤浆事故池１座ꎬ尺寸为５０００ｍｍˑ６０００ｍｍˑ４０００ｍｍꎬ增设事故泵２台ꎬ事故泵出口送至沉降槽中心管ꎬ现场设置堆泥池ꎮ５㊀运行效果２＃沉降槽(即新建沉降槽)于２０１６年１０月５日投用ꎬ为避免投用期间水温波动对后系统生产造成影响ꎬ决定将１＃炉系统切至２＃沉降槽运行ꎬ投运过程平稳ꎬ未对生产造成影响ꎮ２套沉降槽同时投用后ꎬ单槽循环量由原来的３００ｍ３/ｈ降至１５０ｍ３/ｈꎬ沉降停留时间由４ｈ提高到８ｈ左右ꎬ絮凝效果得到很好的改善ꎬ沉降槽灰水悬浮物质量浓度由原来的７５ｍｇ/Ｌ降至５５ｍｇ/Ｌ左右ꎬ对系统的水质优化起到很好的改善作用ꎬ为装置的长周期稳定运行奠定了基础ꎮ为优化装置运行成本ꎬ对絮凝药剂加药量进行了调整ꎮ调整后ꎬ在沉降槽溢流口取样进行水质分析ꎬ结果见表３ꎮ悬浮物的数量虽有上升ꎬ但沉降槽溢流口灰水悬浮物的质量浓度仍能稳定在６０ｍｇ/Ｌ以下ꎬ既能满足航天炉装置长周期稳定运行的需要ꎬ又降低了药剂运行成本ꎮ表２㊀沉降槽溢流口水质分析结果时间取样点悬浮物质量浓度/(ｍｇ Ｌ－１)絮凝剂添加量/(ˑ１０－６)２０１６年１月至１０月沉降槽溢流口７５.８２.２２０１６年１１月至１２月１＃沉降槽溢流口５５.５２.０２＃沉降槽溢流口５６.５２.０２０１７年１月至１２月１＃沉降槽溢流口５７.７１.５２＃沉降槽溢流口５８.３１.５２０１８年１月至４月１＃沉降槽溢流口５７.１１.５２＃沉降槽溢流口５８.１１.５６㊀结语本装置的成功投用ꎬ有效缓解了２套航天炉水质㊁水量方面的压力ꎬ不仅使返回系统的灰水水质得到有效改善ꎬ悬浮物质量浓度降至６０ｍｇ/Ｌ左右ꎬ也降低了沉降槽系统污水的排放量ꎮ新建２＃沉降槽投运后ꎬ絮凝剂的使用量由原来的１６.０ｋｇ/ｄ降至１０.５ｋｇ/ｄꎬ节约药剂５.５ｋｇ/ｄꎬ按絮凝剂价格３００００元/ｔ㊁年运行时间３５５ｄ计ꎬ则年节约药剂成本６００００元左右ꎮ２套沉降槽系统投用后ꎬ灰水水质得到很好的改善ꎬ为气化炉㊁洗涤塔提供了相对优质的水源ꎬ减少了系统水的积灰结垢ꎬ稳定了航天炉装置的长周期稳定运行ꎮ参考文献[１]㊀郭兴建ꎬ黄保才ꎬ童维风.航天炉粉煤气化工艺黑水系统改造探讨[Ｊ].化工设计通讯ꎬ２０１３(５):３１￣３３. [２]㊀谢安东.煤气化系统中碱(土)金属元素的迁移分布及能量优化研究[Ｄ].上海:华东理工大学ꎬ２０１７.(收稿日期㊀２０１８￣０４￣１９)。

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。