煤气化装置黑水系统改进与优化

张欢园 王成 韩波浪（陕西长青能源化工有限公司，陕西宝鸡721004）

煤气化装置黑水系统改进与优化

张欢园 王成 韩波浪（陕西长青能源化工有限公司，陕西宝鸡721004）

介绍了水激冷煤气化技术黑水处理系统典型的工艺流程。分析了黑水处理系统共性问题，如角阀缓冲罐振动、腐蚀、磨损和澄清槽导流槽煤泥大量积累等，并提出可行性改进方法及措施。

黑水处理系统;角阀缓冲罐;澄清槽

目前工业化应用水激冷煤气化技术分为上行激冷和下行激冷，下行水激冷有德士古、航天炉、神宁炉、科林炉、东方炉等，上行水激冷主要是五环炉。

黑水处理系统是水激冷煤气化工艺中不可或缺的组成部分，典型的工艺流程为：高压闪蒸罐接收气化炉和洗涤塔送来的黑水进行闪蒸，气相送入变换工段。低压闪蒸罐主要接收高压闪蒸罐底部的黑水，闪蒸出的蒸汽进入除氧器。第一真空闪蒸罐主要接收低压闪蒸罐黑水、渣池泵送来的灰水和气化炉开、停车时送来的灰水，另有地槽泵不定时送来的地槽水，共同进行真空闪蒸，气相进入真空泵。第二真空闪蒸罐接收第一真空闪蒸罐的液相进行进一步闪蒸。澄清槽主要收集真空闪蒸送来的细渣黑水。澄清槽上部澄清的灰水返回到工艺系统中，澄清槽底部的灰浆经真空过滤系统将滤饼排除（或通过离心机处理）。

在黑水处理系统运行过程中，陆续出现的一些问题，影响着装置长周期稳定运行。笔者对典型问题进行分析、总结，并提出相应的处理措施。希望对同类型装置有所帮助。

1 黑水角阀缓冲罐（短节）的失效

黑水、渣水及灰水中含有氯离子、氨、钾盐、硫化氢或磷酸等强腐蚀介质，固体颗粒浊度较高。黑水角阀缓冲罐用来缓冲角阀在节流减压瞬间黑水汽化膨胀对闪蒸罐的巨大冲击。其运行工况具有强腐蚀、强冲刷、介质中含有固体颗粒的特点[1]，非常苛刻。

某项目采用国内自主知识产权新型粉煤气化工艺，其黑水角阀和缓冲罐采用竖直布置，缓冲罐采用陶瓷衬里。陶瓷衬里能很好地避免缓冲罐的恶劣工况，对磨损和腐蚀也有很好的抵御性，但是在运行时缓冲罐出现较大振动，在停车后对缓冲罐进行检查，发现内衬破损和脱落[2]，经分析原因为：1）在工作状态下，内衬层各节陶瓷环配合处承受部分自身重力和冲击力，造成内衬陶瓷层纵向压裂现象。而且缓冲罐内介质产生的震动造成陶瓷破碎、脱落。2）工作温度致使缓冲罐本身存在热应力，由于膨胀系数的不同，造成内衬层与外钢体的剥离，形成陶瓷脱落。陶瓷衬里掉落后落入下游，造成机泵及管道堵塞，影响装置运行。

针对上述出现的问题，该装置从两个方面采取措施进行改造。具体措施如下：

（1）在角阀缓冲罐下部增加缓冲装置（如图1），用来缓解缓冲罐的振动，增加震动补偿。

图1

1-弹簧；2-槽钢[10；3-槽钢[16；4-肋板；5-槽钢[10；6-角阀下缓冲罐；7-槽钢[10；8-垫板；9-弹簧

（2）更换内衬材质，由原来陶瓷衬里改为Cr15耐磨耐蚀铸钢。内衬层经铸造分段成型后进行装配，方便检修和维护。

该装置采取了在缓冲罐上增加缓冲装置和更换衬里后，缓冲罐运行正常，没有出现大浮的振动和磨穿现象。很大程度的延长了缓冲罐使用寿命。

图2

另外，某水煤浆气化工艺黑水角阀缓冲罐材质选用双相钢，在缓冲罐罐底增加耐蚀板也能很好的延长缓冲罐的使用寿命。

2 澄清槽导流槽煤泥大量积累

进入澄清槽的黑水、渣水和絮凝剂混合后，对煤泥进行沉降。因黑水和絮凝剂反应过快，导致澄清槽进口煤泥沉淀过快，导流槽出泥不及时以致大量堆积。随着运行时间的延长煤泥会越积越多，直至积满导流槽。进而会造成澄清槽煤泥大量堆积，影响澄清槽正常运行。

采取措施：1、在澄清槽主耙的传动轴上增加两个对称布置的导流槽刮板。2、导流槽刮板随主耙留有一定的上升空间，即刮耙正常运行情况下，距离导流槽也有一定距离。3、导流槽刮板与主耙刮板朝向应相反，即主耙向中心刮泥，导流槽刮泥板向外侧刮泥。澄清槽进口煤泥沉淀过快时，新增刮泥板可以将导流槽上煤泥及时刮出，使导流槽内煤泥顺利流出，因而导流槽内不会出现煤泥堆积，确保澄清槽正常运行。

澄清槽具体的设计和优化方案如图2：

增加了导流槽刮泥板后，在澄清槽运行时，其内部沉淀的煤泥能及时排出，再无煤泥大量积累，运行正常。

3 结语

黑水处理系统作为水激冷煤气化技术的重要组成部分，同时也是装置长周期运行的保障。但是其设备的运行环境非常恶劣。所以黑水处理系统关键设备（如角阀缓冲罐、澄清槽等）的选型、选材、设计不但要依照相关标准规范要求，而且要结合相关装置的成熟经验。以优化设计，延长设备运行寿命。

[1] 王永洲.煤气化装置中黑水角阀内部流场优化研究[J].煤化工，2015,43（2）：24-26.

[2] 宁哲.五环炉煤气化装置黑水处理系统问题分析[J].化肥设计，2016,54(4):55-57.

Improvement and optimization of coal gasification black water system

This paper introduced the typical process for black water treatment system of the water quenching coal gasfication. The common problems of black water treatment system are analyzed,Such as angle valve,buffer tank vibration,corrosion,wear and clarification groove,diversion tank,a large accumulation of slime,And puts forward feasible improvement methods and measures.

Blackwater water treatment system Angle valve buffer tank Clarification tank

张欢园（1988-），男，陕西西安人，助理工程师，现主要从事化工设备管理等工作。