航天炉黑水沉降系统项目技改及应用

韩 伟，童维风

(安徽晋煤中能化工股份有限公司，安徽临泉 236400)

1 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、二期共用1台沉降槽，由于2套装置同时停车检修的概率很小，使得沉降槽使用周期较长、维护检修频次较少，导致沉降槽溢流堰、锥底部形成较多固体垢片。开停车或负荷大幅调整期间，由于温度的变化，容易使固体垢片脱落，造成沉降槽锥部堵塞，影响淤浆排出，最终会影响装置的稳定运行。

气化装置单系统运行时，黑水在沉降槽的絮凝沉降时间约8 h，沉降效果较好，悬浮物的质量浓度可以控制在60 mg/L左右；2套装置运行时，絮凝沉降时间只有约4 h，造成黑水沉降效果差，溢流灰水悬浮物的质量浓度大多在75 mg/L左右，灰水含固量的增加，加剧了系统的积灰结垢。根据以上装置运行情况，经充分考察及调研分析，为了能够有效提高渣水的沉降分离效果、改善渣水水质状况，中能化工拟新建渣水沉降槽系统1套。

2 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，经减压后送入高压闪蒸罐进行闪蒸，高压闪蒸罐出来的水及细渣进入真空闪蒸罐，对黑水进行进一步闪蒸[1]。真空闪蒸罐在真空条件下操作，顶部出来的气体经真空闪蒸冷凝器冷凝后，再经真空闪蒸分离罐气液分离，气体进入真空泵入口。真空闪蒸分离罐的冷凝液依靠自重进入灰水槽，真空闪蒸罐底部的水及细渣混合物依靠自重进入沉降槽。

来自真空闪蒸系统的水、细渣混合物与絮凝剂在静态混合器中混合，然后送入沉降槽，在絮凝剂静态混合器中加入絮凝剂，使沉降槽灰水中细渣沉降。沉降槽中放置缓慢转动的搅拌器，将沉淀的细渣刮至沉降槽底部出口。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。

澄清后的灰水含极少量的细灰，由沉降槽溢流并依靠重力进入灰水槽；回收的灰水经低压灰水泵返回系统循环使用。低压灰水泵出口的灰水分别送往除氧器(汽提塔)，经锁斗冲洗水冷却器冷却后送往锁斗冲洗水罐。为防止灰水中溶解物在水系统中的累积和沉积，保持灰水中溶解物的平衡，部分灰水送至厂区污水处理系统[2]。

3 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19 m、边沿深度4.1 m、沉降槽锥底坡度8°、锥高1.2 m、总容积1 360 m3的渣水沉降槽系统，整套装置总投资400多万元，建设周期10个月，于2016年10月正式投入使用，目前运行情况良好。整套装置设备参数见表1。

4 技改创新点

(1)1#、2#真闪下液可以同时进入新建沉降槽，也可以分开使用原有及新建的沉降槽，增加装置的灵活调节，提高整个系统稳定运行的能力；

表1 整套装置设备参数

(2)总管阀门安装采用双阀控制，确保系统安全；

(3)灰水泵出口返回系统灰水管采用独立管线，设置串联管线及阀门，方便调节；

(4)底流泵进口增加自制过滤器，防止系统垢片堵塞底流系统管道；

(5)沉降槽上部采用6 mm碳钢盖板覆盖，做防腐处理，留有检修人孔，防止沉降槽蒸发水蒸气对气化循环水的影响；

(6)在渣水框架二楼利用原有泵，增加2台分散剂计量泵，从渣水框架开始安装分散剂管线、絮凝剂管线，经新建沉降槽至灰水槽溢流口；

(7)沉降槽锥部采用最新设计，侧面安装4个 DN200 mm出料口(1用3备)，采用轨道球阀控制，锥底设置排污管，排污口径DN200 mm；

(8)现场车间清污分流池西侧并排增设淤浆事故池1 座，尺寸为5 000 mm×6 000 mm×4 000 mm，增设事故泵2台，事故泵出口送至沉降槽中心管，现场设置堆泥池。

5 运行效果

2#沉降槽(即新建沉降槽)于2016年10月5日投用，为避免投用期间水温波动对后系统生产造成影响，决定将1#炉系统切至2#沉降槽运行，投运过程平稳，未对生产造成影响。

2套沉降槽同时投用后，单槽循环量由原来的300 m3/h降至150 m3/h，沉降停留时间由 4 h 提高到8 h左右，絮凝效果得到很好的改善，沉降槽灰水悬浮物质量浓度由原来的75 mg/L降至55 mg/L左右，对系统的水质优化起到很好的改善作用，为装置的长周期稳定运行奠定了基础。

为优化装置运行成本，对絮凝药剂加药量进行了调整。调整后，在沉降槽溢流口取样进行水质分析，结果见表3。悬浮物的数量虽有上升，但沉降槽溢流口灰水悬浮物的质量浓度仍能稳定在60 mg/L以下，既能满足航天炉装置长周期稳定运行的需要，又降低了药剂运行成本。

表2 沉降槽溢流口水质分析结果

6 结语

本装置的成功投用，有效缓解了2套航天炉水质、水量方面的压力，不仅使返回系统的灰水水质得到有效改善，悬浮物质量浓度降至 60 mg/L 左右，也降低了沉降槽系统污水的排放量。新建2#沉降槽投运后，絮凝剂的使用量由原来的 16.0 kg/d 降至10.5 kg/d，节约药剂5.5 kg/d，按絮凝剂价格30 000元/t、年运行时间355 d计，则年节约药剂成本60 000元左右。2套沉降槽系统投用后，灰水水质得到很好的改善，为气化炉、洗涤塔提供了相对优质的水源，减少了系统水的积灰结垢，稳定了航天炉装置的长周期稳定运行。