改善气化灰水水质减少系统结垢运行小结

2022-03-09张林峰李兴隆

氮肥与合成气 2022年3期

关键词：灰水闪蒸黑水

张林峰，李兴隆

(安徽晋煤中能化工股份有限公司，安徽临泉 236400)

中能化工股份有限公司灰水系统由于水质差、积渣快、结垢多，在运行时影响工艺、设备的稳定；同时，清理积渣耗时长，影响检修进度。因此，延缓灰水系统积渣结垢、优化灰水系统水质是延长气化装置运行时间的主要因素。[1]。

1 结垢现象

经分析，在气化炉、洗涤塔、高压闪蒸、真空闪蒸、沉降槽5个环节(见图1)中均存在结垢现象。影响灰水系统的因素见图2[2]。

图1 工艺流程图

1.1 气化炉积渣结垢

恶性带水带灰，磨损合成气管道，造成气化炉液位不稳定，同时破渣机填料易漏，不能连续运行，导致积渣运行更严重。

1.2 洗涤塔积渣

液位计易堵且极难疏通，读数无法参考，导致盲目操作；缓冲分离空间变小，合成气带灰，造成塔盘孔堵塞；带水严重且不稳定，引起塔盘脱落。

1.3 高压闪蒸积渣

容易堵塞角阀，导致液位波动大；垢片进入沉降槽后造成沉降槽堵塞。

1.4 真空闪蒸真空度低

黑水水温约为102 ℃，超过絮凝剂最佳温度(约90 ℃)，影响絮凝效果；黑水压力为0.02 MPa以上，流速快，影响沉降效果。

1.5 沉降槽积渣

淤浆无法正常排出，沉降槽分离空间小，悬浮物多，形成恶性循环。

图2 影响灰水系统的因素

2 原因分析

2.1 化学反应

形成水中碱度的物质碳酸氢盐可以共存，硫酸盐和氢氧化物也可以共存。然而，碳酸氢盐与氢氧化物不能同时存在，在水中发生如下反应：

(1)

2．2 pH值因素

2.3 水硬度原因

水的总硬度指水中钙、镁离子的总浓度，其中包括碳酸盐硬度(即通过加热以碳酸盐形式沉淀下来的钙离子、镁离子，故又叫暂时硬度)和非碳酸盐硬度。以碳酸钙质量浓度表示水的硬度见表1。

表1 以碳酸钙质量浓度表示水的硬度

所以，当系统内碱度硬度控制不好时，pH值控制范围过高或过低都会造成洗涤塔内积灰、积垢。

2.4 设备原因

真空闪蒸真空度低基本都是由真空闪蒸罐顶冷凝器换热效果差导致，真闪气中带灰且容易腐蚀设备，使得冷凝器使用效果差[3-4]。

2.5 腐蚀原因

沉降槽垢片生成快，自身内壁脱落的垢片和其它环节的垢片最终都集中在沉降槽，积累快、积累多且无法彻底清理，影响淤浆正常排出，导致沉降槽缓冲空间变小。

3 实施对策

(1) 严格控制好气化炉各项工艺指标；严格控制絮凝剂、分散剂加药量，每个班要按照车间要求用药，保证加药连续性和用量；特殊情况需要特别安排加入。

(2) 洗涤塔虽然在锥部设计有排污管，但是仅限于停车时排污用，由于开停车时压力和温度变化，造成系统内垢片脱落，堵塞的排污管基本没有作用。利用此管道，改为用高压灰水进行反冲，增加干净的高压水，使锥底的积渣垢片处于不稳定状态，通过黑水管道将其排出。

(3) 清洗真空闪蒸罐顶冷凝器，并更换换热器，使真空闪蒸压力维持在-0.07 MPa，水温保持在90 ℃左右，保证絮凝剂的絮凝效果和沉降槽的沉降效果。

(4) 严格控制工艺指标，确保灰水系统稳定。真空闪蒸压力为-0.02～0 MPa，保证真闪系统稳定；气化炉黑水质量流量≥95 t/h，保证气化炉黑水及时排出；洗涤塔黑水质量流量≥20 t/h、温度≥160 ℃，保证洗涤塔黑水及时排出；淤浆抽出质量流量≥35 t/h，保证沉降槽淤浆及时送出；通过调整絮凝剂、分散剂，控制悬浮物质量浓度约为60 mg/L，控制碱度+硬度≤20 mmol/mL；通过加酸碱溶液控制pH值为7.5～9.0，有效改善灰水水质，控制系统的结垢速率。