气化炉灰水水质指标的控制与管理
朱俊飞
（河南晋开化工投资控股集团有限公司， 河南 开封475000）
［摘 要］通过对航天炉灰水水质指标项目、来源及其对应的影响因素进行分析和探讨，提出灰水水质指标控制与管理的要点，通过合理控制灰水水质指标实现了气化装置的长周期运行及水处理费用的大幅降低，提升了企业的经济效益。
［关键词］气化炉；灰水水质指标；影响因素；系统工况；控制；管理
［中图分类号］TQ 546.5 ［文献标志码］ B ［文章编号］1004-9932（2016）
河南晋开化工投资控股集团有限公司二分公司采用航天粉煤加压气化装置，工艺气后续净化处理采用的是“激冷环激冷+激冷室水浴+合成气洗涤”流程来保证出气化装置煤气的含固量小于1 mg/m3。在正常运行过程中，由气化炉及合成气洗涤塔排出的黑水经两级闪蒸、重力及絮凝沉降完成固液分离后，在各升压泵的作用下重新返回气化炉和合成气洗涤塔中循环使用（即渣水循环系统）。因此，渣水循环系统水质尤其是沉降后返回系统的灰水水质能否达标成为保证整个航天炉系统长周期运行的关键。
1 灰水水质的主要控制项目与影响因素及来源
为保证返回系统的灰水满足气化炉长周期稳定运行的需要，通常主要控制以下几项指标：① 浊度，目的是防止固体颗粒在管道沉降而造成管道结垢；② 碱度和硬度，主要控制水中Ca2+、Mg2+等的浓度，防止其在特殊环境中形成盐类，造成管道结垢；③ pH，主要防止pH不合适的情况下造成管线腐蚀或结垢；④ COD和氨氮，主要为保证终端水处理系统运行稳定。
在正常运行过程中，灰水水质指标均处于动态变化之中，影响水质指标变化的因素及来源如下。
（1）浊度（即含固量）。灰水中固体含量的高低主要取决于沉降及絮凝效果的好坏，同时与系统负荷也有一定关系，而影响沉降效果的因素有沉降停留时间、絮凝剂添加量及药效特性、进料量、进料压力等。
（2）碱度和硬度。碱度主要是NH4+的累积，硬度主要是Ca2+、Mg2+的累积。NH4+主要是H2和N2在高温及铁介质存在的条件下发生微量的氨化反应产生，比如在气化过程中及变换过程中会生成少量的NH3，NH3溶于水后形成NH4+；Ca2+、Mg2+则主要来源于煤中的灰分及补入的外部水。
（3）pH。灰水pH的变化在整个渣水循环系统中可分为2个阶段：第一阶段为高压变低压阶段，即灰水从气化炉与合成气洗涤塔出来后至沉降槽沉降完之前，该阶段因灰水中溶解了CO2和H2S等酸性气体，灰水整体呈酸性；第二阶段为低压升高压阶段，即沉降后的灰水经各升压泵送至气化炉和洗涤塔之前，因酸性介质在第一阶段已闪蒸去除，而易溶于水的NH+4的作用在第二阶段得到显现，使该阶段灰水整体呈碱性。
（4）COD和氨氮。COD主要来源于气化反应过程中生成的烃类物质、机泵的润滑油及外界进入的油类物质；而氨氮的来源与碱度的来源相同。
2 灰水控制指标与系统工况的相互影响
在系统运行稳定及外排水量在控制指标范围内的情况下，灰水控制指标与系统工况的相互影响如下。
（1）浊度。沉降停留时间越长、絮凝剂添加量适宜、进料量越小及进料压力适中时，沉降效果越好，沉降后灰水浊度越低；此外，气化炉负荷越低，沉降过程越容易。
（2）碱度和硬度。气化炉负荷越高以及净化系统高氨氮水汽提效果越差时，碱度和硬度富集越快。
（3）pH。正常运行系统不添加酸和碱的情况下，随着系统碱度即NH+4的富集，系统pH会逐步上升；在添加酸或碱的情况下，正常情况下系统整体水质会呈弱碱性。
（4）COD和氨氮。系统负荷增加和净化系统高氨氮水汽提效果差时，灰水的氨氮含量会增大；灰水的COD含量则随气化炉气化温度降低和煤燃烧形成的烃类物质增多而增大，系统外部进入渣水系统的油类物质则可以通过人工干预予以避免。
3 气化炉灰水水质的控制与管理要点
更多内容详见《中氮肥》2016年第5期