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传统煤化工装置污水源头治理与全厂污水零排放技术简介

[日期:2016-02-14] 来源:《中氮肥》2016年第1期  作者: [字体: ]

传统煤化工装置污水源头治理与全厂污水零排放技术简介

 

周生贤

(山东济氮研究所,  山东 微山277600

[摘  要]介绍山东济氮研究所研发的适用于传统煤化工装置的污水源头治理与全厂污水零排放技术,重点阐述各技改措施在造气工序、净化工序、凉水塔等系统中的应用,以及如何实现污水逐级综合利用。此种独树一帜的污水零排放技改,投入小、实施易、效果好,可为业内提供参考与借鉴,并冀望在其推广实践中得到不断地修改和完善。

[关键词]  传统煤化工装置;造气工序;净化工序;凉水塔;污水源头治理;污水逐级综合利用;技改

[中图分类号] X 781.4  [文献标志码] B  [文章编号] 1004-9932201601-0001-04

 

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山东济氮研究所通过多年来的潜心研究与实践,深挖传统煤化工装置节能减排的潜力,另辟蹊径,开创了一套投入小、实施易、效果好的技改方法,可使全厂污水自然达到零排放,与传统的污水循环及处理技术有着根本的不同,它是从污水产生的源头着手寻求解决办法。传统煤化工企业的实践表明,其应用大见成效。

传统煤化工企业,如中小型氮肥厂(合成氨厂)、甲醇厂等,要真正做到全厂污水零排放,其思路或先决条件就是要使全厂污水系统中损失的水量定要大于全厂系统产生或补充等新增的水量;若产生的水量大于损失的水量,就会造成全系统“涨水”而无法自然达到全厂污水零排放,只能通过污水循环加药处理,才能被动地实现零排放,由此增加了企业的负担。

山东济氮研究所对于传统中小型煤头氮肥及甲醇企业节能减排工作及技改措施有着独特的研究与认识,寻求从源头着手对工艺指标进行优化,改进工艺流程及操作方法,改造设备结构等,从而避免或减少污染的产生、污水的生成,减少污水排放量;并采取污水逐级综合利用措施,从合成系统(即全厂系统尾端)补新水逆流程到造气炉洗气塔(即全厂系统首端),水逆向洗涤,工艺气体逐级净化,先粗洗,再细洗,最后精洗,净化较为彻底,全系统补水量少、效率高,全过程有蒸发等水损失,最后污水剩余量极少,喷洒到可接受的部位回收利用,新水中的杂物则逐级增浓、沉淀、稠厚,最后由抓斗挖出外销,由此自然达到吃光耗尽,变废为宝,是目前节能减排的好方案,值得业内借鉴。

实现全厂污水零排放,笔者总结了46项可行的污水源头治理技改措施,以及污水逐级综合利用措施,现分述如下。

1  造气工序技改措施(10项)

1)改移下吹蒸气阀在离造气炉体最近处顶盖的上部,上行煤气阀、下吹蒸气阀,特别是传统设计的煤气阀安装在旋风除尘器后,更应改移至炉顶盖约4 cm处且为直角,减少旋风除尘器内存死角(无效蒸汽容积),避免制气循环变上吹时将此处蒸汽吹到洗气塔而变为冷凝水进而成为污水。烟囱阀、吹风气回收阀集中在一起,减少阀体到气化层的距离,减少此段无效蒸汽空间容积,避免吹风时将蒸汽吹到洗气塔变为冷凝水而增加了造气系统的污水量。

2)阀门安装应上进底出(对于水平管线而言),防止阀后管内存蒸汽和吹风时CO2大分子存留此处,变制气时又将CO2负压抽出带入气柜,降低半水煤气中的有效气体成分。

3)同理上述(1),应改移下行煤气阀、吹风阀、上吹蒸气阀、上/下吹加氮阀等靠造气炉体更近处,减少无效(不入炉内)蒸汽死角。

4)改炉底冲灰水封为时刻在气(汽)吹,吹风、上/下吹加氮时刻在吹灰,使炉底积灰存留不住,这样既节省用水又减少污水的产生,还减少炉底热量让冲灰冷水带走,并且缓解炉底冲灰水露点腐蚀问题,杜绝冲灰水产生的文丘里效应将煤气负压抽吸到炉外大量损失的同时,避免抽煤气量大时有使人中毒的危险。

5)除上述蒸汽管线及系统存有死角产生多余的冷凝水外,目前中小氮肥企业蒸汽分解率不高也是造成蒸汽过剩(最终形成冷凝水或污水)的重要原因之一,从源头上提高蒸汽分解率尚有极大潜力,可参见下文所述措施。

6)增设下吹蒸汽分布器。上行管出口处往炉内方向变径为稍大一点的管口,其截面积与造气炉截面积之比分成35个环面积之比为常数K,使下吹蒸汽等截面比均匀入炉,可明显提高蒸汽分解率。

7)增设水夹套表面蒸汽导向环,将顺水夹套冷表面分布的气化剂强制导向气化层,变不分解的无效蒸汽为可分解的有效蒸汽,增大蒸汽分解率;并减少水夹套内的水量,以多产蒸汽且又减少炉内热量损失。

8)同理上述(6),增设上吹蒸汽对应截面比为常数K的均匀分布器。

9)上述微型技改也用于吹风对应截面比为常数K的均匀分布器。总之,入炉气化剂分布状况改善了,气化层相应规整了,就为适当提高气化层温度创造了条件,整体蒸汽分解率就会大幅提高。

10)采用“三个一操作方法”(一个指标:炉箅风帽顶端增设一测温点,称作“渣标”,以此温度为基础来控制炉况;一个措施:连续均匀地大拉炉条机;一个手段:随时微调制气循环上吹、下吹百分比),实现高限炉温超灰熔点操作,进一步提高蒸汽分解率。

2  净化工序等技改措施(12项)

1)软水站废水的产生量极大是由不合理的系统设计和操作造成的,应彻底地改造软水器并改进其工艺操作方法,尽量减少污水排放:把阴/阳离子等交换器的再生排污阀(管)由水平方向上高于离子交换器底部最低处改移到离子交换器下封头最低处,接最细的短管(φ20 mm,或φ100 mm管和阀门),排污时彻底排空;正洗时,改变传统的大(全负荷交换器等水量文选和冲气阀)水量的长时间反洗,避免冲洗水浪费严重及耗电多;更严重的是原冲洗方法会导致污水量极大,应彻底改为喷头式空塔上喷下喷反洗,正洗时可节约水80%左右,即可大幅度减少废水量;传统多台软化器失效就停运再生,运行周期太短,应改为串联工艺流程,变为“饿”再生,既提高系统运行周期又大大减少再生次数,产生的污水就很少;再生剂改为可重复回收再利用的再生剂,既节约再生剂,又减少废水量。

2)锅炉、夹套排污水沉淀、澄清(加药)处理,回收清水再用。

3)改造脱硫设备并改进工艺及操作,实现清液和残液均衡,无污水排放。此项技改措施以前已撰文阐述,于此不再赘述——可参阅有关资料或电话咨询笔者。

4)采用铜洗流程的氨厂,铜液升温再生加热传统上采用蒸汽加热法,应改为热水循环加热的方法,此方面的措施笔者多年前已发表论文阐述,目前应用此方法的已有数厂。

     更多内容详见《中氮肥》2016年第1

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