水煤浆气化灰水系统优化总结
崔增涛，庞伟玲，顾朝晖，刘 伟
（河南心连心化肥有限公司，河南 新乡 453731）
［摘 要］ 针对水煤浆气化系统补水量大进而引起外排废水量大，以及管线结垢与腐蚀的问题，统筹分析“45·80”装置用水与排水情况，据此进行了气化灰水替代系统用一次水、尿素解吸废液部分替代机泵用脱盐水的优化改造，以及工艺上稳定灰水水质并优化水质控制指标，从而减少了气化系统一次水和脱盐水的补充量及灰水的外排量，并满足了管线不结垢、不腐蚀的要求。
［关键词］ 水煤浆气化；灰水系统；结垢；腐蚀；外排废水量；节水改造；效益分析
［中图分类号］ TQ 546.5 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1004-9932（2017）02-0026-02
河南心连心化肥有限公司四分公司“45·80”装置，气化系统采用华东理工大学与兖矿集团有限公司共同开发的四喷嘴对置式水煤浆气化工艺，单炉处理煤量1 150 t/d，气化压力6.5 MPa。其灰水系统采用三级闪蒸工艺，设计单台气化炉激冷水流量278 m3/h，单系统外排废水量35 m3/h。气化系统自2013 年11 月开车至今，总体运行稳定。
1 存在的问题
运行初期，气化系统补水量大，进入灰水系统的一次水、脱盐水量高达125 m3/h，造成系统吨氨水耗高，而系统外排废水量达120～130 m3/h，另外，管线出现结垢和腐蚀现象。具体情况如下。
（1）系统补水和各处冲洗水使用原水；机泵密封水、液位计冲洗水为脱盐水，脱盐水用量较设计值偏大，大量脱盐水补入灰水系统中，浪费了大量高品质水。
（2）灰水系统排水没有设定工艺指标，仅依据有关设备液位的高低进行调整，灰水浓缩倍数整体偏低。
（3）高压闪蒸系统实际运行数据达不到设计要求，水中酸性物质不能有效地被处理，系统灰水pH长时间处于较低值，在一定程度上对系统设备造成了腐蚀。
（4）灰水水质不稳定，波动较大，导致药剂浓度波动较大，不能有效阻止Ca2+、Mg2+的聚集，导致管道、设备出现结垢现象。
（5）灰水系统补水量大，水资源利用效率较低，吨氨取水约15 m3，吨氨排水约7 m3，造成巨大的浪费。
2 节水改造思路及方案
针对灰水系统实际运行情况，为降低吨氨水耗，减少气化系统外排废水量，改善气化系统灰水水质，本着低品位水替代高品质水、“45·80”装置全系统统筹考虑的思路，对气化灰水系统进行优化改进，主要内容包括：低压灰水替代大部分一次水；低品位水（尿素解吸废液、高压变换冷凝液等）替代部分脱盐水；通过控制外排废水量优化灰水指标、控制灰水水质。
2.1 一次水使用优化
气化系统原始设计中一次水用户包括添加剂复配站用水、煤浆制备系统冲洗水、捞渣机链条冲洗水、捞渣机附近地面冲洗水、压滤机滤布冲洗水、底料泵机封冲洗水、底料泵进口冲洗水等，共计一次水用量约21.5 m3/h。于是用气化灰水替代以上用户所需的一次水，通过对气化系统一次水使用的优化，除部分生活用水外，一次水已基本退出气化灰水系统。
2.2 脱盐水使用优化
气化系统灰水处理岗位离心泵较多，包括高温热水泵、除氧水泵、真空喷射泵、澄清槽底料泵、蒸发热水塔给水泵、压滤机真空泵、磨煤水泵、低压灰水泵等，所有机泵密封水均为脱盐水，而用脱盐水作为液位计冲洗水的用户主要是蒸发热水塔和低压闪蒸器，共计脱盐水用量约56 m3/h。通过分析，尿素解吸废液经预处理后完全可替代脱盐水用作气化灰水系统泵用密封水及液位计冲洗水。
具体改造方案：尿素解吸废液经超滤过滤器净化后，再经换热器换热，解吸废液温度由70～90 ℃降至35～40 ℃，然后分配至气化灰水系统作为各机泵密封水和各低压设备液位计冲洗水。优化后，气化区域脱盐水用量由56 m3/h降至15 m3/h左右。
2.3 稳定灰水水质并优化水质控制指标
灰水系统的结垢和腐蚀是影响气化炉长周期运行的两大问题。当灰水含固量大（约1%）且硬度较高（一般在1 000×10-6 以上），灰水系统中存在Ca2+、Mg2+等离子且达到一定浓度时，会与水中的HCO- 3和CO2- 3结合生成碳酸盐类沉淀物而发生结垢现象，从而堵塞管道和设备，垢物会包裹大量灰分，使垢片成长速度更快且更硬，清理难度很大。同时，当灰水中Cl-含量高（一般在500×10-6 以上），会导致设备、管道腐蚀严重。
更多内容详见《中氮肥》2017年第2期