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德士古水煤浆气化装置灰水系统优化技改小结

[日期:2022-12-15] 来源:《中氮肥》2022年第6期  作者: [字体: ]

王学虎

(国能包头煤化工有限责任公司,内蒙古 包头014000

 

[摘  要]气化灰水是气化装置的“血液”,其运行状况良好与否关乎整个气化装置的安全、稳定、长周期运行。国能包头煤化工有限责任公司德士古水煤浆气化装置生产运行中出现了灰水系统设备及管线结垢严重、低压灰水系统和高压灰水系统无法在线隔离清洗、废水冷却器运行周期短且清洗难度大、气化炉激冷室下降管与上升管环隙严重结垢等问题。为此,采取了优化改造低压灰水系统管线和废水冷却器以及加强原料煤煤质管理、优选灰水系统药剂并加强管理、严格灰水水质管理等一系列优化技改措施,最终实现了气化灰水系统的安全、稳定运行,助力了气化装置的长周期、经济运行。

[关键词]灰水系统;结垢堵塞;原因分析;优化改造;灰水管线;废水冷却器;原料煤煤质;阻垢分散剂

[中图分类号]TQ546.5   [文献标志码]B   [文章编号]1004-9932202206-0013-04

 

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国能包头煤化工有限责任公司(简称包头煤化)气化装置采用美国 GE公司的德士古水煤浆加压气化工艺,以水煤浆为原料、纯氧为气化剂,在6.5 MPa条件下进行部分氧化反应,生成以COH2CO2为主要成分的粗煤气,粗煤气经激冷室和洗涤塔水浴增湿、降温、除尘后送往下游气体净化系统;气化装置设置7台气化炉(五开两备),单炉投煤量1 500 t/d(干煤),满负荷有效气产量为530 000 m3/h

众所周知,气化灰水是气化装置的“血液”,其运行状况良好与否关乎整个气化装置的安全、稳定、长周期运行。包头煤化气化灰水系统实际生产中出现了一些问题,通过采取一系列的优化技改措施,最终实现了灰水系统的安全、稳定运行。以下对有关情况作一介绍。

1  气化灰水系统工艺流程简介

来自气化炉和洗涤塔的黑水进入闪蒸系统,首先经过高压闪蒸解吸出大量的酸性气,同时黑水被浓缩并降温,高闪气经洗涤塔给水泵来水换热冷却后依次进入最终冷却器、分离罐,分离得到的凝液送入除氧器,不凝气则通过高闪气压缩机回收利用;高压闪蒸罐底部的黑水送低压闪蒸罐,低压闪蒸罐顶部闪蒸出的蒸汽送除氧器加热低压灰水除氧,低压闪蒸罐底部的黑水送第一、第二真空闪蒸罐;在真空闪蒸系统,黑水中的酸性气继续得到解吸,同时黑水被浓缩并降温,真闪气经冷凝分离得到的凝液送沉降槽;经四级闪蒸浓缩后的黑水由沉降槽给料泵送入沉降槽与絮凝剂混合,经絮凝、沉降,黑水中的固体颗粒凝结成较大的胶状物沉入澄清槽底部,之后澄清槽底部的灰浆被送至真空过滤机系统过滤脱水,得到滤饼送出界区,沉降槽上部较为干净的水(称为灰水)溢流进入溢流堰,然后从溢流堰进入灰水槽得以收集;灰水大部分由低压灰水泵送入除氧器、洗涤塔、锁斗冲洗水罐、渣池、研磨水槽循环使用,为控制灰水中固含量及有害杂质的积累,从1#灰水槽用外排水泵抽一部分灰水(约320 t/h)经废水换热器(一开一备)降温至约40 ℃后送至公用工程污水池,通过123FV008控制外排废水流量的稳定。

2  气化灰水系统的运行状况

1)沉降槽、灰水槽彻底清理后重新注入新鲜水,投运初期状况良好,但一段时间后,系统运行状况开始恶化,沉降槽内壁挂垢严重,垢片脱落导致底流泵入口堵塞,需要频繁倒泵,导致大量灰浆在沉降槽积累,沉降槽黑水沉降效果变差;同时,溢流堰内的灰垢也明显增多、增厚,使得沉降槽内的水很难溢流至灰水槽,增加了灰水处理的难度。

2)除氧器运行70多天后,除氧器氧头旋膜管和氧头低压灰水管口出现严重堵塞,低压灰水补水困难,只能通过开低压灰水进箱体手阀维持除氧器的液位,导致低闪气与低压灰水的换热效果变差,严重影响灰水的除氧效果;同时低压闪蒸罐内压力高,闪蒸系统热负荷大,导致系统灰水温度偏高,影响絮凝剂、分散剂的使用效果,形成恶性循环。

3)灰水系统有2 台型号为BEM的废水冷却器(123E004A/B,一开一备),换热管管径为25 mm,管程数为6,换热面积为476 m2,外排废水走管程,循环水走壳程。实际生产中,由于灰水水质差,且废水在冷却器内部停留时间较长,废水冷却器管程结垢速率快,管程结垢堵塞严重,运行一段时间后外排水流量很难满足工艺要求,废水冷却器运行周期短(平均只有3040 d),运行30多天就需切换为备用废水冷却器,切出的废水冷却器隔离出来高压清洗,管程灰垢需要钻头清理,清洗难度大且耗时长,若短时间内无法完成废水冷却器的备用,灰水不能正常输送至公用工程污水池,在系统内进一步浓缩,其硬度、电导率、碱度、悬浮物含量、溶解性总固含量等指标超标,加速系统结垢,严重制约气化装置的长周期运行。例如,2020416日废水冷却器(123E004A)管程清洗完毕后投运,外排水流量为304.91 t/h,运行21 d后外排水流量降至190.52 t/h,远低于工艺控制指标,灰水水质不断恶化,被迫投用备用废水冷却器(123E004B),123E004A隔离出来清洗,拆开123E004A封头发现,进水封头侧有大量垢片堆积,进水口堵塞严重,管程也存在不同程度的结垢堵塞。

更多内容详见《中氮肥》2022年第6

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