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多噴嘴水煤漿氣化水系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題及處理

米圣偉楊小艷張超郜士良田向杰王真

(河南心連心化肥有限公司河南新鄉(xiāng)453000)

河南心連心化肥有限公司(以下簡(jiǎn)稱心連心公司)氣化裝置采用由華東理工大學(xué)與兗礦集團(tuán)有限公司共同研發(fā)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)，氣化爐2開(kāi)1備，單爐日處理煤1 150 t/d，壓力6.5 MPa。黑水處理采用三級(jí)閃蒸裝置，壓力等級(jí)分別為0.8 MPa，0.25 MPa和-0.056 MPa，澄清槽1開(kāi)1備，配1只灰水槽。該氣化裝置自2013年11月16日開(kāi)車至今，總體運(yùn)行穩(wěn)定。通過(guò)水平衡優(yōu)化，氣化灰水外排量由開(kāi)車初期的120 m3/h降至目前75 m3/h左右；工藝脫鹽水用量由70 m3/h減少至40 m3/h；至2014年11月，氣化系統(tǒng)噸氨排水量由1.799 m3下降至1.124 m3。

1 水系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問(wèn)題

1.1黑水管線堵塞

2014年5月8日，氣化爐C在線倒氣化爐B，旋風(fēng)分離器B出口黑水管線堵塞。主要表現(xiàn)為旋風(fēng)分離器B排水閥全開(kāi)而液位持續(xù)不降，液位顯示100%?，F(xiàn)場(chǎng)人員確認(rèn)各閥門運(yùn)行正常，采取打開(kāi)旋風(fēng)分離器B旁路、旋風(fēng)分離器B底部側(cè)排閥、旋風(fēng)分離器B排污閥等措施，出水仍無(wú)流量，因此確定旋風(fēng)分離器B錐部堵塞，需采取措施進(jìn)行疏通。

2014年8月8日，氣化爐C在線倒氣化爐B，系統(tǒng)低壓閃蒸器B出水去真空閃蒸器管線堵塞?？偪厝藛T發(fā)現(xiàn)低壓閃蒸器液位上漲，真空閃蒸器液位不變，判斷此路黑水管線不暢，立即聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)此路管線進(jìn)行檢查、確認(rèn)。

1.2閥門卡澀

2014年12月17日，氣化系統(tǒng)在線倒?fàn)t。11:41，氣化爐提壓至1.0 MP，氣化爐A去渣水處理黑水切換閥門故障，在閥門關(guān)至剩余五分之一時(shí)，閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)損壞；14:20，事故處理完結(jié)，整體影響開(kāi)車進(jìn)度160 min，導(dǎo)致系統(tǒng)升壓并氣時(shí)間延誤。

1.3低壓系統(tǒng)泄漏

2014年11月，A和C系統(tǒng)低壓閃蒸器黑水管線出現(xiàn)泄漏問(wèn)題，通過(guò)增配臨時(shí)管線，將運(yùn)行系統(tǒng)蒸發(fā)熱水塔底部出口黑水接至系統(tǒng)備用蒸發(fā)熱水塔，實(shí)現(xiàn)在線檢修。

1.4澄清槽底部整體堵塞

2015年1月，2只澄清槽先后出現(xiàn)底部堵塞，澄清槽底料泵無(wú)法排出灰漿，導(dǎo)致真空過(guò)濾機(jī)系統(tǒng)停車；澄清槽耙料機(jī)因灰漿沉積已無(wú)法攪拌而故障停車。

1.5澄清槽A漫水

2015年1月16日，在線倒?fàn)t，澄清槽A漫水。其原因?yàn)?套氣化系統(tǒng)都是大循環(huán)，即將并入系統(tǒng)的那套氣化爐水循環(huán)量在190 m3/h左右，并且全部進(jìn)入澄清槽；正常運(yùn)行的2套系統(tǒng)向澄清槽排水量約340 m3/h，總水量為530 m3/h左右；加之經(jīng)過(guò)1年運(yùn)行，澄清槽溢流管線有結(jié)垢產(chǎn)生，溢流管通道變小，都會(huì)致使澄清槽液位增高。此時(shí)若啟動(dòng)沉渣池泵向澄清槽打水，就會(huì)發(fā)生澄清槽漫液。

2 現(xiàn)狀管理

2.1控制煤質(zhì)，尋求優(yōu)質(zhì)煤

氣化原料煤煤質(zhì)的好壞不僅關(guān)系氣化爐能否長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，而且煤中灰分、有害元素的含量對(duì)系統(tǒng)管道結(jié)垢影響較大。心連心公司開(kāi)車初期使用煤種為神華煤，該煤各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)良。氣化系統(tǒng)運(yùn)行逐漸穩(wěn)定后，開(kāi)始尋求經(jīng)濟(jì)煤種，主要以哈拉溝、張家峁、大柳塔等礦點(diǎn)煤種進(jìn)行試燒，嘗試不同的煤種配比，氣化用煤灰熔點(diǎn)控制在≤1 250 ℃、灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在9%。氣化爐A使用煤種分析數(shù)據(jù)(月平均值)見(jiàn)表1，主要煤種摻燒情況見(jiàn)表2。

表1氣化爐A使用煤種分析數(shù)據(jù)

項(xiàng) 目灰熔點(diǎn)/℃組分/(%,質(zhì)量分?jǐn)?shù))水分灰分揮發(fā)分硫固定碳發(fā)熱量/(kJ·kg-1)2013-11117516.09.03320.6645233532013-12118717.08.41330.6648247802014-01120214.09.40320.7349254832014-02122019.412.30330.2833259652014-03117716.69.00330.5348249482014-04118516.68.36340.5148251072014-05117016.56.90340.4348255252014-06116615.26.80350.4749260442014-07116419.17.10330.5048252032014-08116116.67.70330.4947245622014-09116019.17.38340.4947245672014-10118017.68.05330.5348252032014-11116915.97.30330.4648253582014-12116117.08.90330.5048247892015-0115.09.10320.504925115

2.2藥劑合理配比

氣化裝置水系統(tǒng)處理劑主要為絮凝劑、分散劑。正常生產(chǎn)時(shí)，在澄清槽分布器內(nèi)添加絮凝劑以提高水中高懸物的沉降速率；灰水槽出口添加分散劑，以分散水中的懸浮物為主、阻垢為輔。根據(jù)氣化系統(tǒng)水循環(huán)量，每小時(shí)絮凝劑添加量為(2～4)×10-6(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、分散劑為80～120 kg/h進(jìn)行配比，班絮凝劑消耗量約為7.5 kg，班分散劑消耗量約為340 kg；若灰水pH、濁度波動(dòng)超出控制范圍，則根據(jù)水質(zhì)變化適當(dāng)調(diào)整。隨著系統(tǒng)運(yùn)行周期的延長(zhǎng)，水質(zhì)逐漸惡化，逐漸增加絮凝劑、分散劑用量。

2.3灰水水質(zhì)調(diào)整

灰水水質(zhì)pH一般控制在7.5左右。pH偏低時(shí)，則通過(guò)調(diào)整低溫變換冷凝液排入灰水槽的水量來(lái)調(diào)整;濁度偏高時(shí)，可通過(guò)增大外排水量、加速水系統(tǒng)循環(huán)、加快置換來(lái)調(diào)節(jié)水質(zhì)，或通過(guò)調(diào)整絮凝劑用量控制濁度。氣化裝置水系統(tǒng)運(yùn)行水質(zhì)整體情況見(jiàn)表3。

表2主要煤種摻燒情況

日 期配煤灰熔點(diǎn)/℃配煤比例2014-05-112014-05-182014-06-062014-06-162014-06-282014-09-212014-11-252014-12-112014-12-142015-01-122015-01-222015-02-02哈拉溝1192～1218武家塔1127～1247哈拉溝1196～1224張家峁1195～1228哈拉溝1141～1278張家峁1195～1248大柳塔1212～1253混煤1174～1191哈拉溝1148～1192張家峁1195～1248哈拉溝1200～1207張家峁1202～1221神優(yōu)21153～1233神混1202～1221神優(yōu)21153～1233神混1202～1221哈拉溝1153～1233武家塔1163～1240神優(yōu)21153～1223神混1144～1212哈拉溝1144～1212張家峁1159～1239哈拉溝1144～1212張家峁1159～12395:15∶14∶14∶13∶15∶15∶14∶14∶16∶15∶14∶1

由表3數(shù)據(jù)可以得出：氣化裝置水系統(tǒng)水質(zhì)pH穩(wěn)定在7.5左右，灰水濁度在40～60 mg/L間波動(dòng)，但比控制指標(biāo)略高；2013年11月至2014年1月，系統(tǒng)開(kāi)車初期，重在穩(wěn)定系統(tǒng)生產(chǎn)，灰水?dāng)?shù)據(jù)顯示異常，后通過(guò)逐漸調(diào)整，從2月起，灰水水質(zhì)呈逐漸好轉(zhuǎn)均勢(shì)，但COD，NH3- N，Ca2+及電導(dǎo)率等數(shù)據(jù)整體呈緩慢上升趨勢(shì)，尤其是電導(dǎo)率從542 μS/cm上升至6 310 μs/cm，說(shuō)明系統(tǒng)中游離態(tài)、活性離子增多，水質(zhì)逐漸惡化。

3 結(jié)語(yǔ)

水煤漿氣化裝置水系統(tǒng)管理是同行業(yè)普遍存在的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，也是各企業(yè)不斷摸索、攻關(guān)的課題。心連心公司通過(guò)成立氣化水平衡攻關(guān)小組，持續(xù)優(yōu)化氣化系統(tǒng)水平衡；引進(jìn)電子阻垢儀，

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《小氮肥》雜志是經(jīng)原國(guó)家科委、原化工部批準(zhǔn)，由上?；ぱ芯吭壕庉嫵霭娴娜珖?guó)性刊物。主要發(fā)行對(duì)象定位占全國(guó)氮肥一半以上產(chǎn)能的傳統(tǒng)流程大、中、小規(guī)模的氮肥企業(yè)和兼顧向新型煤氣化轉(zhuǎn)型的企業(yè)。主要報(bào)道內(nèi)容有：氮肥企業(yè)的技術(shù)改造、節(jié)能減排經(jīng)驗(yàn)；氮肥生產(chǎn)中新技術(shù)、新設(shè)備、新材料的應(yīng)用；化肥科研成果、生產(chǎn)管理以及氮肥企業(yè)發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)驗(yàn)和開(kāi)展多種經(jīng)營(yíng)的信息等。本刊內(nèi)容可供全國(guó)從事氮肥、煤化工行業(yè)的工廠、設(shè)計(jì)、科研、高等院校及各省市主管部門的工程技術(shù)人員和管理人員參考。

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表3氣化裝置水系統(tǒng)運(yùn)行整體情況

日 期pH濁度/(mg·L-1)COD/(mg·L-1)NH3-N/(mg·L-1)Ca2+/(mg·L-1)C/(mg·L-1)堿度/(mmol·L-1)絮凝劑/kg分散劑/kg電導(dǎo)率/(μS·cm-1)2013-116.0487453367288058512912013-125.8536612621541145125422014-015.54152229815644534012.063754282014-026.3565352052195233387.028653992014-037.5535763272954384977.027365112014-047.5477313192612475526.726560922014-057.7438123173142216427.128562512014-067.7408032873431346517.529963972014-077.8418332982891516597.529868462014-087.2518493131991466097.530072152014-097.5567852971961526168.029774562014-107.5628803552091686148.531777392014-117.8708853063011866308.432868552014-127.4619503134153115678.734658432015-017.8428222944513696718.537353092015-027.5549043244213537458.53766310

平衡氣化裝置水系統(tǒng)管線游離態(tài)離子磁場(chǎng)，進(jìn)一步改善灰水水質(zhì)；減少添加劑和分散劑使用量，降低生產(chǎn)成本；改造密封水系統(tǒng)水泵，減少冷密封水系統(tǒng)生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)隱患，保證水煤漿氣化裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

收稿日期(2015- 10- 13)