张文才 肖康

水煤浆气化装置灰水中氨氮含量较高往往会直接影响污水处理站的运行，系统减量运行情况也很容易因此出现，这便使得近年来围绕水煤浆气化装置灰水中氨氮含量控制开展的研究大量涌现，基于此，本文简单分析了水煤浆气化装置灰水中氨氮含量高的原因，并详细论述了相应解决措施，希望由此能够为相关业内人士带来一定启发。

本文选择了某地采用德士古水煤浆工艺技术的S化工企业作为研究对象，该企业配置有6.5MPa气化压力的Φ3200mm气化炉3台，采用四级闪蒸工艺、激冷流程，灰水系统工艺流程可简单概括为：“汽化炉→高压闪蒸→低压闪蒸→一级真空闪蒸→二级真空闪蒸→澄清槽→灰水槽→除氧器→碳洗塔→汽化炉”，由此便完成了整个灰水循环。

1.水煤浆气化装置灰水中氨氮含量高原因分析

1.1 问题分析

在2017年9月之前，S化工企业灰水中氨氮含量始终稳定在350～420mg/L区间，但在日常1500t甲醇、100%气化装置负荷工况下，污水处理站接收的灰水量处于80～100m3/h区间，而由于灰水中氨氮含量较高，污水处理站始终采用回用中水稀释方式进行灰水的辅助处理，由此灰水的氨氮含量被稀释至180～220mg/L，这一指标下污水处理站200m3/h的灰水处理能力可满足生产需要。2017年9月18日至10月3日，S化工企业开展了气化装置部分改造，在高负荷运行试验中，企业的甲醇产量达到设计能力的120%，即1800t/h，但灰水外排放量及氨氮含量也因此分别提升至100～120m3/h、390～440mg/L区间，这就使得污水处理站无法满足S化工企业的生产需要。

1.2 原因分析

围绕S化工企业在气化装置部分改造后出现灰水外排放量及氨氮含量升高情况开展分析，笔者认为灰水外排放量的提升是必然的，但对比同样应用德士古气化工艺的化工企业不难发现，这类企业的灰水氨氮含量多能够控制在260mg/L，因此本文认为S化工企业灰水中氨氮含量的上升可能受到了一定隐藏因素的影响，德士古气化工艺的性能也因此未实现完全发挥。为明确S化工企业水煤浆气化装置灰水中氨氮含量较高的原因，笔者在2017年9月22日开展灰水系统取样，取样过程中气化装置处于120%负荷运行状态，结合检验可确定澄清槽、灰水槽、除氧器、汽提塔底部处的灰水氨氮含量分别为432mg·L-1、430mg·L-1、366mg·L-1、321mg·L-1，而2016年同一时间（）测得的数据则分别为379mg·L-1、371mg·L-1、310mg·L-1、172mg·L-1，测量期间气化装置处于100%负荷运行状态。

结合上述数据开展分析不难发现，2017年9月22日测得的汽提塔底部灰水氨氮含量相较于上一年度同一时间每升提升了149mg，这种情况的出现主要是由于汽提塔压力升高導致汽提效果变差，系统负荷增大则属于最根本原因；同时除氧器处灰水氨氮含量相较于上一年度每升也提升了55mg，2014年同一时期测得的数据则为101mg/L，测量期间气化装置处于100%负荷运行状态，而由于2017年数据显示的进、出除氧器灰水氨氮含量没有明显变化，因此可断定本身具备优秀氨氮脱除效果的除氧器部位出现了问题，这一问题属于解决水煤浆气化装置灰水中氨氮含量高问题的最佳切人点。

2.水煤浆气化装置灰水中氨氮含量高的解决措施

2.1 深入分析

除氧器主要负责水中氨氮、氧气及其他不凝气的去除，这使得其能够有效保证给水水质，在S化工企业的灰水系统工艺流程中，除氧器汽提段下部会进入低压闪蒸器顶部的闪蒸气，并能够与除氧器上部进入的灰水逆流换热，灰水水质的净化能够在这一过程产生的汽提作用下顺利实现。深入分析不难发现，设备结构、压力、温度均会直接影口向除氧器运行效果，而在笔者实际参与的检查中发现，S化工企业灰水系统中除氧器汽提段顶部灰水进入量较少，且旁路阀存在发热现象（灰水进入除氧器水箱），因此可初步判断该旁路阀存在内漏故障，这一故障使得大部分灰水并没有经过除氧器的处理，而是直接进入了水箱，这就使得除氧器并没有在灰水系统真正发挥净化水质的作用，除氧器处灰水氨氮含量偏高问题也因此出现。

2.2 解决措施

综合分析灰水系统中除氧器存在的问题后，笔者采用了如下两方面措施处理s化工企业水煤浆气化装置灰水中氨氮含量高问题：（1）提高汽提效果。为提高汽提效果实现更高质量的灰水处理，2017年9月24日，S化工企业调整了汽提塔操作压力与操作温度，原操作压力与操作温度分别为0.15MPa、138.0℃，调整后变为0.08MPa与136.7℃，在运行8h后开展检测，可确定汽提塔处灰水氨氮含量为173mg/L，汽提效果因此实现了长足提升，水煤浆气化装置灰水中氨氮含量也得到了有效控制。（2）旁路阀故障处理，通过多次开关灰水人除氧器水箱的旁路阀，该处存在的灰水走短路、内漏问题已经得到了基本解决，在2017年9月24日关闭该处的旁路阀后，经过除氧器处理后的灰水氨氮含量下降至130mg/L，而为了从根本上解决旁路阀故障，2017年12月5日，S化工企业利用系统短停机会进行了旁路阀的更换，更换后除氧器处灰水氨氮含量稳定在120～140mg/L区间。

2.3 效果分析

在应用上述解决措施完成S化工企业水煤浆气化装置的处理后，灰水氨氮含量逐步降低，在2017年12月5日除氧器更换完成后，污水处理站接收的灰水氨氮含量稳定于228mg/L区间，且上下波动不超过10mg/L，这使得污水处理站可满足S化工企业120%负荷状态运行的气化装置需要，S化工企业气化装置高负荷运行的瓶颈由此顺利解决，企业的环保效益也因此实现了长足提升。在企业水煤浆气化装置灰水中氨氮含量降低后，降低的氨氮含量相当于污水处理站每小时减少80m3的200mg/L氨氮含量灰水处理，按4元/m3的污水处理费用计算，企业年经济效益大约为230万元，本文研究的实践价值可见一斑。

综上所述，水煤浆气化装置灰水中氨氮含量较高问题的解决具备较高现实意义，在此基础上，本文涉及的基于S化工企业水煤浆气化装置实际开展的问题分析、原因分析、深入分析、解决措施、效果分析等内容，则提供了可行性较高的水煤浆气化装置灰水中氨氮含量控制路径，而为了更好降低灰水中氨氮含量，工艺技术的研究与实践需要得到重点关注。