新型气化炉装置渣水处理系统问题分析

2020-02-19李飞

云南化工 2020年9期

李飞

（中化近代环保化工（西安）有限公司，陕西西安 710299）

新型气化炉装置渣水处理系统是当前煤炭清洁的重要手段。我国煤炭资源相对丰富，城市建设与工业生产等都会应用到煤炭资源，煤炭资源应用包括多种类型，直接燃烧或者将其二次加工等，这些都能够发挥出煤炭资源的应用价值。但是煤炭资源在应用过程中对空气会造成一定影响，尤其是直接燃烧，产生大量二氧化碳，污染空气资源。新型气化炉装置渣水处理系统，主要针对煤炭资源应用期间的废物处理，有效对灰渣进行处理，将灰渣危害降到最低。

1 工艺流程介绍

新型气化炉装置渣水处理系统，整个工艺流程的运行主要依靠气化炉为基础，通过对煤气的初步净化，将其中含渣的黑水进行特殊减压处理，随后将其引入到渣水处理系统中。渣水处理系统在接收到黑水后，根据渣水处理系统的运行设计，第一是蒸发热水塔全面将蒸发室启动，如此可以确保灰水实现全面性温度升高，循环灰水系统将热水室中的蒸汽进行接触换热处理，为后续渣水处理创造有利条件［1］。结合陕西延长石油榆林煤化公司一期装置技术循环流化床锅炉细渣掺烧装置项目，针对煤气化灰渣处理情况进行优化。其中涉及到粗渣、细渣，其中气化渣处理手段相对成熟，但是因为含碳量较高，所以需要进一步优化。在此背景下对气化炉装置渣水处理系统进行升级，有效对气化渣问题进行解决，实现煤化公司资源回收利用［2］。

2 运行期间的问题剖析

2.1 细渣掺烧处理问题

新型气化炉装置渣水处理系统运行中，采用的主要方法是二次掺烧处理技术，将气化炉细渣中的含碳量降低，但是相较于其他废料，细渣存在比较好的碳元素，一旦处理中接触到燃烧煤，经过循环硫化床锅炉燃烧处理后，含碳量虽然会明显降低，整体的消耗量同样降低，取得较为明显的成效。可是在实际操作中，需要结合掺烧操作要求，对输送细渣系统不断改善升级，因为掺烧操作期间频繁出现循环流化床锅炉系统不稳定的现象，严重影响到掺烧操作质量，并且不能得到预计的细渣处理效果，所以这方面问题亟待解决。细渣掺烧作为新型气化炉装置渣水处理系统运行的关键环节，必须对操作流程进行优化设计。及时输送气化炉细渣到循环流化床锅炉中，同时输送系统还会输送一些其他物质，同时进行掺烧处理。具体掺烧中的问题包括如下几点：

第一是气化炉细渣含水量相对来讲比较高，这会对锅炉热效率造成直接影响，受到热效率波动，锅炉燃气含水量不断上升，如此一来最终的换热效率就会下降。第二是掺烧操作中，气化炉细渣的影响会导致整体飞灰量上升，掺烧操作中就会出现颗粒燃烧不充分的情况，一旦进入到烟道，飞灰量会再次增加，加重锅炉运行压力，设备与管道的摩擦损坏更加严重，影响气化炉装置渣水处理效果。正因为如此，必须将气化炉装置渣水处理系统运行中的问题及时解决，尤其是细渣掺烧处理方面，为煤化工企业生态发展奠定基础。

2.2 输送系统堵塞问题

输送阶段也会出现堵塞现象，主要集中在旋风分离器管路位置。一旦管道堵塞，热水塔受到影响出现满液情况，火炬管道中会融入大量防控粗水煤气，并且这些煤气均带水。如此一来质量必然下降，甲醇接气时间也会受到明显影响，整个渣水处理系统的制造成本会不断增加。不仅如此，闪蒸塔罐液位排放受到影响，现场清理难度增加，设备检修更加复杂。甚至在垢片清理期间，澄清槽中也会出现大量垢片，渣浆泵不管是入口还是叶轮均会造成堵塞。

系统运行期间设备以及管道等黑水处理避免不了会形成大量垢片。系统中的温度或者压力等一旦出现过度变化，就会导致垢片出现脱落现象，再加上渣水处理期间会排放大量黑水，垢片得不到妥善处理，堆积在弯头位置，导致黑水闪蒸管道严重堵塞。

3 运行问题原因剖析

积极对气化炉装置渣水处理系统所出现的问题进行原因分析，为系统优化与保证正常运行提供更多参考。闪蒸处理的不断优化，黑水蒸出量不断增加，尤其是其中的HCO-3、Ga2+离子浓度，待符合系统处理最终条件后，及时进行蒸发处理。但是这期间受到灰黑颗粒沉积以及吸附等影响，导致设备内壁出现过多沉积物。沉积污垢的增加，拉大钢材热膨胀系数差，一旦温度出现下降或者系统处理完毕温度回到最初点，管道就会受到灰垢的过度挤压，出现不同程度的裂纹。系统输送期间，介质温差对设备造成影响，灰垢得不到及时处理，不间断的脱落造成出口管以及调节阀都出现严重堵塞。掌握新型气化炉装置渣水处理系统运行期间出现问题的原因，为后期问题的解决与系统升级创造有利条件。

4 处理有效措施

4.1 细渣掺烧问题解决措施

对于细渣掺烧过程中含水量较高的问题，及时对出现问题的原因进行剖析，并且结合细渣掺烧处理过程中的准备工作，增加细渣晾晒环节，提前将其中的水分蒸发一部分。如此一来，细渣经过输送系统进入到锅炉中，并且与燃料煤充分掺和之后及时输送到锅炉中备用。飞灰量较大的问题，解决的出发点需要以输灰系统为核心。积极展开扩能改造，在固定输送条件基础上将飞灰流量增加，如此就可以做到单位时间内有效控制飞灰速度与流量，以最短时间排除最大飞灰量。在此基础上还要将选择适当的燃料煤，以高热值低灰分类型最佳，从源头将飞灰量降到最低，如此飞灰量与排灰量都会减少，系统运行效率明显提高。含碳量高问题的解决，必须将锅炉的炉膛高度调整，并且将碳粒的燃烧时间尽量延长，有效降低含碳量，并且确保循环灰中杂质减少。除此之外省煤器磨损也是常见问题。对于这方面问题的解决，根据细渣掺烧具体情况，强化灰循环系统，飞灰量减少的同时，省煤器磨损得到缓解。

对于水灰的技术指标需要进行严格的管理与控制。气化装置运行过程中，水质、煤质有着极为重要的作用，而煤质的改变也会导致水质发生波动。酸碱度，Cl、Ca的浓度，导电率等均属于水质技术标准的主要内容。这些技术标准之间相互约束、相互影响、又相互关联。其中酸碱度、Ca离子浓度等极为重要，主要原因就是这些技术标准与灰水结垢程度之间有着极为密切的关联，同时悬浮物与氯离子浓度的影响也极为较为重要。若处于高温高压环境中，氯离子浓度较高就会导致不锈钢设备出现应力腐蚀现象。灰水固悬浮物浓度对于黑水、灰水系统的阻垢、分散也有着直接影响。当悬浮物浓度较高时，阻垢分散剂会吸附大量固悬物，这也提高了药物的消耗量，进而导致灰水中的碳酸钙垢片出现结晶，这会提高管道与设备中固悬物的沉积。

所谓科学合理的控制灰水的酸碱度、氯离子与钙离子浓度、导电率，就是针对灰水去污处理站排放量进行控制，并在水系统中加入一次水、脱盐水等进行置换。使用合理的絮凝剂可有效控制灰水的浊度，结合媒种变换情况，科学设计配药量、使用后合理的絮凝剂种类。原料煤种与絮凝剂种类应相互匹配，煤种改变时需要第一时间开展黑水采样试验，进而确保加药量、配药比例以及絮凝剂种类的选择具有合理性。应用絮凝剂时有最为合理的用量。若用药量较小，使用量与絮凝效果之间有着正比关系，若使用量较高，絮凝效果将受到影响。主要原因就是当絮凝剂使用量较少时，部分剩余的固悬物无法在吸附作用下形成大块物体，进而影响沉淀效果。当絮凝剂用量过多时，固悬物的数量无法满足絮凝需求，这也直接影响沉淀效果。

4.2 优化升级渣水处理系统中的输送系统

新型气化炉装置渣水处理系统中，输送系统至关重要。尤其是循环特性强化，输煤系统必须及时升级，如此才能满足新型气化炉装置渣水处理系统运行需要。结合渣水处理系统的优化，煤气细渣进入到处理系统中，必须由专门输送系统输送完成，将其及时投入到处理装置予以处理。输送系统是气化炉装置渣水处理系统最关键的辅助系统，输送系统运行直接影响到气化炉装置渣水处理系统的运行。入炉方式、位置等都会影响到气化炉装置的运行效率。尤其是汽化细渣输送期间，为了保证输送系统与渣水处理系统衔接及时到位，主要选择两种输送形式，其一为螺旋输送、其二为水平皮带输送。

螺旋输送系统，主要包括电机驱动装置、悬吊轴承以及壳体、转动轴，除此之外螺旋叶片必不可少。悬吊轴承主要通过转动轴作为基本支撑，在驱动装置的作用下完成驱动运行。转动轴运行期间，受到重力影响，螺旋叶片会呈现出滑动移动，及时将处理材料运输至渣水处理系统。这种输送系统在实际运行中，具有结构间接、多样化输送以及不占用过多空间等优势。并且能够灵活装卸处理材料。当前实际应用中也存在一些不足，首先是整体上存在比较大的摩擦，尤其是槽体以及螺旋叶片，必须及时对叶片进行更换，频繁维修输送槽体等。不利于长距离运输，受到空间以及密度等的影响，布置难度较大，密封性同样不够理想。一旦不能及时将处理材料及时输送或者有效整理，就会造成管道堵塞现象。

水平皮带输送系统，组成元件包括输送带、张紧装置、进料与卸料装置、托辊以及主动与张紧滚筒。主动滚筒的运行，必须由机架进行有效支撑，并且在电机减速的影响下开始快速运行。处理材料受到重力作用，及时置落于皮带上，在主动滚筒的作用下，迅速转移到出料口位置，随即进行卸料处理。整体上输送力比螺旋输送系统打，并且输送距离拉长。但是相较于螺旋输送系统安装成本高出很多，并且很多位置极易磨损，保养费用增加。尤其是滚动轴承消耗极大，输送过程中密封难度大，经常出现粉尘飞扬现象。

针对这两种输送系统，必须结合新型气化炉装置渣水处理系统运行需要科学选择，还要结合煤化企业经济能力与经营规模，确保气化渣配比合理，输送及时到位。