煤氣化裝置黑水系統(tǒng)改進(jìn)與優(yōu)化

張歡園 王成 韓波浪（陜西長青能源化工有限公司，陜西寶雞721004）

煤氣化裝置黑水系統(tǒng)改進(jìn)與優(yōu)化

張歡園 王成 韓波浪（陜西長青能源化工有限公司，陜西寶雞721004）

介紹了水激冷煤氣化技術(shù)黑水處理系統(tǒng)典型的工藝流程。分析了黑水處理系統(tǒng)共性問題，如角閥緩沖罐振動、腐蝕、磨損和澄清槽導(dǎo)流槽煤泥大量積累等，并提出可行性改進(jìn)方法及措施。

黑水處理系統(tǒng);角閥緩沖罐;澄清槽

目前工業(yè)化應(yīng)用水激冷煤氣化技術(shù)分為上行激冷和下行激冷，下行水激冷有德士古、航天爐、神寧爐、科林爐、東方爐等，上行水激冷主要是五環(huán)爐。

黑水處理系統(tǒng)是水激冷煤氣化工藝中不可或缺的組成部分，典型的工藝流程為：高壓閃蒸罐接收氣化爐和洗滌塔送來的黑水進(jìn)行閃蒸，氣相送入變換工段。低壓閃蒸罐主要接收高壓閃蒸罐底部的黑水，閃蒸出的蒸汽進(jìn)入除氧器。第一真空閃蒸罐主要接收低壓閃蒸罐黑水、渣池泵送來的灰水和氣化爐開、停車時送來的灰水，另有地槽泵不定時送來的地槽水，共同進(jìn)行真空閃蒸，氣相進(jìn)入真空泵。第二真空閃蒸罐接收第一真空閃蒸罐的液相進(jìn)行進(jìn)一步閃蒸。澄清槽主要收集真空閃蒸送來的細(xì)渣黑水。澄清槽上部澄清的灰水返回到工藝系統(tǒng)中，澄清槽底部的灰漿經(jīng)真空過濾系統(tǒng)將濾餅排除（或通過離心機處理）。

在黑水處理系統(tǒng)運行過程中，陸續(xù)出現(xiàn)的一些問題，影響著裝置長周期穩(wěn)定運行。筆者對典型問題進(jìn)行分析、總結(jié)，并提出相應(yīng)的處理措施。希望對同類型裝置有所幫助。

1 黑水角閥緩沖罐（短節(jié)）的失效

黑水、渣水及灰水中含有氯離子、氨、鉀鹽、硫化氫或磷酸等強腐蝕介質(zhì)，固體顆粒濁度較高。黑水角閥緩沖罐用來緩沖角閥在節(jié)流減壓瞬間黑水汽化膨脹對閃蒸罐的巨大沖擊。其運行工況具有強腐蝕、強沖刷、介質(zhì)中含有固體顆粒的特點[1]，非常苛刻。

某項目采用國內(nèi)自主知識產(chǎn)權(quán)新型粉煤氣化工藝，其黑水角閥和緩沖罐采用豎直布置，緩沖罐采用陶瓷襯里。陶瓷襯里能很好地避免緩沖罐的惡劣工況，對磨損和腐蝕也有很好的抵御性，但是在運行時緩沖罐出現(xiàn)較大振動，在停車后對緩沖罐進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)內(nèi)襯破損和脫落[2]，經(jīng)分析原因為：1）在工作狀態(tài)下，內(nèi)襯層各節(jié)陶瓷環(huán)配合處承受部分自身重力和沖擊力，造成內(nèi)襯陶瓷層縱向壓裂現(xiàn)象。而且緩沖罐內(nèi)介質(zhì)產(chǎn)生的震動造成陶瓷破碎、脫落。2）工作溫度致使緩沖罐本身存在熱應(yīng)力，由于膨脹系數(shù)的不同，造成內(nèi)襯層與外鋼體的剝離，形成陶瓷脫落。陶瓷襯里掉落后落入下游，造成機泵及管道堵塞，影響裝置運行。

針對上述出現(xiàn)的問題，該裝置從兩個方面采取措施進(jìn)行改造。具體措施如下：

（1）在角閥緩沖罐下部增加緩沖裝置（如圖1），用來緩解緩沖罐的振動，增加震動補償。

圖1

1-彈簧；2-槽鋼[10；3-槽鋼[16；4-肋板；5-槽鋼[10；6-角閥下緩沖罐；7-槽鋼[10；8-墊板；9-彈簧

（2）更換內(nèi)襯材質(zhì)，由原來陶瓷襯里改為Cr15耐磨耐蝕鑄鋼。內(nèi)襯層經(jīng)鑄造分段成型后進(jìn)行裝配，方便檢修和維護(hù)。

該裝置采取了在緩沖罐上增加緩沖裝置和更換襯里后，緩沖罐運行正常，沒有出現(xiàn)大浮的振動和磨穿現(xiàn)象。很大程度的延長了緩沖罐使用壽命。

圖2

另外，某水煤漿氣化工藝黑水角閥緩沖罐材質(zhì)選用雙相鋼，在緩沖罐罐底增加耐蝕板也能很好的延長緩沖罐的使用壽命。

2 澄清槽導(dǎo)流槽煤泥大量積累

進(jìn)入澄清槽的黑水、渣水和絮凝劑混合后，對煤泥進(jìn)行沉降。因黑水和絮凝劑反應(yīng)過快，導(dǎo)致澄清槽進(jìn)口煤泥沉淀過快，導(dǎo)流槽出泥不及時以致大量堆積。隨著運行時間的延長煤泥會越積越多，直至積滿導(dǎo)流槽。進(jìn)而會造成澄清槽煤泥大量堆積，影響澄清槽正常運行。

采取措施：1、在澄清槽主耙的傳動軸上增加兩個對稱布置的導(dǎo)流槽刮板。2、導(dǎo)流槽刮板隨主耙留有一定的上升空間，即刮耙正常運行情況下，距離導(dǎo)流槽也有一定距離。3、導(dǎo)流槽刮板與主耙刮板朝向應(yīng)相反，即主耙向中心刮泥，導(dǎo)流槽刮泥板向外側(cè)刮泥。澄清槽進(jìn)口煤泥沉淀過快時，新增刮泥板可以將導(dǎo)流槽上煤泥及時刮出，使導(dǎo)流槽內(nèi)煤泥順利流出，因而導(dǎo)流槽內(nèi)不會出現(xiàn)煤泥堆積，確保澄清槽正常運行。

澄清槽具體的設(shè)計和優(yōu)化方案如圖2：

增加了導(dǎo)流槽刮泥板后，在澄清槽運行時，其內(nèi)部沉淀的煤泥能及時排出，再無煤泥大量積累，運行正常。

3 結(jié)語

黑水處理系統(tǒng)作為水激冷煤氣化技術(shù)的重要組成部分，同時也是裝置長周期運行的保障。但是其設(shè)備的運行環(huán)境非常惡劣。所以黑水處理系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備（如角閥緩沖罐、澄清槽等）的選型、選材、設(shè)計不但要依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，而且要結(jié)合相關(guān)裝置的成熟經(jīng)驗。以優(yōu)化設(shè)計，延長設(shè)備運行壽命。

[1] 王永洲.煤氣化裝置中黑水角閥內(nèi)部流場優(yōu)化研究[J].煤化工，2015,43（2）：24-26.

[2] 寧哲.五環(huán)爐煤氣化裝置黑水處理系統(tǒng)問題分析[J].化肥設(shè)計，2016,54(4):55-57.

Improvement and optimization of coal gasification black water system

This paper introduced the typical process for black water treatment system of the water quenching coal gasfication. The common problems of black water treatment system are analyzed,Such as angle valve,buffer tank vibration,corrosion,wear and clarification groove,diversion tank,a large accumulation of slime,And puts forward feasible improvement methods and measures.

Blackwater water treatment system Angle valve buffer tank Clarification tank

張歡園（1988-），男，陜西西安人，助理工程師，現(xiàn)主要從事化工設(shè)備管理等工作。