航天爐黑水沉降系統項目技改及應用

韓 偉，童維風

(安徽晉煤中能化工股份有限公司，安徽臨泉 236400)

1 項目背景

安徽晉煤中能化工股份有限公司(以下簡稱中能化工)航天爐氣化裝置一、二期共用1臺沉降槽，由于2套裝置同時停車檢修的概率很小，使得沉降槽使用周期較長、維護檢修頻次較少，導致沉降槽溢流堰、錐底部形成較多固體垢片。開停車或負荷大幅調整期間，由于溫度的變化，容易使固體垢片脫落，造成沉降槽錐部堵塞，影響淤漿排出，最終會影響裝置的穩定運行。

氣化裝置單系統運行時，黑水在沉降槽的絮凝沉降時間約8 h，沉降效果較好，懸浮物的質量濃度可以控制在60 mg/L左右；2套裝置運行時，絮凝沉降時間只有約4 h，造成黑水沉降效果差，溢流灰水懸浮物的質量濃度大多在75 mg/L左右，灰水含固量的增加，加劇了系統的積灰結垢。根據以上裝置運行情況，經充分考察及調研分析，為了能夠有效提高渣水的沉降分離效果、改善渣水水質狀況，中能化工擬新建渣水沉降槽系統1套。

2 工藝流程

航天爐系統中從氣化爐激冷室和合成氣洗滌塔底部排出來的黑水，經減壓后送入高壓閃蒸罐進行閃蒸，高壓閃蒸罐出來的水及細渣進入真空閃蒸罐，對黑水進行進一步閃蒸[1]。真空閃蒸罐在真空條件下操作，頂部出來的氣體經真空閃蒸冷凝器冷凝后，再經真空閃蒸分離罐氣液分離，氣體進入真空泵入口。真空閃蒸分離罐的冷凝液依靠自重進入灰水槽，真空閃蒸罐底部的水及細渣混合物依靠自重進入沉降槽。

來自真空閃蒸系統的水、細渣混合物與絮凝劑在靜態混合器中混合，然后送入沉降槽，在絮凝劑靜態混合器中加入絮凝劑，使沉降槽灰水中細渣沉降。沉降槽中放置緩慢轉動的攪拌器，將沉淀的細渣刮至沉降槽底部出口。沉降槽底部的細渣及水經沉降槽底流泵送往真空過濾機進行濾水處理。

澄清后的灰水含極少量的細灰，由沉降槽溢流并依靠重力進入灰水槽；回收的灰水經低壓灰水泵返回系統循環使用。低壓灰水泵出口的灰水分別送往除氧器(汽提塔)，經鎖斗沖洗水冷卻器冷卻后送往鎖斗沖洗水罐。為防止灰水中溶解物在水系統中的累積和沉積，保持灰水中溶解物的平衡，部分灰水送至廠區污水處理系統[2]。

3 技改方案實施情況

中能化工于2015年12月選址新建一套直徑19 m、邊沿深度4.1 m、沉降槽錐底坡度8°、錐高1.2 m、總容積1 360 m3的渣水沉降槽系統，整套裝置總投資400多萬元，建設周期10個月，于2016年10月正式投入使用，目前運行情況良好。整套裝置設備參數見表1。

4 技改創新點

(1)1#、2#真閃下液可以同時進入新建沉降槽，也可以分開使用原有及新建的沉降槽，增加裝置的靈活調節，提高整個系統穩定運行的能力；

表1 整套裝置設備參數

(2)總管閥門安裝采用雙閥控制，確保系統安全；

(3)灰水泵出口返回系統灰水管采用獨立管線，設置串聯管線及閥門，方便調節；

(4)底流泵進口增加自制過濾器，防止系統垢片堵塞底流系統管道；

(5)沉降槽上部采用6 mm碳鋼蓋板覆蓋，做防腐處理，留有檢修人孔，防止沉降槽蒸發水蒸氣對氣化循環水的影響；

(6)在渣水框架二樓利用原有泵，增加2臺分散劑計量泵，從渣水框架開始安裝分散劑管線、絮凝劑管線，經新建沉降槽至灰水槽溢流口；

(7)沉降槽錐部采用最新設計，側面安裝4個 DN200 mm出料口(1用3備)，采用軌道球閥控制，錐底設置排污管，排污口徑DN200 mm；

(8)現場車間清污分流池西側并排增設淤漿事故池1 座，尺寸為5 000 mm×6 000 mm×4 000 mm，增設事故泵2臺，事故泵出口送至沉降槽中心管，現場設置堆泥池。

5 運行效果

2#沉降槽(即新建沉降槽)于2016年10月5日投用，為避免投用期間水溫波動對后系統生產造成影響，決定將1#爐系統切至2#沉降槽運行，投運過程平穩，未對生產造成影響。

2套沉降槽同時投用后，單槽循環量由原來的300 m3/h降至150 m3/h，沉降停留時間由 4 h 提高到8 h左右，絮凝效果得到很好的改善，沉降槽灰水懸浮物質量濃度由原來的75 mg/L降至55 mg/L左右，對系統的水質優化起到很好的改善作用，為裝置的長周期穩定運行奠定了基礎。

為優化裝置運行成本，對絮凝藥劑加藥量進行了調整。調整后，在沉降槽溢流口取樣進行水質分析，結果見表3。懸浮物的數量雖有上升，但沉降槽溢流口灰水懸浮物的質量濃度仍能穩定在60 mg/L以下，既能滿足航天爐裝置長周期穩定運行的需要，又降低了藥劑運行成本。

表2 沉降槽溢流口水質分析結果

6 結語

本裝置的成功投用，有效緩解了2套航天爐水質、水量方面的壓力，不僅使返回系統的灰水水質得到有效改善，懸浮物質量濃度降至 60 mg/L 左右，也降低了沉降槽系統污水的排放量。新建2#沉降槽投運后，絮凝劑的使用量由原來的 16.0 kg/d 降至10.5 kg/d，節約藥劑5.5 kg/d，按絮凝劑價格30 000元/t、年運行時間355 d計，則年節約藥劑成本60 000元左右。2套沉降槽系統投用后，灰水水質得到很好的改善，為氣化爐、洗滌塔提供了相對優質的水源，減少了系統水的積灰結垢，穩定了航天爐裝置的長周期穩定運行。