E-Gas氣化技術(shù)渣水系統(tǒng)淺析

靳明亮，周建欣

(中海油惠州石化有限公司，廣東惠州 516086)

1 概述

中海油惠州石化有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)惠州石化)煤制氫裝置采用E-Gas氣化技術(shù)，共設(shè)置3臺(tái)氣化爐，2開(kāi)1備，3臺(tái)氣化爐共用1套渣水系統(tǒng)。E-GAS氣化技術(shù)為兩段式水煤漿氣化爐技術(shù)，氣化過(guò)程中產(chǎn)生的爐渣進(jìn)入激冷室后，通過(guò)破渣機(jī)和減壓設(shè)施進(jìn)入渣水系統(tǒng)。在渣水系統(tǒng)進(jìn)行渣水分離后，經(jīng)處理后的渣水和細(xì)渣回用，粗渣外排。

渣水系統(tǒng)由碳回收設(shè)施、脫氣罐、渣脫水設(shè)施、脫水緩沖罐、斜板沉降槽和渣水槽等設(shè)施組成(見(jiàn)圖1)。碳回收設(shè)施由旋液分離器和干擾床組成，旋液分離器用于分出渣水中的大部分水，干擾床分級(jí)機(jī)用于分出粗渣中的未轉(zhuǎn)化碳；渣脫水設(shè)施由3臺(tái)渣脫水罐組成，周期性切換，滿(mǎn)足正常渣脫水時(shí)間要求，分離后的細(xì)渣水進(jìn)入斜板沉降槽處理回用，粗渣通過(guò)排渣皮帶排至臨時(shí)渣場(chǎng)；斜板沉降槽將絮凝下來(lái)的固體顆粒從渣水中分離，分離后澄清的渣水送入渣水槽循環(huán)使用，細(xì)渣輸送回煤漿制備單元回收使用，提高總碳轉(zhuǎn)化率[1-2]。

1—磨煤機(jī)；2—磨煤機(jī)出料槽；3—煤漿罐；4—?dú)饣癄t；5—碳回收設(shè)施；6—渣脫水設(shè)施；7—斜板沉降槽；8—渣水槽；9—固體循環(huán)槽。

來(lái)自脫水緩沖罐、脫氣罐、渣脫水罐的氣體中含有硫化氫等有毒有害氣體，這部分氣體收集匯合后，通過(guò)排渣放空氣風(fēng)機(jī)送至硫黃回收裝置進(jìn)行無(wú)害化處理；來(lái)自斜板沉降槽、渣水槽的氣體通過(guò)放空氣風(fēng)機(jī)送至蒸汽過(guò)熱爐進(jìn)行處理。

2 E-GAS氣化技術(shù)渣水系統(tǒng)特點(diǎn)

目前，通用的液態(tài)排渣煤氣化技術(shù)一般采用鎖斗、撈渣機(jī)進(jìn)行粗渣分離排放，通過(guò)三級(jí)或四級(jí)閃蒸技術(shù)配套沉降槽、壓濾機(jī)進(jìn)行細(xì)渣分離排放[3-4]；相比較而言，E-GAS氣化技術(shù)渣水系統(tǒng)采用比較獨(dú)特的工藝技術(shù)。

2.1 破渣機(jī)配套漩渦水

在氣化爐進(jìn)行粗渣排放的過(guò)程中，破渣機(jī)上經(jīng)常堵渣架橋且處理起來(lái)比較困難，比較通用的做法是通過(guò)鎖斗沖壓閥進(jìn)行反沖洗操作，因鎖斗沖洗水流量受限，效果不佳；采用的降低鎖斗壓力強(qiáng)制排放、鎖斗泄壓閥排放帶渣等操作存在安全風(fēng)險(xiǎn)。E-GAS氣化工藝中在破渣機(jī)上方設(shè)置漩渦水可以有效防止破渣機(jī)上方堵渣架橋。漩渦水大部分時(shí)間以較低流量進(jìn)入破渣機(jī)上方，間斷地調(diào)至大流量運(yùn)行數(shù)分鐘進(jìn)行脈沖沖洗，防止堵渣。

從運(yùn)行效果來(lái)看，漩渦水對(duì)防止破渣機(jī)上方堵渣架橋效果比較好，但需要考慮漩渦水流量的周期性變化對(duì)氣化爐液位的影響;E-GAS氣化工藝通過(guò)激冷室補(bǔ)水閥補(bǔ)償液位控制，保證了氣化爐液位的穩(wěn)定。

為使通過(guò)破渣機(jī)后渣塊粒度達(dá)到要求，防止堵塞下游排渣管線(xiàn)，E-GAS氣化工藝破渣機(jī)為兩級(jí)破渣工藝，渣先通過(guò)一級(jí)破渣機(jī)后再進(jìn)入二級(jí)破渣機(jī)。

2.2 渣水減壓設(shè)施

在E-GAS氣化工藝中，氣化爐燃燒室產(chǎn)生的渣進(jìn)入激冷室，所有的渣隨著渣水通過(guò)破渣機(jī)后進(jìn)入減壓組件，經(jīng)過(guò)減壓設(shè)施減壓至常壓后進(jìn)行渣分離。減壓設(shè)施按照1開(kāi)1備進(jìn)行布置，同時(shí)設(shè)有1條緊急排放管線(xiàn)，當(dāng)氣化爐激冷室液位過(guò)高時(shí)，緊急排放閥動(dòng)作，渣水直接通過(guò)緊急排放管線(xiàn)排放。當(dāng)減壓組件退出運(yùn)行后，使用高壓渣水對(duì)減壓組件進(jìn)行沖洗，沖洗的渣水并入減壓設(shè)施后的渣水系統(tǒng)，不需要就地排放。

運(yùn)行減壓設(shè)施先減壓再分離，有效降低了氣化框架的高度，但在運(yùn)行中需要重點(diǎn)關(guān)注渣水對(duì)管線(xiàn)的沖刷磨損。

2.3 碳回收設(shè)施

減壓后的渣水排入碳回收設(shè)施，在碳回收設(shè)施中進(jìn)行粗渣、細(xì)渣的兩級(jí)分離。碳回收設(shè)施主要由旋液分離器和干擾床組成。細(xì)渣和大部分水在旋液分離器中進(jìn)行第一次分離，頂流送至斜板沉降槽處理，粗渣和少量水進(jìn)入干擾床分選器進(jìn)行第二次分離，細(xì)渣進(jìn)入斜板沉降槽，粗渣進(jìn)入渣脫水罐。

碳回收設(shè)施可以回收部分殘?zhí)迹欣诤罄m(xù)的粗渣排放，但也存在不足，當(dāng)旋液分離器和干擾床底部排渣口故障時(shí)，大量粗渣直接進(jìn)入下游，堵塞管線(xiàn)、設(shè)備，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致裝置整體停工。為避免碳回收設(shè)施故障影響裝置整體運(yùn)行，碳回收設(shè)施可以在線(xiàn)切出檢修。

2.4 粗渣排放設(shè)施

碳回收設(shè)施底部排出的粗渣水進(jìn)入渣脫水罐進(jìn)行沉降分離，頂部的細(xì)渣水進(jìn)入沉降槽處理，粗渣脫水后排放。

粗渣排放設(shè)施設(shè)有3臺(tái)渣脫水罐(A、B、C)，正常運(yùn)行時(shí)，A渣脫水罐備用，B、C渣脫水罐循環(huán)進(jìn)行收渣、脫水、排渣、注水、收渣工作。渣水在渣脫水罐中進(jìn)行沉降分離，脫水完畢后的渣通過(guò)排渣皮帶輸至臨時(shí)渣場(chǎng)。渣脫水罐具體切換時(shí)間由運(yùn)行氣化爐產(chǎn)渣量決定。

2.5 斜板沉降槽

細(xì)渣水進(jìn)入斜板沉降槽，在斜板沉降槽里渣水和絮凝劑作用實(shí)現(xiàn)細(xì)渣和水的分離，含細(xì)渣的底部水送至固體循環(huán)槽回用，溢流渣水進(jìn)入渣水槽回用。斜板沉降槽由混合罐和斜板沉降槽組成。斜板沉降槽攪拌器為變頻控制并設(shè)有扭矩保護(hù)，當(dāng)檢測(cè)扭矩達(dá)到設(shè)定值后可以提升電機(jī)啟動(dòng)，增加排料流量。

斜板沉降槽相比煤化工行業(yè)通用的普通沉降槽來(lái)說(shuō)，占地面積大大減少，2臺(tái)處理能力為1 200 t/h的斜板沉降槽，總占地面積約400 m2。

2.6 細(xì)渣水回用

E-GAS氣化工藝將斜板沉降槽底部含細(xì)渣水送至固體循環(huán)槽進(jìn)行儲(chǔ)存，再通過(guò)固體循環(huán)泵送至磨煤機(jī)制備水煤漿。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)煤化工行業(yè)通用壓濾機(jī)流程時(shí)產(chǎn)生的酸性氣，也無(wú)細(xì)渣產(chǎn)生，改善了裝置現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境，同時(shí)也節(jié)約了細(xì)渣處理費(fèi)用。

2.7 渣水放空氣集中處理

E-GAS氣化技術(shù)渣水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)密閉操作，產(chǎn)生的放空氣分類(lèi)進(jìn)行處置；碳回收設(shè)施、粗渣處理設(shè)施產(chǎn)生的酸性氣中硫化氫和氨含量相對(duì)較高，酸性氣統(tǒng)一收集后通過(guò)風(fēng)機(jī)送至硫黃回收裝置統(tǒng)一處理；斜板沉降槽、固體循環(huán)槽、渣水槽的放空氣通過(guò)風(fēng)機(jī)送至蒸汽過(guò)熱爐處理。放空氣的分類(lèi)回收處理有效改善了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境。

3 運(yùn)行情況

惠州石化煤制氫氣化裝置自2018年8月氣化爐投運(yùn)以來(lái)，渣水系統(tǒng)運(yùn)行基本正常。因氣化渣水具有高硬度、高堿度的特性，渣脫水罐脫水篩網(wǎng)結(jié)垢趨勢(shì)明顯，脫水不暢導(dǎo)致渣中水含量高且排渣不暢，必須通過(guò)定期的高壓水槍清洗來(lái)恢復(fù)性能。

4 結(jié)語(yǔ)

E-GAS氣化技術(shù)渣水系統(tǒng)不同于國(guó)內(nèi)其他煤化工項(xiàng)目，從目前運(yùn)行情況來(lái)看，其布置緊湊占地面積小、三廢排放量少，環(huán)保效果明顯；作為新工藝，長(zhǎng)周期運(yùn)行效果有待進(jìn)一步考驗(yàn)，系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行還需要繼續(xù)探索。