航天爐粉煤氣化裝置循環水系統節能減排改造總結

高 地 黃保才 馬志銀

(安徽晉煤中能化工股份有限公司 安徽臨泉236400)

0 前言

安徽晉煤中能化工股份有限公司(以下簡稱中能公司)2008年投產運行的150 kt/a甲醇裝置和2012年投產運行的200 kt/a合成氨裝置使用航天爐制氣，有2套配套的循環水系統，1#循環水系統(保有水量5 600 m3，循環量12 000 m3/h)與甲醇系統空分裝置和聯合裝置、合成氨系統空分裝置、精甲醇裝置配套；2#循環水系統(保有水量1 800 m3，循環量4 000 m3/h)與2套航天爐粉煤氣化裝置配套。由于航天爐配套制氧的空分裝置換熱設備多，且換熱效率要求高，所以對循環水水質要求較高，因此，控制穩定、合格的循環水水質至關重要；由于循環水系統受現有條件制約，控制水質的唯一途徑是加大系統的補水量和排污量。

1 循環水系統運行現狀

為航天爐粉煤氣化裝置配套的2#循環水系統補水使用一次水作為水源，一次水不經處理直接補入循環水系統。目前，循環水的濃縮倍數控制在2～3倍。2套循環水系統總保有水量為7 400 m3[5 600+1 800=7 400(m3)]，循環量為16 000 m3/h[12 000+4 000=16 000(m3/h)]；為保持水質的穩定，向循環水中定期、定量加入殺菌劑、緩蝕阻垢劑、硫酸等藥劑，且控制合適的排污量。加藥處理后的循環水因生產需要一部分通過設備反沖洗和過濾裝置排污至生產水溝，造成浪費水資源，所以提高循環水的利用率，實現節能增效，建設環保、節約型企業變得尤為重要。

(1)一次水和循環水的水質見表1。

(2)循環水系統蒸發損失量及排污量

E=Δt×R/580(簡化計算式)

D=(0.2%～0.5%)R

B=E/(K-1)

式中：E—蒸發損失量，m3/h；

D—風吹損失量(飛濺、霧沫夾帶)，m3/h；

R—系統循環水量，m3/h；

B—系統排污量，m3/h；

Δt—進/出冷卻塔循環冷卻水溫度差，℃；

K—濃縮倍數。

表1 一次水和循環水的水質

根據公式和中能公司的實際情況可得：Δt=10 ℃，循環水系統總循環水量為R=16 000 m3/h，K=2.5，則：

D=0.3%R=48(m3/h)

E=Δt×R/580=276(m3/h)

B=E/(K-1)=276/1.5=184(m3/h)

2 改造方案

①設置循環水系統的反沖洗過濾器，確保系統水質合格。②穩定加藥系統運行工況，每天對循環水水質進行監測、分析，根據水質的變化及時對藥劑進行調整，確保水質穩定。③設置循環水系統排污水和設備反沖洗排污水的回收裝置。由于循環水系統及各換熱器的排污水含有相對稍高的固體顆粒及懸浮物，而含鹽量并不高，具有很高的回收利用價值。因此，可以將各排污點的排污水通過管線送至集水池加以回收；集水池設沉淀池和清水池，排污水先進入沉淀池進行沉降，澄清液進入清水池；清水池的水通過設置的清水泵送至循環水系統涼水池中。這種流程的設計既能保證循環水水質的清潔，避免藥劑的浪費，同時還能起到降低循環水溫度的作用。④增配循環水排污至污水處理站管線，循環水系統一旦長時間閉路循環，會造成濃縮倍數的升高，為確保系統濃縮倍數在6以下，需要定期對循環水系統的循環水進

行置換，此時可通過此管線排至污水處理站進行處理，避免對環境造成污染。

改造后的循環水系統工藝流程見圖1。

圖1 改造后的循環水系統工藝流程

3 改造后的經濟效益

(1)藥劑成本。根據對水質的要求，航天爐粉煤氣化裝置配套循環水系統年藥劑運行費用為70萬元，每年運行時間按8 000 h計，加藥成本為87.50元/h左右，由此推算，可節約藥劑成本2.18元/h，年節約藥劑費用1.74萬元。

(2)排水量。系統總排水量184 m3/h，按排污水全部回收，每噸水成本按0.5元計(除去藥劑成本，按一次水成本算)，則每年可節約水費73.6 萬元；使用15 kW電機帶動機泵抽取清水，電機效率按80%、電費按0.5元/(kW·h)計，每年增加的電耗為4.80 萬元，則年可減少費用為68.80萬元。

(3)綜合效益。每年節約藥劑費用支出和一次水成本約70.54萬元。

4 結語

航天爐粉煤氣化裝置配套的循環水系統自2013年2月改造以來，總體運行良好，水質較穩定。此次技改降低了循環水成本，促進了中能公司環保工作的開展，取得了良好社會效益。中能公司除航天爐粉煤氣化裝置配套的2套循環水系統外，還有造氣、脫硫裝置之外的10套循環水系統，該循環水系統成功改造為其提供了經驗。