德士古水煤漿氣化運行中安全環保問題優化對策

楊 宇

（神華包頭煤化工有限責任公司，內蒙古包頭 014000）

德士古水煤漿加壓氣化技術是以水煤漿和純氧為原料，然后通過中心氧氣加壓霧化，在氣流床反應器進行高溫、高壓的復雜反應，產生水煤氣（主要以CO和H2為有效成分）為主的粗合成氣，再經增濕、除塵、除灰、冷卻后，送至下游裝置進行凈化處理，同時將洗滌氣體過程中產生的黑水送至閃蒸、沉降工段處理，以實現熱量回收、濃縮黑水、解析溶解在水中的酸性氣體及灰水重復利用的目的，產生的粗渣及細渣送出界區。該項技術可以為能源加工的優化提供技術支持，因此在全球的范圍內都有著廣泛的應用。但是在實際生產中，德士古水煤漿加壓氣化技術卻仍存在諸多不良狀況，如裝置鎖斗間歇性排渣過程中釋放有毒有害氣體、制漿單元不良的作業環境、系統用水資源浪費等，因此要結合實踐進行改進，讓德士古水煤漿加壓氣化技術更為完善。

1 德士古水煤漿加壓氣化技術的優點

1）對煤種類適應性較強。德士古水煤漿加壓氣化技術對煤種類的要求相對較低，煙煤、多元料漿等都可作為原料，是眾多煤氣化工藝中的主流。

2）碳轉化率較高。德士古水煤漿加壓氣化技術的碳轉化率相對較高，可達到97%以上，能夠提高能源的利用率，減少資源浪費。

3）氣化壓力范圍較大。在工業生產中操作彈性大，在出現系統壓力異常波動的情況下及時作出調整，不會出現有效氣的組分的大幅度變化，進而影響后續工段的正常運行。

4）氣化爐結構簡單。德士古水煤漿加壓氣化技術的氣化爐結構較為簡單，內部并沒相對復雜的組件，維護的成本也較低。

5）熱量利用率較高。德士古水煤漿加壓氣化技術氣化爐的熱量利用率較高，在進行熱冷卻時，可以進行充分的熱量回收，對于工業生產的能源利用率提高有著積極的意義。

6）產能較大。德士古水煤漿加壓氣化設備的產能較大，目前國內最大的德士古水煤漿加壓氣化裝置日產甲醇可超過2 500t，相對于其他的設備而言，其單位體積的產能較高，可有效提高生產效率。

7）污染物少。德士古水煤漿加壓氣化技術在生產過程中的污染物較少，大多是活性氣體，因此污染物的處理也較為簡單，可通過回收實現再利用，對環境保護有著積極的意義。

2 德士古水煤漿加壓氣化常見問題處理對策

2.1 渣池周圍區域有毒有害氣體消除優化改造

2.1.1 原因分析

氣化爐在運行過程中，氣化爐渣通過鎖斗間歇性向渣池排渣過程中，渣水中溶解的少量CO、H2S、CO2等，在排入渣池后伴隨著大量水汽釋放出來。有毒有害氣體沿著渣池蓋板向外逸出，并沿著氣化一樓頂層樓板與管道縫隙擴散到二樓區域。由于氣化框架為全封閉框架，擴散到氣化一樓、二樓的有毒有害氣體在框架內聚集，對日常巡檢、操作的人員來說無法達到一種良好的工作環境。另外在單臺氣化爐檢修時，由于相鄰近的運行鎖斗間歇性向渣池排渣過程中釋放較多的有毒有害氣體，在渣池和洗滌塔進行受限空間檢修作業時，往往會出現有毒有害氣體順著敞開的人孔進入設備內部集聚的情況，增加了作業過程中的安全風險。

2.1.2 優化措施

由于氣化爐在原始烘爐時氣化爐預熱水循環通過氣化爐密封水罐排向渣池，氣化爐原始開車以后氣化爐預熱水循環直接通過鎖斗直排入渣池，氣化爐密封水罐及其排水管線不再使用，氣化爐與密封水罐之間采用一球閥和盲板進行隔離，氣化爐密封水罐位置在氣化五樓，距離氣化框架西墻1m左右。將氣化爐密封水罐上4"放空管線改造為10"管線并引出室外，使氣化爐密封水罐連通渣池并與大氣相通。由于渣池排渣過程釋放出的有毒有害氣體及閃蒸汽溫度在50℃以上，大于環境溫度，其密度小于空氣。利用煙囪效應將一樓渣池排渣過程中產生的有毒有害氣體沿氣化爐密封水罐及其管線排到室外。改造前的流程圖如圖1所示，改造完成后的流程圖如圖2所示。通過改造，渣池與氣化爐密封水罐連通并通向室外大氣，形成煙囪效應，渣池排渣過程產生的有毒有害氣體及閃蒸酸性汽將會通過氣化爐密封水罐及管線排向室外，渣池內形成微真空狀態，氣化一樓、二樓作業環境將會大大改善，消除了氣化框架一樓、二樓因渣池排渣過程造成的有毒有害氣體超標的現象，給巡檢操作以及單臺氣化爐停車后渣池和洗滌塔檢修作業創造了良好的安全作業環境。

圖1 改造前氣化爐密封水罐管線流程簡圖

圖2 改造后氣化爐密封水罐管線流程簡圖

2.2 制備單元作業環境優化改造

2.2.1 原因分析

制漿單元在水煤漿制備的過程中，會產生少量的煤粉塵，且煤粉粒度細，易飄散，造成地面落塵較多，目前采用人工佩戴過濾式防塵呼吸器進行干式清掃。在清掃的過程中導致作業現場揚塵較多。由于煤粉塵的爆炸下限濃度相對較低，僅為35～45g/m3，最小點火能僅為40mJ，且制漿區域的煤粉塵粒度相對更細，更增加了作業人員職業危害和粉塵爆炸危險性。

2.2.2 優化措施

在制漿單元易造成粉塵集聚的樓層增設沖洗水接口和地漏，定期進行人工濕式除塵，采用沖洗水對地面集聚粉塵進行沖洗處理，消除了清塵過程中的作業風險，降低了作業人員受到職業危害和發生粉塵爆炸的危險性。

2.3 氣化水系統優化改造

2.3.1 現狀分析

氣化裝置在實際運行的過程中，遇到了很多的實際困難和問題，特別是氣化水系統的問題，消耗水量大，產生的外排廢水多。針對這一問題，制定了節約型環保整改措施，對氣化水系統進行優化和改進，降低了氣化水系統消耗，減少了水資源的浪費。

2.3.2 優化措施

（1）氮壓機脫鹽水回收利用

氣化裝置現有2臺氮氣壓縮機，缸體冷卻、潤滑系統冷卻所使用的0.65MPa脫鹽水用量約10m3/h，使用后進入循環水回水系統，造成了資源的浪費。現將這部分脫鹽水配管引入到沖洗水槽經沖洗水泵升壓后作為氣化裝置機泵密封水使用，從而減少了沖洗水槽0.65MPa脫鹽水或新鮮水的用量。

（2）真空泵節水改造

氣化過濾機負壓真空由三臺水環真空泵提供，其所使用的水環密封冷卻水為0.65MPa脫鹽水，每臺真空泵用量3～4m3/h，連續排放到地溝進入黑水系統，使系統的用水量增加，造成脫鹽水嚴重的浪費。現增加氣液分離罐、液位自動控制裝置和板式換熱器等密封水冷卻和循環裝置，將這股水回收循環利用，達到節能降耗的目的。

（3）撈渣機鏈條沖洗水改造

氣化裝置撈渣機原設計使用新鮮水作為鏈條沖洗水，后針對氣化外排水量大，耗水量多，以及全廠水系統的問題，改用MTO凈化水作為鏈條沖洗水，使得水資源得到了再利用，且極大地節約了新鮮水。

（4）低溫低壓密封水改造

氣化裝置原使用的低溫低壓密封水為0.65MPa的脫鹽水，在實際使用過程中，經常由于密封水壓力低（總管實際壓力為0.4MPa左右），導致各用戶的密封水管線堵塞，機械密封出現損壞頻繁的情況，同時全廠的脫鹽水用量壓力也相對較大。針對這一問題，利用氣化裝置原有的沖洗水罐和沖洗水泵，將氣化低溫低壓密封水由0.65MPa的脫鹽水改為1.3MPa的新鮮水，不僅解決了密封水壓力低的問題，同時也大量地節約了新鮮水。

3 結束語

德士古水煤漿加壓氣化裝置在我國煤炭行業有著十分廣泛的應用，而且在近幾年的探索中，相關工藝已經較為成熟，但仍可通過管理和技術改進提升生產效率，消除生產過程中不良的作業環境，降低日常作業風險，優化水系統，達到環保節約的效果。基于此，提出了渣池周圍區域有毒有害氣體消除優化改造、氣化用水系統優化、制漿單元作業環境改善三項問題及優化處理措施，為德士古水煤漿加壓氣化技術的優化和完善提供一定的參考。