殼牌煤氣化裝置用水平衡及廢水處理

李斌，朱亮

（天津渤化永利化工股份有限公司煤化工事業(yè)部，天津300452）

天津渤化永利化工股份有限公司（原天津堿廠）煤氣化裝置采用殼牌煤粉氣化工藝，該工藝為干粉進料，氣流床加壓氣化，單套裝置日處理煤能力為2000t，氣化爐采用水冷壁廢鍋結構，碳轉化率高達99%，產品氣體潔凈，煤氣中有效氣在85%以上，節(jié)能環(huán)保，是當今世界上較為先進的煤粉加壓氣化技術之一[1]。在實際生產運行中，煤氣化裝置凈化單元運行較穩(wěn)定，但是仍然存在除鹽水用量大，外排污水多等問題。本文就裝置運行中遇到的問題進行分析，并提出具體的處理改造措施。

1 工藝描述

1.1 初級水處理系統(tǒng)

1.1.1 工藝特點

初級水處理系統(tǒng)的目的是處理煤氣化裝置的污水，包括來自濕洗工序的酸性排放水、來自除渣工序的激冷排放水、來自密閉收集系統(tǒng)的排放液等，將污水中的H2S、NH3、鹵化物、氰化物以及灰漿進行初步處理。

此系統(tǒng)的技術特點如下：①基于設備設計煤種及高細渣量工況設計。②灰水經過減壓閃蒸、汽提分離出灰水中的H2S、NH3、HCN等有害溶解氣體。③污水經汽提澄清后，大量清水回用于氣化渣系統(tǒng)，為控制系統(tǒng)含鹽量，排出少量澄清水，澄清水中含有害物質少，便于處理。④為防止在SSS床層中CaO與CO2形成CaCO3沉淀，將C-1701氣提塔設置為兩個填料床層，從S-1403來的循環(huán)水進入下部填料層，P-1601來的循環(huán)水進入上部填料層，避免了沉淀物的形成。為避免CaCO3出現(xiàn)沉淀物的進一步措施是在酸性灰漿氣提塔C1701中加入適量的酸液。⑤利用重力自然沉降，并通過向系統(tǒng)中添加絮凝劑來提高酸性灰漿處理效果，達到處理污水中固液分離。⑥分離出的灰漿經過濃縮后，通過真空帶式過濾機進行真空過濾。

1.1.2 工藝流程簡述

來自U1400單元（排渣單元）排放的渣水送至C-1701（酸性灰漿汽提塔）中部；來自U1600單元（濕洗單元）的廢水送至C-1701（酸性灰漿汽提塔）上部。進入塔內的兩股污水與從塔底部加入的低壓蒸汽逆流接觸，分離出CO2、H2S、NH3、HCN、HCl等氣體排放至酸洗氣體火炬；汽提后的酸性灰漿經空冷器降溫冷卻后同另外來自U-1400單元經P-1403A/B（細渣漿排出泵）加壓的灰水、地下管網來的冷凝水、真空過濾液一起送至S-1701（澄清槽）澄清分離。同時加入絮凝劑，使其固體懸浮物濃縮、長大、自然沉淀，沉降至澄清槽底部，形成液固分離，干凈的水從澄清槽外側溢出，流入溢流槽，再經泵打到分配系統(tǒng)。底部出來的灰漿繼續(xù)濃縮，最后通過真空吸附形成灰漿餅，含固量達到50%。多余的澄清水通過澄清槽溢流泵送往水處理系統(tǒng)進行進一步處理。

1.2 公用水系統(tǒng)

來自熱電的除鹽水一部分直接為初級水處理系統(tǒng)做密封沖洗水等，另一部分進入T3301（高壓工藝水緩沖罐）經高壓工藝水泵（P-3302A/B）送至各機泵做為高壓密封水、儀表高壓沖洗水和U1600單元（濕洗單元）補充水，當高壓工藝水泵P-3302A/B出現(xiàn)故障后，P-3303A/B連鎖啟動，提供高壓密封水和儀表的高壓沖洗水。

來自P-1705A/B（澄清槽溢流泵）的澄清水進入T-3302（循環(huán)水緩沖槽），當澄清水量不足時，由從界區(qū)外送來的新鮮水進行補充。貯存在T-3302（循環(huán)水緩沖槽）的循環(huán)水由P-3306 A/B（低壓循環(huán)水泵）送出低壓循環(huán)水，用作V-1403/T-1401的沖冼填充水。

2 各類用水說明

2.1 除鹽水使用

受制于氣化爐用煤等因素，目前因合成氣冷卻器出口溫度13TI0018偏高，洗滌塔C1601補水量較大。同時16FV0016A/B也存在內漏現(xiàn)象，排水量16FIC0016流量在10~15m3/h。為了維持洗滌塔液位的穩(wěn)定，以1#爐為例C1601補水量維持在40m3/h，為了保證高壓除鹽水壓力的穩(wěn)定，P3302C多級泵運行。此外高壓除鹽水還用于P1401/P1402/P1601的機封水，破渣機的填料密封水以及相關儀表點的沖洗水，總流量在15t/h。

2.2 蒸汽冷凝液使用

在1#爐冷凝液系統(tǒng)改造后，凈化單元低壓密封水及S1702濾布沖洗水已全部改為蒸汽冷凝液，目前蒸汽冷凝液用量在10t/h，其中污染物分別為：pH7.5~8，SS＜100 mg/L，電導率100 us/cm，CODcr＜15 mg/L，總硬度＜50 mg/L，總堿度＜30mg/L，氯離子50mg/L，氨氮＜5mg/L，總鐵＜1 mg/L。

2.3 外排污水情況

二套裝置污水均通過P1705泵經17FV0010送往威立雅進行污水再處理，污水總流量為C1601外排水、V1401外排水、低壓密封水以及使用的蒸汽冷凝液，單套裝置總排水量在35 T/h左右。裝置內外排污水中含污染物pH6.5，SS120 mg/L，電導率3000~4000 us/cm，CODcr150~200 mg/L，總硬度200~300 mg/L，總堿度150 mg/L，氯離子700~900mg/L，氨氮10~20mg/L,總鐵15~25mg/L。

3 下一步改造說明

3.1 蒸汽冷凝液

因蒸汽冷凝液水質較好，可直接通過技術改造新增冷凝液罐對蒸汽冷凝液進行收集，安裝冷凝液泵將收集的冷凝液用于低壓密封水系統(tǒng)及真空帶式過濾機的沖洗水。

3.2 外排廢水

通過2~3數(shù)據(jù)可知廢水中氯含量較高，而反滲透是用途最多的脫鹽過程，能適用于很廣的進水脫鹽范圍，而其它技術則或多或少的在鹽濃度上受到限制。目前，該技術己經相當成熟，采用反滲透的方法進行高濃度含氯廢水的脫鹽處理，反滲透技術由于具有能耗低、系統(tǒng)設計先進以及長期的實際操作經驗，己經成為富有活力的、相對經濟的技術[2]。故可首先對廢水進行過濾，之后采用反滲透技術對煤氣化裝置廢水進行處理，經過處理后的廢水可用于濕洗塔C1601的補水。

4 經濟效益分析

4.1 以單套裝置為例，通過蒸汽冷凝液回收可節(jié)約除鹽水10t/h，除鹽水按12元/t計，1a裝置運行時長按8000h計算，可節(jié)約成本為12×10×8000=960000元/a。

4.2 通過蒸汽冷凝液回收后的污水產量為35t/h，通過反滲透處理后裝置無污水外排。污水處理費用按25元/t計，則1a裝置運行時長按8000h計算，可節(jié)約污水處理成本為7000000元/a。同時處理后的污水代替除鹽水對C1601補水，可節(jié)約除鹽水費用為3360000元/a。

綜上所述，經過改造后可節(jié)約的總成本為1132萬元/a。

總之，我國的資源分布決定了在能源消費結構中，煤炭將長期作為主要的一次能源[3]。通過對系統(tǒng)蒸汽冷凝液的回收以及對裝置廢水進行反滲透處理后再回收利用，可減少大量廢水的外排，為企業(yè)節(jié)約大量廢水處理費用降低了生產成本，同時真正做到裝置廢水的零排放。這樣既達到了減排的目的，又能減少對自然水源的需求量，實現(xiàn)了開源節(jié)流的目標。