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，節能環保，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

1.1.1 工藝特點

初級水處理系統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，為控制系統含鹽量，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來的循環水進入下部填料層，P-1601來的循環水進入上部填料層，避免了沉淀物的形成。為避免CaCO3出現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。底部出來的灰漿繼續濃縮，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進行進一步處理。

1.2 公用水系統

來自熱電的除鹽水一部分直接為初級水處理系統做密封沖洗水等，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（循環水緩沖槽），當澄清水量不足時，由從界區外送來的新鮮水進行補充。貯存在T-3302（循環水緩沖槽）的循環水由P-3306 A/B（低壓循環水泵）送出低壓循環水，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也存在內漏現象，排水量16FIC0016流量在10~15m3/h。為了維持洗滌塔液位的穩定，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及真空帶式過濾機的沖洗水。

3.2 外排廢水

通過2~3數據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，可節約除鹽水費用為3360000元/a。

綜上所述，經過改造后可節約的總成本為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，為企業節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，實現了開源節流的目標。