航天爐粉煤氣化裝置循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能減排改造總結(jié)

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(jiǎn)稱(chēng)中能公司)2008年投產(chǎn)運(yùn)行的150 kt/a甲醇裝置和2012年投產(chǎn)運(yùn)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(huán)水系統(tǒng)，1#循環(huán)水系統(tǒng)(保有水量5 600 m3，循環(huán)量12 000 m3/h)與甲醇系統(tǒng)空分裝置和聯(lián)合裝置、合成氨系統(tǒng)空分裝置、精甲醇裝置配套；2#循環(huán)水系統(tǒng)(保有水量1 800 m3，循環(huán)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(shè)備多，且換熱效率要求高，所以對(duì)循環(huán)水水質(zhì)要求較高，因此，控制穩(wěn)定、合格的循環(huán)水水質(zhì)至關(guān)重要；由于循環(huán)水系統(tǒng)受現(xiàn)有條件制約，控制水質(zhì)的唯一途徑是加大系統(tǒng)的補(bǔ)水量和排污量。

1 循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀

為航天爐粉煤氣化裝置配套的2#循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水使用一次水作為水源，一次水不經(jīng)處理直接補(bǔ)入循環(huán)水系統(tǒng)。目前，循環(huán)水的濃縮倍數(shù)控制在2～3倍。2套循環(huán)水系統(tǒng)總保有水量為7 400 m3[5 600+1 800=7 400(m3)]，循環(huán)量為16 000 m3/h[12 000+4 000=16 000(m3/h)]；為保持水質(zhì)的穩(wěn)定，向循環(huán)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(huán)水因生產(chǎn)需要一部分通過(guò)設(shè)備反沖洗和過(guò)濾裝置排污至生產(chǎn)水溝，造成浪費(fèi)水資源，所以提高循環(huán)水的利用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效，建設(shè)環(huán)保、節(jié)約型企業(yè)變得尤為重要。

(1)一次水和循環(huán)水的水質(zhì)見(jiàn)表1。

(2)循環(huán)水系統(tǒng)蒸發(fā)損失量及排污量

E=Δt×R/580(簡(jiǎn)化計(jì)算式)

D=(0.2%～0.5%)R

B=E/(K-1)

式中：E—蒸發(fā)損失量，m3/h；

D—風(fēng)吹損失量(飛濺、霧沫夾帶)，m3/h；

R—系統(tǒng)循環(huán)水量，m3/h；

B—系統(tǒng)排污量，m3/h；

Δt—進(jìn)/出冷卻塔循環(huán)冷卻水溫度差，℃；

K—濃縮倍數(shù)。

表1 一次水和循環(huán)水的水質(zhì)

根據(jù)公式和中能公司的實(shí)際情況可得：Δt=10 ℃，循環(huán)水系統(tǒng)總循環(huán)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(shè)置循環(huán)水系統(tǒng)的反沖洗過(guò)濾器，確保系統(tǒng)水質(zhì)合格。②穩(wěn)定加藥系統(tǒng)運(yùn)行工況，每天對(duì)循環(huán)水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析，根據(jù)水質(zhì)的變化及時(shí)對(duì)藥劑進(jìn)行調(diào)整，確保水質(zhì)穩(wěn)定。③設(shè)置循環(huán)水系統(tǒng)排污水和設(shè)備反沖洗排污水的回收裝置。由于循環(huán)水系統(tǒng)及各換熱器的排污水含有相對(duì)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(jià)值。因此，可以將各排污點(diǎn)的排污水通過(guò)管線(xiàn)送至集水池加以回收；集水池設(shè)沉淀池和清水池，排污水先進(jìn)入沉淀池進(jìn)行沉降，澄清液進(jìn)入清水池；清水池的水通過(guò)設(shè)置的清水泵送至循環(huán)水系統(tǒng)涼水池中。這種流程的設(shè)計(jì)既能保證循環(huán)水水質(zhì)的清潔，避免藥劑的浪費(fèi)，同時(shí)還能起到降低循環(huán)水溫度的作用。④增配循環(huán)水排污至污水處理站管線(xiàn)，循環(huán)水系統(tǒng)一旦長(zhǎng)時(shí)間閉路循環(huán)，會(huì)造成濃縮倍數(shù)的升高，為確保系統(tǒng)濃縮倍數(shù)在6以下，需要定期對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的循環(huán)水進(jìn)

行置換，此時(shí)可通過(guò)此管線(xiàn)排至污水處理站進(jìn)行處理，避免對(duì)環(huán)境造成污染。

改造后的循環(huán)水系統(tǒng)工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 改造后的循環(huán)水系統(tǒng)工藝流程

3 改造后的經(jīng)濟(jì)效益

(1)藥劑成本。根據(jù)對(duì)水質(zhì)的要求，航天爐粉煤氣化裝置配套循環(huán)水系統(tǒng)年藥劑運(yùn)行費(fèi)用為70萬(wàn)元，每年運(yùn)行時(shí)間按8 000 h計(jì)，加藥成本為87.50元/h左右，由此推算，可節(jié)約藥劑成本2.18元/h，年節(jié)約藥劑費(fèi)用1.74萬(wàn)元。

(2)排水量。系統(tǒng)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(jì)(除去藥劑成本，按一次水成本算)，則每年可節(jié)約水費(fèi)73.6 萬(wàn)元；使用15 kW電機(jī)帶動(dòng)機(jī)泵抽取清水，電機(jī)效率按80%、電費(fèi)按0.5元/(kW·h)計(jì)，每年增加的電耗為4.80 萬(wàn)元，則年可減少費(fèi)用為68.80萬(wàn)元。

(3)綜合效益。每年節(jié)約藥劑費(fèi)用支出和一次水成本約70.54萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

航天爐粉煤氣化裝置配套的循環(huán)水系統(tǒng)自2013年2月改造以來(lái)，總體運(yùn)行良好，水質(zhì)較穩(wěn)定。此次技改降低了循環(huán)水成本，促進(jìn)了中能公司環(huán)保工作的開(kāi)展，取得了良好社會(huì)效益。中能公司除航天爐粉煤氣化裝置配套的2套循環(huán)水系統(tǒng)外，還有造氣、脫硫裝置之外的10套循環(huán)水系統(tǒng)，該循環(huán)水系統(tǒng)成功改造為其提供了經(jīng)驗(yàn)。