航天爐黑水沉降系統(tǒng)項(xiàng)目技改及應(yīng)用

韓 偉，童維風(fēng)

(安徽晉煤中能化工股份有限公司，安徽臨泉 236400)

1 項(xiàng)目背景

安徽晉煤中能化工股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱中能化工)航天爐氣化裝置一、二期共用1臺(tái)沉降槽，由于2套裝置同時(shí)停車檢修的概率很小，使得沉降槽使用周期較長(zhǎng)、維護(hù)檢修頻次較少，導(dǎo)致沉降槽溢流堰、錐底部形成較多固體垢片。開停車或負(fù)荷大幅調(diào)整期間，由于溫度的變化，容易使固體垢片脫落，造成沉降槽錐部堵塞，影響淤漿排出，最終會(huì)影響裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。

氣化裝置單系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，黑水在沉降槽的絮凝沉降時(shí)間約8 h，沉降效果較好，懸浮物的質(zhì)量濃度可以控制在60 mg/L左右；2套裝置運(yùn)行時(shí)，絮凝沉降時(shí)間只有約4 h，造成黑水沉降效果差，溢流灰水懸浮物的質(zhì)量濃度大多在75 mg/L左右，灰水含固量的增加，加劇了系統(tǒng)的積灰結(jié)垢。根據(jù)以上裝置運(yùn)行情況，經(jīng)充分考察及調(diào)研分析，為了能夠有效提高渣水的沉降分離效果、改善渣水水質(zhì)狀況，中能化工擬新建渣水沉降槽系統(tǒng)1套。

2 工藝流程

航天爐系統(tǒng)中從氣化爐激冷室和合成氣洗滌塔底部排出來的黑水，經(jīng)減壓后送入高壓閃蒸罐進(jìn)行閃蒸，高壓閃蒸罐出來的水及細(xì)渣進(jìn)入真空閃蒸罐，對(duì)黑水進(jìn)行進(jìn)一步閃蒸[1]。真空閃蒸罐在真空條件下操作，頂部出來的氣體經(jīng)真空閃蒸冷凝器冷凝后，再經(jīng)真空閃蒸分離罐氣液分離，氣體進(jìn)入真空泵入口。真空閃蒸分離罐的冷凝液依靠自重進(jìn)入灰水槽，真空閃蒸罐底部的水及細(xì)渣混合物依靠自重進(jìn)入沉降槽。

來自真空閃蒸系統(tǒng)的水、細(xì)渣混合物與絮凝劑在靜態(tài)混合器中混合，然后送入沉降槽，在絮凝劑靜態(tài)混合器中加入絮凝劑，使沉降槽灰水中細(xì)渣沉降。沉降槽中放置緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的攪拌器，將沉淀的細(xì)渣刮至沉降槽底部出口。沉降槽底部的細(xì)渣及水經(jīng)沉降槽底流泵送往真空過濾機(jī)進(jìn)行濾水處理。

澄清后的灰水含極少量的細(xì)灰，由沉降槽溢流并依靠重力進(jìn)入灰水槽；回收的灰水經(jīng)低壓灰水泵返回系統(tǒng)循環(huán)使用。低壓灰水泵出口的灰水分別送往除氧器(汽提塔)，經(jīng)鎖斗沖洗水冷卻器冷卻后送往鎖斗沖洗水罐。為防止灰水中溶解物在水系統(tǒng)中的累積和沉積，保持灰水中溶解物的平衡，部分灰水送至廠區(qū)污水處理系統(tǒng)[2]。

3 技改方案實(shí)施情況

中能化工于2015年12月選址新建一套直徑19 m、邊沿深度4.1 m、沉降槽錐底坡度8°、錐高1.2 m、總?cè)莘e1 360 m3的渣水沉降槽系統(tǒng)，整套裝置總投資400多萬元，建設(shè)周期10個(gè)月，于2016年10月正式投入使用，目前運(yùn)行情況良好。整套裝置設(shè)備參數(shù)見表1。

4 技改創(chuàng)新點(diǎn)

(1)1#、2#真閃下液可以同時(shí)進(jìn)入新建沉降槽，也可以分開使用原有及新建的沉降槽，增加裝置的靈活調(diào)節(jié)，提高整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的能力；

表1 整套裝置設(shè)備參數(shù)

(2)總管閥門安裝采用雙閥控制，確保系統(tǒng)安全；

(3)灰水泵出口返回系統(tǒng)灰水管采用獨(dú)立管線，設(shè)置串聯(lián)管線及閥門，方便調(diào)節(jié)；

(4)底流泵進(jìn)口增加自制過濾器，防止系統(tǒng)垢片堵塞底流系統(tǒng)管道；

(5)沉降槽上部采用6 mm碳鋼蓋板覆蓋，做防腐處理，留有檢修人孔，防止沉降槽蒸發(fā)水蒸氣對(duì)氣化循環(huán)水的影響；

(6)在渣水框架二樓利用原有泵，增加2臺(tái)分散劑計(jì)量泵，從渣水框架開始安裝分散劑管線、絮凝劑管線，經(jīng)新建沉降槽至灰水槽溢流口；

(7)沉降槽錐部采用最新設(shè)計(jì)，側(cè)面安裝4個(gè) DN200 mm出料口(1用3備)，采用軌道球閥控制，錐底設(shè)置排污管，排污口徑DN200 mm；

(8)現(xiàn)場(chǎng)車間清污分流池西側(cè)并排增設(shè)淤漿事故池1 座，尺寸為5 000 mm×6 000 mm×4 000 mm，增設(shè)事故泵2臺(tái)，事故泵出口送至沉降槽中心管，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置堆泥池。

5 運(yùn)行效果

2#沉降槽(即新建沉降槽)于2016年10月5日投用，為避免投用期間水溫波動(dòng)對(duì)后系統(tǒng)生產(chǎn)造成影響，決定將1#爐系統(tǒng)切至2#沉降槽運(yùn)行，投運(yùn)過程平穩(wěn)，未對(duì)生產(chǎn)造成影響。

2套沉降槽同時(shí)投用后，單槽循環(huán)量由原來的300 m3/h降至150 m3/h，沉降停留時(shí)間由 4 h 提高到8 h左右，絮凝效果得到很好的改善，沉降槽灰水懸浮物質(zhì)量濃度由原來的75 mg/L降至55 mg/L左右，對(duì)系統(tǒng)的水質(zhì)優(yōu)化起到很好的改善作用，為裝置的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

為優(yōu)化裝置運(yùn)行成本，對(duì)絮凝藥劑加藥量進(jìn)行了調(diào)整。調(diào)整后，在沉降槽溢流口取樣進(jìn)行水質(zhì)分析，結(jié)果見表3。懸浮物的數(shù)量雖有上升，但沉降槽溢流口灰水懸浮物的質(zhì)量濃度仍能穩(wěn)定在60 mg/L以下，既能滿足航天爐裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的需要，又降低了藥劑運(yùn)行成本。

表2 沉降槽溢流口水質(zhì)分析結(jié)果

6 結(jié)語

本裝置的成功投用，有效緩解了2套航天爐水質(zhì)、水量方面的壓力，不僅使返回系統(tǒng)的灰水水質(zhì)得到有效改善，懸浮物質(zhì)量濃度降至 60 mg/L 左右，也降低了沉降槽系統(tǒng)污水的排放量。新建2#沉降槽投運(yùn)后，絮凝劑的使用量由原來的 16.0 kg/d 降至10.5 kg/d，節(jié)約藥劑5.5 kg/d，按絮凝劑價(jià)格30 000元/t、年運(yùn)行時(shí)間355 d計(jì)，則年節(jié)約藥劑成本60 000元左右。2套沉降槽系統(tǒng)投用后，灰水水質(zhì)得到很好的改善，為氣化爐、洗滌塔提供了相對(duì)優(yōu)質(zhì)的水源，減少了系統(tǒng)水的積灰結(jié)垢，穩(wěn)定了航天爐裝置的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。