德士古水煤漿工藝灰水循環(huán)利用技改新嘗試

尉曉妮，王琨，王東

德士古水煤漿工藝灰水循環(huán)利用技改新嘗試

尉曉妮1，王琨1，王東2

（1. 陜西渭河煤化工集團有限責任公司，陜西 渭南 714000； 2. 中海油（天津）管道工程技術有限公司，天津 300450）

用水與排水已經成為制約我國煤化工快速發(fā)展的主要因素之一。德士古水煤漿氣化工藝原有的灰水循環(huán)系統(tǒng)，雖然一定程度上減小了新鮮水用量，但面對著日益緊缺的水資源和日趨嚴峻的環(huán)保形勢，通過不斷技術改進，尋求更多節(jié)水減排途徑無疑是最實用的應對方法。本文通過對公司三期氣化裝置灰水回用改造的介紹，分析了灰水回用的經濟性和可行性，同時兩年多的運行情況驗證了技改的效果。

德士古；氣化工藝； 灰水回用

我國現代煤化工項目主要布局于多煤、缺水的中西部地區(qū)，隨著產業(yè)升級示范發(fā)展，水資源短缺和廢水“零排放”等問題已經成為煤化工發(fā)展的重要制約瓶頸。德士古水煤漿氣化工藝原有的灰水循環(huán)系統(tǒng)，雖然一定程度上減小了新鮮水用量，但面對著日益緊缺的水資源和日趨嚴峻的環(huán)保形勢，節(jié)水減排無疑是最簡單直接的應對方法之一。

1 技改迫切性及可行性分析

渭化公司三期氣化裝置有3臺設計壓力6.5 MPa、負荷76 m3·h-1煤漿的德士古氣化爐，在系統(tǒng)滿負荷運行時，氣化裝置外排廢水量約為140 m3·h-1，因公司配套水處理裝置接受來自一期、二期和三期裝置的外排廢水且處理能力有限，三期氣化裝置需要通過頻繁調整工況進行分時段排水，對裝置安穩(wěn)運行極其不利。同時，隨著國家對工業(yè)新鮮水和外排水費用的提高，大量新鮮水的加入和廢水外排，使裝置整體能耗增加，對裝置運行經濟性也產生巨大影響。

德士古水煤漿工藝在設計之初就考慮到了節(jié)水問題，尤其在系統(tǒng)水回用方面，將部分灰水返回磨煤工段用于制漿等設計，從源頭避免了過分使用新鮮水帶來的成本問題。德士古原設計回用灰水的水質標準與渭化公司三期氣化裝置循環(huán)灰水實時測量值對比如表1所示。

通過主要指標與實測數據的對比，發(fā)現實測灰水的各項指標基本能夠符合德士古對回用灰水的要求。在此基礎上，2017年底公司通過清理原有沉渣池并對灰水回用系統(tǒng)進行了全面改造。

表1 德士古對回用灰水水質要求與公司三期循環(huán)灰水實時測量值對比表

2 以灰水替代原水用作氣化爐升、降溫水

德士古氣化爐在開車之前，要利用燃料將爐內溫度升到1 200 ℃以上才能具備投料條件。渭化公司三期裝置每臺氣化爐升、降溫一次至少各需要兩天時間，升溫水流量不低于70 m3·h-1，以往升降溫使用的是公用系統(tǒng)送來的原水。技改之后（圖1），采用低壓灰水泵送來的低壓灰水，完全能夠滿足升降溫的需求。改造時，在低壓灰水泵出口加裝6 mm濾網，防止低壓灰水裹挾的顆粒堵塞分布器，同時設置了旁路管線方便濾網拆檢。在進水閥后加裝8字盲板，升溫完成后將低壓灰水泵后盲板導盲，避免了高壓水竄入低壓系統(tǒng)損壞設備；同時，為了保證主路故障時不影響升降、溫進程，改造還為進水閥設置了旁路管線和盲板，方便檢修隔離。

圖1 灰水回用作升、降溫水改造示意圖

3 以灰水替代原水用作水壓試驗用水

氣化爐完成檢修后，為測試大煤漿泵的檢修質量及管路、儀表復位情況，要對大煤漿泵進行水壓試驗，即用原水代替煤漿對整條管線進行升壓運行測試。由于停車后灰水循環(huán)系統(tǒng)停運，停車及檢修引起的廢水排放使得沉渣池很難容納額外來水，水壓試驗排放水經常會引起渣池滿液溢流，造成環(huán)境影響。為徹底解決這一問題，為裝置配了如圖2中a管線及控制閥，同時關閉原水去水壓試驗兩道手動閥，以灰水替代原水進行水壓試驗。由于大煤漿泵一路運行時走的是煤漿，所以相對清潔的灰水對設備、儀表及管路不僅不會產生影響，相比于原水，含有固相的灰水反倒在一定程度上更能保證水壓試驗的準確性。在改造中，由于現場不具備加裝盲板條件，為防止閥門泄漏造成的兩水互竄，技改在兩條管線上分別設置了雙閥控制（如圖2所示），避免單閥故障時引起的原水污染。

圖2 灰水回用作水壓試驗和沖洗水改造示意圖

4 以灰水替代原水用作沖洗水

德士古氣化工藝因為使用的是煤漿，會產生大量諸如粗渣、細渣、不合格煤漿、灰水垢片等固廢，固廢清運后地面的清理以往需要大量原水。同時，磨煤機、過濾機等大型機泵也是用現場布設的原水甩頭進行日常沖洗，用水量非常大。同樣，這些水進入渣池，隨時都有溢流風險。由于沖洗是每班的正常維護工作，為不影響環(huán)境，操作人員只能通過工藝調整提前為渣池留有余量，這種頻繁調節(jié)水系統(tǒng)的情況無疑增加了裝置穩(wěn)定運行的風險。因此，在前兩項改造成功后，公司又將日常沖洗原水改為循環(huán)灰水，如圖2中的b管線，現場清洗成本大幅降低，便捷性不斷提升。

5 經濟效益分析

正常運行時，按水量70 m3·h-1、年運行時間300天、原水使用費1.6元·m-3、排水處理費用1.40元· m-3計，僅沖洗水一項每年就可節(jié)省費用150多萬，再加上水壓試驗、檢修用水、升降溫水等，三期氣化裝置灰水回用改造每年可為公司節(jié)省費用200多萬。

6 結 論

灰水循環(huán)次數增加引起的水質惡化及超標在技改投運的初期曾一度對裝置的長周期運行產生影響，通過兩年多的摸索，通過對除氧器閃蒸能力、澄清槽絮凝能力及灰水處理劑添加量的調整，這一問題很快得到了解決。在前期技改成功后，為了進一步提高回用率，除作以上用途外，以灰水替代原水進行激冷水管沖洗、為真空建液位、為渣池建液位也相繼改造完成，新鮮水用量進一步減少。

通過監(jiān)測，循環(huán)灰水在運行周期中完全能滿足德士古對灰水水質的要求。同時，為防止由于閃蒸量增大影響環(huán)境，公司通過技改將灰水閃蒸廢氣全部匯集去VOCs處理裝置處理達標后排放，從根源上也保證灰水回用的穩(wěn)定性和環(huán)保性。

灰水循環(huán)改造后，經過兩年多運行，裝置因水循環(huán)引起的停車次數降至零。穩(wěn)定運行的水循環(huán)保證了裝置的“安環(huán)穩(wěn)長滿優(yōu)”運行，也大大提升了公司節(jié)能減排和環(huán)境保護的能力，同時部分緩解了公司所在區(qū)域長期存在的供水矛盾。下一步，將繼續(xù)提升“清污分流”技改力度，進一步提升裝置運行的整體效益。

［1］李瓊玖，杜世權，廖宗富，等.大型煤氣化裝置的工藝技術性能及其在多聯產系統(tǒng)組合中的節(jié)能減排評述[J].化肥設計，2011，49（2）：3-14+22．

［2］楊英.制漿水對水煤漿成漿性研究[J].當代化工，2019，48（2）：303-306．

Technical Renovation of Grey Water Reuse in Texaco Gasification Process

1,1,2

（1. Shaanxi Weihe Coal Chemical Corporation Group Ltd., Weinan Shaanxi 714000, China; 2. CNOOC (Tianjin) Pipeline Engineering Technology Co., Ltd., Tianjin 300450, China）

Water use and drainage have become one of the main factors restricting the rapid development of coal chemical industry in China. Although the original ash water circulation system of Texaco gasification process can reduce the consumption of fresh water to some extent, in the face of increasingly scarce water resources and severe environmental protection situation, it is undoubtedly the most practical response to seek more ways to save water and reduce drainage through continuous technological improvement. Based on the introduction of GW reuse in the third gasification plant of the company, the economy and feasibility of GW reuse were analyzed, and the technical improvement effect has been verified in more than two years of operation.

Texaco; Gasification processr; Reuse

2020-03-20

尉曉妮（1984-），女，工程師，碩士，陜西省寶雞市人，2013年畢業(yè)于西安石油大學，現從事水煤漿氣化工藝管理工作。

TQ545

A

1004-0935（2020）07-0844-03