蘇異峰

（中海油惠州石化有限公司，廣東惠州 516086）

水煤漿氣化技術(shù)是由美國(guó)德士古石油公司研發(fā)出來(lái)的，屬于第二代煤氣化技術(shù)。水煤漿一詞是在1945年被提出的，并研發(fā)出了第一套中試設(shè)備，直到二十世紀(jì)八十年代才有所完善并大量應(yīng)用。而我國(guó)是在1993年才引入德士古技術(shù)，并成立了中國(guó)第一套德士古水煤漿氣化設(shè)備，隨后便大量應(yīng)用，經(jīng)過(guò)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，水煤漿氣化技術(shù)的作用越來(lái)越明顯，而且技術(shù)越來(lái)越完善，不過(guò)些問(wèn)題也越來(lái)越突出，特別是渣水處理技術(shù)，必須馬上展開(kāi)改進(jìn)。

1 德士古渣水處理系統(tǒng)

通常渣水處理技術(shù)主要包括兩大環(huán)節(jié)，分別為：黑水處理與灰水循環(huán)。其中，黑水指的是從氣化爐、水洗塔和渣池中排出的水；灰水指的是黑水經(jīng)過(guò)閃蒸、絮凝、過(guò)濾以及澄清之后所排出的水，灰水可經(jīng)過(guò)脫氧以后再循環(huán)使用。一般渣水處理技術(shù)有兩大任務(wù)，分別為：①對(duì)從氣化爐、洗滌塔以及渣池排出的黑水展開(kāi)渣水分離處理。②充分回收此過(guò)程的熱量。傳統(tǒng)的德士古氣化渣水處理系統(tǒng)圖如圖1。

圖1 氣化渣水處理系統(tǒng)圖

2 水煤漿氣化渣水處理技術(shù)存在的問(wèn)題和原因

2.1 存在的主要問(wèn)題

水煤漿氣化渣水處理技術(shù)存在的問(wèn)題主要有兩個(gè)，第一，在渣水處理過(guò)程當(dāng)中，由于黑水不斷流動(dòng)，因此黑水管線極易發(fā)生堵塞，同時(shí)閃蒸罐和灰水換熱器也極易結(jié)垢，這就會(huì)嚴(yán)重阻礙處理的運(yùn)行。第二，由于高壓閃蒸和真空閃蒸的管道與閥門極易發(fā)生腐蝕，因此會(huì)給處理過(guò)程帶來(lái)嚴(yán)重的阻礙效果。

2.2 造成的主要原因

針對(duì)上述的堵塞與腐蝕情況來(lái)說(shuō)，造成的主要原因有兩個(gè)，分別為：①黑水的固體含量較多且硬度大。如果黑水的固體含量過(guò)多時(shí)，其固體物質(zhì)極易聚集在灰水當(dāng)中，形成碳酸鈣的結(jié)晶，進(jìn)而堵塞管道。②循環(huán)灰水里的氯離子含量較大。當(dāng)氯離子的含量超過(guò)500x10-6時(shí)，則會(huì)嚴(yán)重腐蝕管道。而且在渣水處理的過(guò)程當(dāng)中會(huì)有許多個(gè)減壓環(huán)節(jié)，當(dāng)壓力減至流體飽和汽壓以下時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生汽蝕效果，進(jìn)而腐蝕閥門與管道。

3 改進(jìn)措施

為了有效解決渣水處理過(guò)程中存在的問(wèn)題，可以采用很多種方法，主要包括：降低固體含量法、減小硬度法和技術(shù)優(yōu)化法等。

3.1 降低固體含量法

降低固體含量法可通過(guò)四種技術(shù)來(lái)完成，分別為：分級(jí)凈化技術(shù)、固液旋流風(fēng)分離技術(shù)、黑水過(guò)濾技術(shù)以及噴射去除固體物技術(shù)。①分級(jí)凈化技術(shù)。因?yàn)榈率抗偶夹g(shù)把粗合成氣的洗滌器潤(rùn)濕以后直接放入洗滌塔中，所以合成氣洗滌均是在水洗塔中進(jìn)行的，不過(guò)大流量合成氣洗滌會(huì)受影響。而且大部分的細(xì)灰都存在于洗滌水中，如果將此部分的水用來(lái)激氣化爐，肯定會(huì)加大氣化爐中的細(xì)灰含量，這樣就會(huì)使管道發(fā)生堵塞。并且粗煤氣中具有很多的飛灰，這些飛灰親水性很差，所以根據(jù)此特點(diǎn)可采用分級(jí)凈化技術(shù)進(jìn)行改善。此技術(shù)的運(yùn)行原理為先使高溫煤氣進(jìn)到混合器與水接觸，然后通過(guò)旋風(fēng)分離器進(jìn)行分離，最后在水洗塔中展開(kāi)二次洗滌。因?yàn)榉旨?jí)洗滌除塵的合成氣含塵很少，所以水洗塔的洗滌水中固體含量很少，能夠有效避免結(jié)垢發(fā)生。②固液旋流風(fēng)分離技術(shù)。此技術(shù)主要是通過(guò)固流分離器將黑水中的炭黑與水進(jìn)行分離，經(jīng)過(guò)分離以后的灰黑水濃度會(huì)低于30x10-6，所以此技術(shù)對(duì)水煤漿氣化渣水處理具有很大的作用。③黑水過(guò)濾技術(shù)。此技術(shù)先使用脹鼓列管過(guò)濾器將黑水里的固體物質(zhì)過(guò)濾掉，過(guò)濾之后的黑水濃度會(huì)降至50x10-6，這時(shí)就可直接回收利用。而且此技術(shù)不需要絮凝劑，這便很大程度地減少了費(fèi)用及成本。此技術(shù)的主要特征是把激冷室的黑水從氣化反應(yīng)器的底部排出，然后采用過(guò)濾器去除其中的固體物質(zhì)。④噴射去除固體物技術(shù)。此技術(shù)主要應(yīng)用的是液面噴射泡沫法，其運(yùn)行原理是在炭黑水里加入活性劑，使其持續(xù)的噴射，讓固體物質(zhì)得到充分的分離，分離率已超過(guò)96%，分離以后的灰水凈化度可達(dá)800x10-6，效果非常好。

3.2 減小硬度法

減小硬度法最常用的一種方法就是石灰純堿軟化法，此方法的應(yīng)用原理為先把灰水和石灰水相互混合，然后加入純堿水進(jìn)行沉淀。此種方法不僅成本低、投資少，而且操作簡(jiǎn)單、效果明顯，能夠?qū)? 000mg/L以上硬度的灰水減少到350mg/L以下，因此得到了大量的應(yīng)用，將石灰純堿軟化法應(yīng)用到渣水處理技術(shù)當(dāng)中能夠有效降低灰水的硬度。不過(guò)此方法會(huì)增加鈉離子，而且對(duì)氯離子沒(méi)有效果。

3.3 技術(shù)優(yōu)化法

技術(shù)優(yōu)化法可從四個(gè)方面具體展開(kāi)：①應(yīng)用防腐材料和抗磨材料，這樣非常利于防止管道和閥門發(fā)生腐蝕、磨損。同時(shí)還可以對(duì)減壓閥后面的管道采用耐磨陶瓷材料，這樣能夠有效起到防腐作用。②采用間接換熱法。德士古技術(shù)對(duì)熱量回收大部分應(yīng)用的是換熱器，但換熱器的換熱面積小、阻力大，所以很容易發(fā)生結(jié)垢情況，進(jìn)而堵塞管道，由此熱量回收的效率會(huì)很差，清理也比較困難，一般使用60d 左右就必須對(duì)灰水加熱器進(jìn)行清理，所以工作量會(huì)很大，為此人們便對(duì)氣化技術(shù)采用了間接換熱法。其運(yùn)行原理為：先分別使黑水從氣化爐、旋風(fēng)分離器和水洗塔減壓出來(lái)，然后蒸發(fā)進(jìn)蒸發(fā)室中進(jìn)行閃蒸，經(jīng)過(guò)閃蒸以后的水蒸氣會(huì)從上升管進(jìn)到熱水室的填料層中，和低壓灰水進(jìn)行換熱，這樣低壓灰水就會(huì)加熱再返回到設(shè)備當(dāng)中循環(huán)應(yīng)用，運(yùn)用此種熱回收技術(shù)，不僅閃蒸汽及灰水的溫差很小，而且熱回收的效率很高，所以優(yōu)化效果非常良好。而且蒸發(fā)熱水塔的填料層運(yùn)行周期很長(zhǎng)，所以清理非常方便，只需要使用機(jī)械簡(jiǎn)單的清理便可。③使用高溫高壓黑水后設(shè)置功量交換器。因?yàn)榈率抗潘簼{氣化技術(shù)所生成的黑水壓力會(huì)很大，但是此壓力卻沒(méi)有被有效運(yùn)用，只是直接進(jìn)到閃蒸設(shè)備當(dāng)中，所以應(yīng)用高溫高壓黑水后設(shè)置功量交換器，可以有效地將此壓力轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，這樣不僅起到了節(jié)能作用，而且還有效避免了閥門和管道的腐蝕效果。④在閃蒸罐底安裝集渣罐。因?yàn)楹谒挠捕群艽?，?huì)隨著閃蒸的過(guò)程其碳酸鈣處于飽和狀態(tài)，并吸附在管道的內(nèi)壁上，從而形成較厚的污垢，如果此時(shí)溫度較高，因?yàn)樵O(shè)備與污垢的膨脹程度相差較大，所以灰垢很容易發(fā)生脫落，進(jìn)而堵塞管道，這時(shí)在閃蒸罐底安裝集渣罐能夠有效防止灰垢進(jìn)入調(diào)節(jié)閥，避免管道發(fā)生堵塞。

4 總結(jié)

通過(guò)上述內(nèi)容可知，水煤漿氣化技術(shù)渣水處理技術(shù)仍存在很多問(wèn)題，這些問(wèn)題會(huì)直接影響到氣化裝置的運(yùn)行效率，截止到現(xiàn)在雖然已改善了很多技術(shù)，但是還不徹底，尤其是管道、閥門的堵塞、結(jié)垢和腐蝕問(wèn)題還非常嚴(yán)重，需要進(jìn)一步地改善和調(diào)整。