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煤气化灰水系统絮凝分散技术培训一前言•我国是一个多煤、少油、缺气的国家。2010年，我国进口石油依存度达到40％；到2020年，石油的对外依存度有可能接近60％，与目前美国58％的水平相当。我国己探明的煤炭储量占世界煤炭储量位居第三位。煤炭在我国一次能源结构中处于绝对重要位置，加快开发和推广应用洁净煤技术，大力推进煤化工事业步伐，无疑是最现实、最具根本性的选择。•煤气化技术：TEXACO德士古技术；（美国）SHELL西尔技术；（荷兰）GSP（黑水泵气化）技术；（东德）多元料浆技术（西北院）；多喷嘴技术（华东理工）；航天炉等技术。二.德士古气化工艺简介•1.制浆系统•2.气化炉系统•3.合成气洗涤系统•4.烧嘴冷却水系统•5.锁斗系统•6.渣水系统德士古气化灰水工艺简图四喷嘴工艺简图重要设备1气化炉2洗涤塔3闪蒸罐4沉降槽5灰水槽四噴嘴水煤浆气化工艺流程水煤浆由煤浆振动筛过筛后进入煤浆槽，出煤浆槽后经水煤浆给料泵加压后通过4个工艺烧嘴从侧面对喷进入气化炉。空分来的高压氧气进氧气缓冲罐，经调节流量后分别进入4个工艺烧嘴的中心管和外环管。在气化炉中煤浆与氧发生气化反应，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体。离开气化炉燃烧室的热气体和熔渣进入气化炉下段激冷室，被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉；气体经文丘里管进一步与高温热水泵来的灰水混合，使煤气夹带的固体颗粒完全湿润，以便从煤气中快速除去。水／煤气的混合物进入旋风分离器，气相中的大部分细灰进入液相，连续排出旋风分离器，进入含渣水处理工序。出旋风分离器的煤气进入水洗塔的下部，煤气向上穿过塔盘与塔中部加入的由蒸发热水塔加热的循环灰水和塔上部加入的来自下游工序的变换高温冷凝液逆流直接接触，洗涤剩余的固体颗粒。伴随着煤气减湿、相变及灰水升温等过程，煤气在水洗塔顶部经过旋流板除沫器，除去夹带在气体中的雾沫，将基本上不含细灰的工艺气送出水洗塔，煤气中含尘量应小于１ｍｇ／ｍ３。水洗塔中部含固量较低的洗涤黑水经黑水循环泵加压后分为２路：一路送入气化炉洗涤冷却环；另一路送入混合器作为洗涤润湿水。从水洗塔底部排出的黑水，通过流量控制经减压进入含渣水处理工序，含渣水处理工序再生的灰水，经过蒸发热水塔预热后再返回水洗塔。含渣水处理工序：含渣水处理工序的作用是将气化及煤气初步净化工序产生的黑水中所含的固体和溶解的气体分离出来并回收黑水所含的热量。气化炉及煤气初步净化系统（旋风分离器及水洗塔）底部来的黑水分别经过减压送入蒸发热水塔下部蒸发室。在蒸发热水塔的蒸发室中，一部分水蒸发为蒸汽，连同少量溶解气体进入蒸发热水塔上部热水室与低压灰水泵来的灰水直接接触，加热灰水，自身大部分冷凝。热水室的热水经高温热水泵进入水洗塔中部。热水室未冷凝的蒸汽进酸气冷凝器，冷凝后，气－液两相进酸气分离器，气相至火炬放空，冷凝液进灰水槽。蒸发热水塔蒸发室底部被浓缩的黑水经液位调节由底侧部排出，进入真空闪蒸器内进行真空闪蒸，大量溶解的气体释放出来，黑水进一步浓缩，含固量增大，温度进一步降低。真空闪蒸器底部的黑水经液位控制依靠重力送至静态混合器，与絮凝剂混合后流入澄清槽。澄清槽上部澄清水溢流，依靠重力进入灰水槽，经低压灰水泵到蒸发热水塔循环使用。为防止溶解固体在黑水系统中的累积，需向界外连续排出一部分灰水进行处理。水系统运行存在的问题：•堵!随着闪蒸的进行,大量的水被蒸出,水中的Ca2+、Mg2+、CO32-、HCO3-等各种离子浓度逐渐升高，达到CaCO3生成的条件后,CaCO3、MgCO3等盐类与灰水中的炭黑颗粒沉积、吸附在设备内壁上,但由于垢层与钢材的热膨胀系数相差较大,温度降低后灰垢会因挤压而出现裂纹并变得松散；开、停车时,受设备内部介质温差较大影响,灰垢脱落堵塞出口管或调节阀前，造成堵塞。灰水系统造成堵塞的原因合理布置黑水管路,尽量减少拐弯及“口袋”,减少管道堵塞的几率;在容易出现堵塞的管道处增加冲洗水接头,以方便检修和管道冲洗。对经常出现磨损的管道采用内衬耐磨陶瓷的管件,在减压阀阀后的冲击盲板上再增加一层防冲击盲板,增加抗磨性。在开、停车时,尽量将黑水闪蒸管道上的自调阀维持在较大开度,止因开度过小造成阀前堵塞及阀体局部因流速过大而磨损。对于1开1备的减压阀阀组要经常切换,防止因垢片沉积而堵塞阀门及管道。严格控制灰水的工艺指标(pH、总碱度、Ca2+、悬浮物含量等),保持水质稳定。灰水系統堵塞结垢问题的解决措施灰水与黑水•来自系统的黑水经闪蒸降温，进入沉降槽进行絮凝处理，溢流出的水被称为灰水。•进入灰水罐，经高压灰水泵加压后进入系统与煤气接触，清洗煤气后排出的水称为黑水。水质特点：1.高悬浮物。灰水悬浮物为20-100mg/L，黑水悬浮物为2000-20000mg/L。2.系统温度高、温差大（200-280℃→50-80℃）。3.高温滞留时间长。在200℃以上区域停留约30分钟。4.高硬度。由于添加CaCO3作为助熔剂来降低灰熔點，引入大量钙硬度，造成灰水系統极易结垢。5.系统操作压力可高达6.5Mpa，压力变化大，流速变化也大，pH变化亦大，导致系統中各部分沉积结垢傾向不同，难以控制細渣的沉积及CaCO3水垢的形成。6.灰水系統必須添加絮凝剂降低灰水悬浮物，以符合工艺要求。同時也需要添加灰水分散剂，防止灰水系统结垢、細渣沉积与堵塞，严重影响整体煤气化工艺流程的正常运行。灰水处理药剂•絮凝剂:针对水中的悬浮物和胶体物质等杂质，用作聚集粘附并使之生成絮状物以达到净化水体的药剂。（聚丙烯酰胺）•分散阻垢剂：能分散水中难溶无机盐及各种杂质，阻止和干扰难溶无机盐在金属设备及管道沉积结垢，保证生产正常进行的药剂。（复配药剂）絮凝剂简介•煤气化专用絮凝剂通常为聚丙烯酰胺高分子聚合物，专门被设计用作煤气化装置渣水系统絮凝用。在渣水系统中，它通过电絮凝、架桥、卷扫作用，能快速使渣水系统悬浮物沉降，水质澄清，减少后续灰水处理压力，保证设备安全运行。聚丙烯酰胺絮凝剂絮凝过程：絮凝剂类型•阳离子型聚丙烯酰胺XN412-ⅠQL系列•阴离子型聚丙烯酰胺XN412-ⅡQL系列规格及技术参数：项目单位指标成份聚丙烯酰胺外观白色至微黄色颗粒或粉末有效含量%≥90.0溶解时间min120电性阴离子阳离子•絮凝剂使用效果：•渣水絮凝后，现场灰水悬浮物含量小于80mg/L，通常波动范围：20-50mg/L.•浊度小于50.絮凝剂使用方法：絮凝剂使用浓度1-4mg/L。投加前，药剂先用水配制成浓度小于0.5%的溶液，配制絮凝剂时，将称量好的絮凝剂粉末缓慢的撒入水中。撒入絮凝剂粉末时一定要均匀，避免一次性撒入过多絮凝剂粉末而结块，形成鱼眼状不溶胶团。聚丙烯酰胺类絮凝剂较易发生水解（使用时间一般不得超过48小时），使用时要注意即用即配，防止配好的药剂发生水解。絮凝剂种类与选择•聚丙烯酰胺种类：阴离子型:在中性和碱性介质中呈高聚物电解质的特征，对盐类电解质敏感，与高价金属离子能交联成不溶性凝胶体阳离子型:水溶液是高分子电解质，带有正电荷（活性基），对悬浮的有机胶体和有机化合物可有效地凝聚，并能强化固液分离过程。•选择：1.效果评价(实验室评价)2.性价比垢的形态•灰白色硬垢•灰色软垢•黑色软垢•黑色硬垢•混和垢•其它分散阻垢剂简介灰水分散阻垢剂是针对煤气化工艺灰水系统研制开发的一类水处理药剂，它由多种水溶性高聚物和有机化合物复配而成。在高温、高硬度的灰水系统中，不仅具有良好的分散阻垢作用，同时还有一定的缓蚀性能。它通过螯合增溶、晶格畸变、分散作用能有效地防止煤气化装置灰水系统设备、管道的结垢，控制无机盐垢、金属氧化物和胶体沉积，确保设备正常平稳运行。少沉积、少结垢、成软垢分散阻垢剂类型•含磷灰水分散剂FS611-ⅠQL系列产品•无磷灰水分散剂FS611-ⅡQL系列产品规格及技术参数：项目分散阻垢剂理化指标无膦含膦PH（1%水溶液）2.0～5.0密度，g/cm31.05～1.25固含量，%(质量分数)≥25.0≥28.0磷含量(以磷酸根计)，mg/L≤1.02.0-5.0分散剂使用方法：•以原煤为原料的煤气化装置水系统，根据灰水运行水质及运行情况投加分散剂，使用浓度60-100mg/L。投加时可根据现场加药装置和投加计量的具体情况，用水稀释到合适浓度或直接用计量泵定量注入，连续投加。序号业主气化工艺灰水运行水质主要波动范围(mg/L)1灵谷化工有限公司四喷嘴硬度：900-1300；碱度：300-5002张家港华昌化工有限公司四喷嘴硬度：300-600；碱度：350-6003六国化工股份有限公司多元料浆硬度：1200-1600；碱度：450-6004晋煤中能化工股份有限公司航天炉硬度：400-1000；碱度：200-6005山东利华益集团公司德士古硬度：600-1000；碱度：200-5006中石化金陵石化分公司德士古硬度：800-1200；碱度：200-4007中石化齐鲁石化分公司德士古硬度：1000-1400；碱度：300-5008神华集团包头分公司德士古硬度：1000-1600；碱度：300-500现场使用影响分散效果最主要因素•1.排污量(硬度)•2.外来补充水质(碱度)七.水质分析•PH：水的酸碱度。•浊度：水的澄清程度。•悬浮物：水中悬浮颗粒的多少。•电导率：水中盐含量的多少。•总硬：水中钙、镁离子的总和。•钙离子：水中钙离子的含量。•碱度：水中能与酸反应的离子总和。•铁离子：水中铁离子含量。•氯离子：水中氯离子含量。异常情况解决•1.现场情况•2.查看分析数据•3.了解工艺改变•4.查资料•5.初步原因确立•6.实验室验证•7.提出解决办法项目•1.收集新老项目信息•2.了解具体情况：规模、工艺、目前状况、灰水量、煤种、水源。•3.沟通与技术交流•4.投标•5.现场服务:供药、初期指导、技术调整、应对突发事件、定期汇报总结、加强技术与商务交流。