第3期(總第148期)煤化工No.3(Total No.148)2010年6月Coal Chemical IndustryJun. 2010氣化爐黑水排放管線結(jié)垢分析與處理祁曉輝(陜西渭河煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司,渭南714000)摘要德士古氣化爐的黑水排放管線在運(yùn)行中普遍都出現(xiàn)結(jié)垢問(wèn)題,對(duì)氣化爐的運(yùn)行和檢修產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。分析了黑水排放管線的結(jié)垢機(jī)理,并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況,通過(guò)定期對(duì)氣化爐和碳洗塔排放的黑水取樣分析,掌握水相的pH值和黑水中Ca及SiO2含量,及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,解決了黑水管線結(jié)垢問(wèn)題,降低了工作量，節(jié)約了運(yùn)行成本。關(guān)鍵詞氣化爐黑水排放管線 結(jié)垢機(jī)理 分析處理文章編號(hào): 1005-9598 (2010) -03-0053-03中圈分 類(lèi)號(hào):T0545文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B陜西渭河煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司的氣化裝置,是我國(guó)首家引進(jìn)的大型水煤漿加壓氣化裝置,采用美2管壁 結(jié)垢機(jī)理國(guó)德士古發(fā)展公司的水煤漿加壓氣化技術(shù)，壓力為6.5MPa的激冷流程。1期裝置配置了3臺(tái)氣化爐及12.1碳酸鹽的生成套黑水處理系統(tǒng),氣化爐實(shí)行2開(kāi)1備,年產(chǎn)合成氨煤漿在燃燒室發(fā)生燃燒及裂解等反應(yīng)后,生成的300kt。后為擴(kuò)建2期甲醇裝置生產(chǎn),新增1臺(tái)氣化爐工藝氣中含有大量的C02,CO2溶于水相形成HCO,5,由及1套黑水處理系統(tǒng),氣化爐實(shí)行3開(kāi)1備。其中1、于HCO2~不穩(wěn)定,在水溫發(fā)生變化后,又分解成CO3*,2爐去1期黑水處理系統(tǒng);4*爐去2期黑水處理系與黑水中的Ca2+、Mg*等離子形成CaCO3MgCO3 而析統(tǒng),3*爐可去兩套黑水處理系統(tǒng)，兩套黑水處理系統(tǒng)出,從而附著在管壁上形成結(jié)垢。共用1個(gè)灰水沉降池。2.2酸性物 質(zhì)的存在氣化爐激冷室的水相中一般存在若千種酸性物1氣化爐黑水排放管線出現(xiàn)的問(wèn)題質(zhì)，按照酸性強(qiáng)弱順序依次為氯化氫(HCl)、 甲酸氣化裝置自投運(yùn)以來(lái)，總體運(yùn)行穩(wěn)定,但每次停(HC0OH)碳酸(H2CO3)、硫化氫(H2S)。由于原煤中含有車(chē)檢修時(shí)，氣化爐黑水排放管線都有不同程度的結(jié)C1、Si02,以及煤漿燃燒、裂解反應(yīng)后產(chǎn)生的C0、CO2、垢,尤其在4*爐及2期黑水處理系統(tǒng)運(yùn)行后,此種情HS等氣體,在氣化爐高溫氣化反應(yīng)或激冷條件下,一況更為加劇。每臺(tái)氣化爐運(yùn)行30d~45d,管道內(nèi)部結(jié)般有如下反應(yīng)發(fā)生:2NaC1 +2Si0+H2O =2NaSi03+2HCl(1])垢達(dá)到2cm-5cm,所結(jié)灰垢致密,采用高壓清洗也不CO+H[0= HCOOH(2)易清理,垢樣難溶于鹽酸,微溶于王水,氣化爐停車(chē)檢CO.+H.0=H2CO,(3)修時(shí),黑水管線結(jié)垢清理難度大增加了檢修工作量。H+S= H.S(4當(dāng)管道因結(jié)垢管徑由5"變?yōu)?號(hào)"時(shí)，為保證排放流因此,氣化爐爐內(nèi)的黑水具有強(qiáng)烈的酸性。在酸量,只能被迫更換管道,增加了檢修成本。性條件下，原煤中含有大量的Ca2*、Mg*、Fexr、Al*與Si03-生成硅酸鹽及硅酸鹽晶體聚合物，形成沉淀析出,附著在管道內(nèi)壁,導(dǎo)致結(jié)垢的發(fā)生。收稿日期:2010-01-11中國(guó)煤化工作者簡(jiǎn)介:祁曉輝(1972-),男,1994年畢業(yè)于西安電子.MHCNMHG科技大學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用專(zhuān)業(yè),工程師.長(zhǎng)期從事德士古水煤漿加壓氣化工藝的生產(chǎn)應(yīng)用與理論研究。氣化爐水系統(tǒng)工藝流程示意圖見(jiàn)下頁(yè)圖1。-54-煤化工2010年第3期策」祭藝氣.氣化爐排出的黑水匯合后,其pH值比較接近6,因而也不易發(fā)生結(jié)垢。工藝氣工藝?yán)淠?.2氣化爐水系統(tǒng)外部原因氣化裝置原設(shè)計(jì)為運(yùn)行2臺(tái)氣化爐和1套黑水直補(bǔ)碳洗塔處理系統(tǒng),灰水匯集在沉降池進(jìn)行沉降。后因擴(kuò)建,又氣化爐水日高壓灰水增加1臺(tái)氣化爐和1套黑水處理系統(tǒng),仍將灰水送往B丫黑水沉降池,沉降池未進(jìn)行擴(kuò)容。雖然氣化裝置在一期裝黑水_D.置運(yùn)行中,水系統(tǒng)的pH值未能充分達(dá)到設(shè)計(jì)值,但其去高壓閃蒸偏差不大,因而系統(tǒng)結(jié)垢情況較輕,但后來(lái)運(yùn)行3臺(tái)圖1氣化爐水 系統(tǒng)工藝流程示意圖氣化爐和2套黑水處理系統(tǒng)后,沉降池的沉降效果變差，造成水系統(tǒng)pH值分布紊亂，改變了原來(lái)水系統(tǒng)3.1氣化爐水 系統(tǒng)內(nèi)部原因pH值的合理分布,因而裝置出現(xiàn)了結(jié)垢加劇的情況。氣化爐水系統(tǒng)中結(jié)垢嚴(yán)重的部分為AC段,而B(niǎo)C段幾乎未結(jié)垢,且從氣化爐排出的黑水與從碳洗塔排4解決氣化爐黑水結(jié)垢的措施出的黑水匯合后的CD段也幾乎不結(jié)垢，對(duì)AC段、BC段及CD段取樣,進(jìn)行pH值分析,結(jié)果如表1所示。通過(guò)結(jié)垢機(jī)理的認(rèn)識(shí)，結(jié)合實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析,表1氣化爐 黑水排放管線運(yùn)行數(shù)據(jù)認(rèn)為只有將水系統(tǒng)的pH值盡量調(diào)整控制到7左右，運(yùn)行天數(shù)/d AC段pH值 BC段pH值 CD 段pH值才能解決氣化爐黑水管線的結(jié)垢,為此可有以下措施:(1)給氣化爐激冷水管線內(nèi)加入NaOH,通過(guò)提高16. 527.056.56激冷水的pH值來(lái)提高爐內(nèi)黑水的pH值,但NaOH易對(duì)5.87.6. 626.604.996.456. 37高壓管線產(chǎn)生腐蝕而發(fā)生泄露,因此該方法不可取。4.856.366.32(2)增大工藝?yán)淠旱挠昧考疤岣呋宜膒H值,2(4.836. 276.22但由于工藝?yán)淠旱挠昧坑邢耷壹恿窟^(guò)大,會(huì)造成碳3(6.33洗塔塔盤(pán)帶水現(xiàn)象的發(fā)生,而過(guò)高提高碳洗塔進(jìn)水的結(jié)垢情況結(jié)垢嚴(yán)重未結(jié)垢pH值,雖能使氣化爐的進(jìn)水pH值升高,但又會(huì)使碳洗塔黑水排放管線形成堿性結(jié)垢,因此該方法也不可取。從表1數(shù)據(jù)可看出，隨著氣化爐運(yùn)行時(shí)間的延(3)提高煤漿的pH值,來(lái)提高爐內(nèi)黑水的pH值，長(zhǎng)，水系統(tǒng)的pH值在逐步降低，在- -定程度達(dá)到穩(wěn)此種方法作用有限，不能從根本上提高爐內(nèi)黑水的定，尤其氣化爐黑水排放管線內(nèi)的水相pH值下降較pH值,只能作為氣化爐黑水pH值的微調(diào),因此該方大,其pH值在中后期基本顯示為5以下,處于較強(qiáng)的法不能作為主要的手段。酸性狀態(tài),因而易結(jié)垢。正常情況下,水系統(tǒng)的流向(4)降低煤漿中石灰石的加入量,原煤中Mg、A1.為:來(lái)自高壓灰水泵的灰水及下游變換來(lái)的工藝?yán)淠齋i的含量由于市場(chǎng)因素?zé)o法控制，因此要及時(shí)掌握液進(jìn)入碳洗塔，碳洗塔水相中較澄清的灰水經(jīng)激冷原煤的灰熔融性溫度，在保證液態(tài)排渣的前提下,盡.水泵進(jìn)入氣化爐激冷室,對(duì)高溫灰渣激冷和工藝氣進(jìn)量控制石灰石加入量到最低.在水相pH值低于5時(shí),行初步洗滌后,從激冷室排出,與碳洗塔排出的黑水能夠減少鈣鹽的結(jié)垢。一同排往黑水處理閃蒸系統(tǒng)。由于工藝?yán)淠杭盎宜?5)控制水溫恒定,防止因水溫大幅變化而造成的pH值均在8以上，因此在碳洗塔內(nèi)對(duì)工藝氣洗滌Ca*、Mg*°等離子析出,發(fā)生結(jié)垢。后所形成的黑水的pH值比較接近7 (在6以上),因(6)從氣化爐的取壓管處,可適量增加隔離氮?dú)舛鴱奶枷此懦龅暮谒灰捉Y(jié)垢。在碳洗塔上部較澄的用量,在爐膛內(nèi)有利于氨的生成,從而間接有效提清的灰水,其pH值在7以上,作為氣化爐的激冷水進(jìn)高爐內(nèi)黑水的oH值n人氣化爐,對(duì)工藝氣激冷及洗滌后,其pH值因酸性介中國(guó)煤化工同時(shí),利用德士古質(zhì)的影響而發(fā)生’下降，隨著氣化爐運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng),原HCNMHG水泵的灰水與碳洗黑水的酸性進(jìn)行積累,其pH值始終維持在5以下,因塔來(lái)的灰水在人爐前進(jìn)行混合后,直接送人氣化爐激此該段管線容易發(fā)生結(jié)垢,而從碳洗塔排出的黑水與冷室,這樣既可保證碳洗塔內(nèi)水相pH穩(wěn)定,又可以提2010年6月祁曉輝:氣化爐黑水排放管線結(jié)垢分析與處理- 55高爐內(nèi)進(jìn)水的pH值，從而有效提高爐內(nèi)黑水的pH在運(yùn)行中，將固含量高的氣化爐黑水的pH值調(diào)值,以控制氣化爐黑水管線結(jié)垢情況的發(fā)生。整控制在5. 82~8. 09,經(jīng)過(guò)幾個(gè)周期的運(yùn)行,在停車(chē)(8)在現(xiàn)有條件下,加強(qiáng)對(duì)沉降池灰漿處理的管檢修時(shí)打開(kāi)管線檢查,再未出現(xiàn)結(jié)垢情況,即使黑水理,控制好灰水中藥品的加入量,同時(shí)改變黑水處理中的溶固指標(biāo)高達(dá)2920mg/L,也是如此,從而解決了系統(tǒng)冷凝液的用途，以便有效改善水系統(tǒng)pH值的合長(zhǎng)期困擾氣化爐運(yùn)行檢修的黑水結(jié)垢問(wèn)題。調(diào)整前后理分布。管道結(jié)垢情況見(jiàn)圖2。采用以上幾種方法進(jìn)行綜合控制,調(diào)整后在幾臺(tái)氣化爐上進(jìn)行試運(yùn)行并取樣分析,結(jié)果見(jiàn)表2~表4。表22* 爐水系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)高壓灰水激冷水 碳洗塔黑 氣化爐黑pH值.pH值水值水pH值(a)調(diào)整前(b)調(diào)整后運(yùn)行初期8.61.7. 998.107.13運(yùn)行中期8.687. 536.966. 96圖2調(diào)整前后 管道結(jié)垢情況運(yùn)行后期8.937. 618.726.40結(jié)垢情況未結(jié)垢此外，控制黑水pH值還應(yīng)根據(jù)黑水的溶固及黑水中所含Si02的含量來(lái)確定。當(dāng)溶固中的Ca、Mg含表339 爐水系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)量較高時(shí),可將黑水的pH值控制在5.5~7,使黑水呈弱酸性,能有效抑制堿性結(jié)垢,當(dāng)黑水中的SiO2含量pH值_pH值水pH值 水H值較高時(shí),可將黑水的pH值控制在7~8,使黑水呈弱堿9.00 .7. 597. 256.06性,能有效抑制酸性結(jié)垢。7. 555.977. 477.085.82 .5結(jié)吾表44"爐水系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)要定期對(duì)氣化爐和碳洗塔的黑水管線進(jìn)行取樣高壓灰水激冷水 碳洗塔黑氣化爐黑分析，掌握水相的pH值以及溶固中占主要成分的水pH值水pH值Ca*及黑水中Si02含量情況，以便及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,控8. 788. 258. 177. 98制好系統(tǒng)的水質(zhì)狀況,從而避免結(jié)垢的發(fā)生。調(diào)整后8.618. 138.25.8. 09解決了黑水管線的結(jié)垢，大大減少了檢修工作量,同8. 677.957.677.62時(shí)也節(jié)約了運(yùn)行成本,為氣化裝置的長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)行未結(jié)垢.奠定了基礎(chǔ)。Analysis and Treatment of Scaling in Wastewater Pipeline of Texeco GasifierQi Xiaohui(Shaanxi Weihe Coal Chemical Group Co, Ltd, Weinan 714000)Abstract The Texaco coal water slury pressure gasification technology is widely applied in China, yet, no efectivesolution has been found to solve the scaling problems that generally existed in the operation of the black water dischargingpipeline of the Texaco gasifier, and that has a serious impact on its operation and maintenance. Figuring out the scalingmechanism and taking the actual operational problems of the Weihua coal gasification plant into consideration, the blackwater from the carbon -washing tower was analyzed, and its pH valu中國(guó)煤化工r was analyzed andadjusted. After a long-time practice in the Weihua coal gasification|YHCNMHGItnotonlyreduced:the workload, but also saved operating costs.Key words gasifier, black water pipeline, scaling mechanism, regulation and control