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(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 渭南 714000； 2. 中海油（天津）管道工程技術(shù)有限公司，天津 300450）

用水與排水已經(jīng)成為制約我國(guó)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(duì)著日益緊缺的水資源和日趨嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)，通過(guò)不斷技術(shù)改進(jìn)，尋求更多節(jié)水減排途徑無(wú)疑是最實(shí)用的應(yīng)對(duì)方法。本文通過(guò)對(duì)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(jīng)濟(jì)性和可行性，同時(shí)兩年多的運(yùn)行情況驗(yàn)證了技改的效果。

德士古；氣化工藝； 灰水回用

我國(guó)現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目主要布局于多煤、缺水的中西部地區(qū)，隨著產(chǎn)業(yè)升級(jí)示范發(fā)展，水資源短缺和廢水“零排放”等問(wèn)題已經(jīng)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(duì)著日益緊缺的水資源和日趨嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)，節(jié)水減排無(wú)疑是最簡(jiǎn)單直接的應(yīng)對(duì)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(tái)設(shè)計(jì)壓力6.5 MPa、負(fù)荷76 m3·h-1煤漿的德士古氣化爐，在系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，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(lái)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(guò)頻繁調(diào)整工況進(jìn)行分時(shí)段排水，對(duì)裝置安穩(wěn)運(yùn)行極其不利。同時(shí)，隨著國(guó)家對(duì)工業(yè)新鮮水和外排水費(fèi)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(duì)裝置運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性也產(chǎn)生巨大影響。

德士古水煤漿工藝在設(shè)計(jì)之初就考慮到了節(jié)水問(wèn)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(shè)計(jì)，從源頭避免了過(guò)分使用新鮮水帶來(lái)的成本問(wèn)題。德士古原設(shè)計(jì)回用灰水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)與渭化公司三期氣化裝置循環(huán)灰水實(shí)時(shí)測(cè)量值對(duì)比如表1所示。

通過(guò)主要指標(biāo)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)灰水的各項(xiàng)指標(biāo)基本能夠符合德士古對(duì)回用灰水的要求。在此基礎(chǔ)上，2017年底公司通過(guò)清理原有沉渣池并對(duì)灰水回用系統(tǒng)進(jìn)行了全面改造。

表1 德士古對(duì)回用灰水水質(zhì)要求與公司三期循環(huán)灰水實(shí)時(shí)測(cè)量值對(duì)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(nèi)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(tái)氣化爐升、降溫一次至少各需要兩天時(shí)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(lái)的原水。技改之后（圖1），采用低壓灰水泵送來(lái)的低壓灰水，完全能夠滿足升降溫的需求。改造時(shí)，在低壓灰水泵出口加裝6 mm濾網(wǎng)，防止低壓灰水裹挾的顆粒堵塞分布器，同時(shí)設(shè)置了旁路管線方便濾網(wǎng)拆檢。在進(jìn)水閥后加裝8字盲板，升溫完成后將低壓灰水泵后盲板導(dǎo)盲，避免了高壓水竄入低壓系統(tǒng)損壞設(shè)備；同時(shí)，為了保證主路故障時(shí)不影響升降、溫進(jìn)程，改造還為進(jìn)水閥設(shè)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(yàn)用水

氣化爐完成檢修后，為測(cè)試大煤漿泵的檢修質(zhì)量及管路、儀表復(fù)位情況，要對(duì)大煤漿泵進(jìn)行水壓試驗(yàn)，即用原水代替煤漿對(duì)整條管線進(jìn)行升壓運(yùn)行測(cè)試。由于停車后灰水循環(huán)系統(tǒng)停運(yùn)，停車及檢修引起的廢水排放使得沉渣池很難容納額外來(lái)水，水壓試驗(yàn)排放水經(jīng)常會(huì)引起渣池滿液溢流，造成環(huán)境影響。為徹底解決這一問(wèn)題，為裝置配了如圖2中a管線及控制閥，同時(shí)關(guān)閉原水去水壓試驗(yàn)兩道手動(dòng)閥，以灰水替代原水進(jìn)行水壓試驗(yàn)。由于大煤漿泵一路運(yùn)行時(shí)走的是煤漿，所以相對(duì)清潔的灰水對(duì)設(shè)備、儀表及管路不僅不會(huì)產(chǎn)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(yàn)的準(zhǔn)確性。在改造中，由于現(xiàn)場(chǎng)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(shè)置了雙閥控制（如圖2所示），避免單閥故障時(shí)引起的原水污染。

圖2 灰水回用作水壓試驗(yàn)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?yàn)槭褂玫氖敲簼{，會(huì)產(chǎn)生大量諸如粗渣、細(xì)渣、不合格煤漿、灰水垢片等固廢，固廢清運(yùn)后地面的清理以往需要大量原水。同時(shí)，磨煤機(jī)、過(guò)濾機(jī)等大型機(jī)泵也是用現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)的原水甩頭進(jìn)行日常沖洗，用水量非常大。同樣，這些水進(jìn)入渣池，隨時(shí)都有溢流風(fēng)險(xiǎn)。由于沖洗是每班的正常維護(hù)工作，為不影響環(huán)境，操作人員只能通過(guò)工藝調(diào)整提前為渣池留有余量，這種頻繁調(diào)節(jié)水系統(tǒng)的情況無(wú)疑增加了裝置穩(wěn)定運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在前兩項(xiàng)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(xiàn)場(chǎng)清洗成本大幅降低，便捷性不斷提升。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

正常運(yùn)行時(shí)，按水量70 m3·h-1、年運(yùn)行時(shí)間300天、原水使用費(fèi)1.6元·m-3、排水處理費(fèi)用1.40元· m-3計(jì)，僅沖洗水一項(xiàng)每年就可節(jié)省費(fèi)用150多萬(wàn)，再加上水壓試驗(yàn)、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(fèi)用200多萬(wàn)。

6 結(jié) 論

灰水循環(huán)次數(shù)增加引起的水質(zhì)惡化及超標(biāo)在技改投運(yùn)的初期曾一度對(duì)裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行產(chǎn)生影響，通過(guò)兩年多的摸索，通過(guò)對(duì)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(diào)整，這一問(wèn)題很快得到了解決。在前期技改成功后，為了進(jìn)一步提高回用率，除作以上用途外，以灰水替代原水進(jìn)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(jìn)一步減少。

通過(guò)監(jiān)測(cè)，循環(huán)灰水在運(yùn)行周期中完全能滿足德士古對(duì)灰水水質(zhì)的要求。同時(shí)，為防止由于閃蒸量增大影響環(huán)境，公司通過(guò)技改將灰水閃蒸廢氣全部匯集去VOCs處理裝置處理達(dá)標(biāo)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(jīng)過(guò)兩年多運(yùn)行，裝置因水循環(huán)引起的停車次數(shù)降至零。穩(wěn)定運(yùn)行的水循環(huán)保證了裝置的“安環(huán)穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)”運(yùn)行，也大大提升了公司節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)的能力，同時(shí)部分緩解了公司所在區(qū)域長(zhǎng)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(jìn)一步提升裝置運(yùn)行的整體效益。

［1］李瓊玖，杜世權(quán)，廖宗富，等.大型煤氣化裝置的工藝技術(shù)性能及其在多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)組合中的節(jié)能減排評(píng)述[J].化肥設(shè)計(jì)，2011，49（2）：3-14+22．

［2］楊英.制漿水對(duì)水煤漿成漿性研究[J].當(dāng)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(xué)，現(xiàn)從事水煤漿氣化工藝管理工作。

TQ545

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1004-0935（2020）07-0844-03