杨国帅
（河南龙宇煤化工有限公司，河南 永城476600）
［摘 要］河南龙宇煤化工有限公司400 kt/a醋酸+200 kt/a乙二醇项目气化装置采用国内首创新型煤气化技术——五环干粉煤气化炉，自2016年12月投运以来，气化黑水处理系统出现了诸多问题，严重制约着五环炉气化装置的长周期稳定运行。为此，龙宇煤化在深入进行原因分析的基础上，通过对五环炉气化装置黑水处理系统实施一系列的优化改造（包括除氧器填料改造、澄清系统流程优化、闪蒸角阀缓冲罐改造、卧螺机升级改造、气化水系统环保改造、除氧器远传液位计改造等），并不断总结生产经验，使黑水处理系统存在的问题得到了有效解决，目前单台五环炉的最长运行周期已达到A级288 d。
［关键词］五环炉气化装置；黑水处理系统；运行问题；原因分析；优化改造；改造效果
［中图分类号］TQ546.5 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2023）02-0014-04
0 引 言
河南龙宇煤化工有限公司（简称龙宇煤化）400 kt/a醋酸+200 kt/a乙二醇项目气化装置采用国内首创新型煤气化技术——五环干粉煤气化炉（简称五环炉，2台，两开无备，分为两个系列），由中国五环工程有限公司自主设计。2台五环炉自2016年12月投运以来，气化黑水处理系统出现了除氧器填料结垢严重并有破损、渣沫系统易积渣堵塞、闪蒸角阀缓冲罐剧烈振动及冲蚀泄漏、卧螺机不出料且内部件磨损严重、污水处理系统运行压力大、除氧器远传液位指示不准等诸多问题，后通过实施一系列的优化改造，黑水处理系统存在的问题得到有效解决，目前单台五环炉的最长运行周期已达到A级288 d。以下对有关情况作一介绍。
1 五环炉气化装置工艺流程简述
原料煤与一定比例的石灰石经研磨、干燥后，经由粉煤加压输送系统、在N2/CO2的流化下被连续送入五环炉的4个煤烧嘴，在炉内与纯氧反应（反应温度1 400～1 600 ℃、反应压力3.9 MPa）生成粗煤气和细灰、熔渣；上行的粗煤气被激冷粗煤气冷却至约650 ℃后依次通过激冷段、气体返回室和输气管，在激冷罐内水浴、洗涤并冷却至190～200 ℃后进入文丘里洗涤器和湿洗塔进一步洗涤降温，洗涤降温至170～190 ℃、尘含量＜1 mg/m3后进入下游变换系统和净化系统。煤粉中大部分的灰分经气化炉渣口进入渣池被激冷成小颗粒，通过收渣罐和渣锁斗排至捞渣机；其余灰分转化成细飞灰随粗煤气上行过程中被激冷罐、湿洗塔洗出，产生的黑水被送至闪蒸、澄清系统处理后循环利用。
五环炉产生的高压黑水依次经过中压闪蒸罐（0.6 MPa）、低压闪蒸罐（0.2 MPa）、真空闪蒸罐（-0.05 MPa）三级闪蒸和降温浓缩后进入澄清槽，经絮凝沉降后，上层清液溢流至灰水槽，通过灰水泵回收至闪蒸系统循环利用，依次经除氧器加热除氧、减湿器回收中压闪蒸气的热量后被送至湿洗塔，作为循环灰水对粗煤气进行降温和洗涤；澄清槽底部的灰浆通过底流泵送灰浆槽后再送至卧螺机进行固液分离，得到的滤液返回澄清槽利用，滤饼则送至加工厂生产墙体材料；湿洗塔底部设置的激冷水泵将灰水送至激冷罐作为激冷水以洗涤冷却高温粗煤气、维持激冷罐的液位，由此完成五环炉水处理系统的大循环。收渣和排渣系统为了保持循环渣水的固含量在1.5%（质量分数，下同）以下，通过水力旋流器分离出部分固含量较高的渣水（输送管线为DN50）经限流孔板减压后送至渣沫澄清槽，同时捞渣机后仓的渣水（输送管线为DN100）经渣水泵间歇排至渣沫系统，渣水处理系统的工艺流程设置和工作原理同灰水处理系统。
2 气化黑水处理系统运行问题
2.1 除氧器填料结垢严重并有破损
闪蒸系统除氧器原设计在除氧头内分布有2层金属规整丝网填料，每层厚200 mm，低压闪蒸气沿填料上行，来自澄清系统的灰水出顶部分布器后沿填料下行，两者逆向接触进行传质传热。运行一段时间后，除氧水箱内压力逐渐上涨，高于其操作压力，即使除氧头放空阀全开也无法将除氧水箱的压力控制在指标范围内。为控制除氧水箱的压力，较多的蒸汽通过溢流放空口放空，不仅影响了灰水的除氧效果，而且给系统运行带来较大的安全隐患。停车拆检除氧器除氧头发现，除氧头内的规整填料结垢堵塞严重，且在除氧水箱内部及除氧水泵过滤器内发现较多的破损填料。分析认为其原因在于，灰水在除氧器中长时间流动使得除氧头内的填料逐步结垢堵塞，低压蒸汽不能均匀地上行，在较高的压力下蒸汽和灰水冲击、长期腐蚀等导致金属规整丝网填料之丝网破损，填料在重压下掉落。
2.2 渣沫系统易积渣堵塞
澄清系统原设计由1套灰水系统、1套渣沫系统组成，闪蒸浓缩后的灰水去往澄清槽处理，来自捞渣机、水力旋流器的渣水送往渣沫澄清槽处理，对应地配备有2套独立的絮凝剂配制和计量输送系统。实际生产中，由于渣水固含量较高且颗粒粒度较大，渣沫系统暴露出如下问题：① 渣沫澄清槽顶部的渣水预混槽积渣堵塞，不能起到渣水和絮凝剂预混的作用；② 渣沫澄清槽溢流堰内积渣，澄清水不能很好地向四周分布，导致溢流水偏流，影响溢流水水质；③ 渣浆槽底锥易积渣堵塞，不仅增加了检修费用，而且高浓度渣水不能连续地送往卧螺机处理。生产期间，经研究后停用了渣浆槽，将渣沫澄清槽底部的黑水送至澄清槽，此举有效地延长了渣沫系统的运行周期，但如此一来渣水相当于经过了2次处理，流程复杂并增加絮凝剂成本，且渣沫澄清槽结垢的问题仍有待解决。
2.3 闪蒸角阀缓冲罐剧烈振动及冲蚀泄漏
更多内容详见《中氮肥》2023年第2期