气化黑水灰水降硬降浊回用整体解决方案
多元料浆气化灰水处理工艺优化改进
第3期2221年5月中氮肥M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressNu3May 2221
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多元料浆气化灰水处理工艺优化改进
赵伯平
（陕西陕化煤化工集团有限公司，陕西渭南717170）
［摘 要］陕西陕化煤化工集团有限公司2 x307 k/h合成氨装置配套3台（在用）多元料浆气化炉 （两开一备），其采用灰水药剂法的灰水处理系统是在原设计基础上经适当的技术改造而形成的。实际生产 中，灰水处理系统易结垢，困扰着系统长周期、稳定运行；有时检修清理灰水处理系统后，气化装置投运 初期就会出现入炉激冷水过滤器压差高、气化炉和碳洗塔排黑（水）管线易结垢而排水不畅的现象。在分 析灰水药剂法、化学药剂法、离子交换法、电化学处理法这4种常用气化灰水处理工艺之工艺流程及其优 缺点的基础上，对陕西陕化（在用）多元料浆气化灰水处理系统提出优化改进设想一一采用“化学药剂法 +电化学处理法”联合工艺处理气化灰水，可望实现灰水处理系统的良好运行，只是本优化设想的合理 性、可行性还有待进一步商榷。［关键词］多元料浆气化装置；灰水处理系统；结垢；灰水药剂法；化学药剂法；离子交换法；电化学 处理法；优化设想［中图分类号］TQ546. 5 ［文献标志码］B ［文章编号］1704 -9932（2021）73 -0012 -05
0引言
陕西陕化煤化工集团有限公司（简称陕西
陕化）2 x300 kt/a合成氨装置配套3套（在用） 多元料浆气化装置（采用西北化工研究院自主
研发的单喷嘴三流道预混式多元料浆气化工
艺），3台（在用）气化炉两开一备，单台气化
［收稿日期］2424-08-49 ［修稿日期］2222-05-17［作者简介］赵伯平（968—）,男，陕西彬县人,高级工程师。 炉设计投煤量1 500 t/d。实际生产中，多元料 浆气化装置灰水处理系统易结垢是困扰系统长周 期、稳定运行的难题；有时检修清理灰水处理系
煤化工系统灰水结垢处理
煤化工灰水结垢处理
目录：
一． 煤化工灰水系统和垢样分析
二． 灰水系统结垢的原因
三． 解决方案
1．煤化工灰水系统和垢样分析
在气化系统中，我们通常将没有经过闪蒸的高温高压水称为黑水，经过闪蒸之后的水称为灰
水。
灰水垢样分析
1. 以外排水换热器E0803为例, 垢片成分如下（ppm)：
2. 灰水系统的垢以钙离子为主，其余元素的含量很低，除去上述物质， 其余成分可
认为是C和O。 所以，水垢的主要成分为碳酸钙。
2.灰水系统结垢原因
2.1 灰水为什么硬度高？
1. 煤中含（钙）, 煤气化过程产生（约18%）CO2，加上水 , 三者在气化炉/水洗塔中
反应产生Ca（HCO3）2 ；
2. 气化炉/水洗塔 的高温高压环境，促进以上化学反应，碳酸氢钙易溶于水，导致灰
水的硬度很高 。
2.2 灰水为什么容易结垢？ 1. 碳酸氢钙易溶于水，灰水中Ca离子含量约 4000ppm ;
2. 碳酸氢钙很不稳定，压力降低时，CO2析出， 碳酸氢钙 转化为 碳酸钙，碳酸钙
难溶于水， 溶解度仅为: 1340ppm（@30度） ; 水溶液变成过饱和状态， 多余
的离子在管壁上结晶，形成水垢 ；
3. Ca (HCO3)2 = CaCO3+CO2+H2O ； 这个反应在常温下就能不断进行 。
2.3 灰水系统水垢在哪里形成？
1. 灰水始终处于过饱和状态，CaCO3水垢会在灰水流过的所有地方结垢 ；
2. 流速慢或者压力低的地方 ，比如阀门附近，水泵的入口， 沉淀池；结垢会比较严
重。
总结： 灰水系统水垢的特点
1. 灰水水垢主要成分是碳酸钙，钙来自煤 ；
2. 灰水循环使用，新的钙不断加入水系统， 灰水始终处于过饱和状态 ；
3. 灰水硬度过高，灰水的处理强度要比普通循环冷却水高出很多倍，所以，传统的阻
垢方案效果都不理想 。
3. 解决办法
调频阻垢仪
采用电磁阻垢， 它是由一台电磁信号发生器
和 缠绕在管道上的1-电缆线圈 和 2-脉冲
GE水煤浆气化装置灰水水质影响因素分析与控制
GE水煤浆气化装置灰水水质影响因素分析与控制
杨凯
【期刊名称】《四川化工》
【年(卷),期】2024(27)1
【摘 要】气化灰水可谓是水煤浆气化装置的“血液”,灰水水质超标会导致系统设备和管道腐蚀结垢,制约GE水煤浆气化装置的长周期运行,并严重影响污水处理的效能。对灰水pH值、硬度、碱度、悬浮物含量、浊度、氯离子含量、电导率、氨氮和COD等关键指标对水煤浆气化灰水系统的影响进行分析,并就各影响因素总结出针对性的水质控制措施,以提高气化装置运行的稳定性和经济性。
【总页数】6页(P45-50)
【作 者】杨凯
【作者单位】中国石油化工股份有限公司金陵分公司
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ5
【相关文献】
1.水煤浆加压气化装置水质pH影响因素分析2.四喷嘴对置式水煤浆气化灰水除硬产水回用分析3.延安能化研发的“一种水煤浆加压气化灰水高压闪蒸装置”获实用新型专利证书4.水煤浆气化装置灰水氨浓度预测及控制5.多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置灰水浊度的控制
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航天气化炉循环水处理技术简介
气化炉循环水处理技术简介
一、概况
煤气化炉燃烧用无烟粉煤，也有不少用户烧烟煤。从投产多家新
气炉水循环系统看，普遍存在四大问题：
一是：净化黑水处理效果差，处理净化药剂成本高。
二是：外排置换水量大，一般占循环水量20~40%（视用煤质量、
品种有差异），造成水资源浪费，生化处理费用及投资也高（黑水中
COD、NH3-N、CN、S、酚均大）。
三是：黑水系统结垢严重，加分散剂费用大，效果差，停车清洗
损失大。
四是：用煤中矸子石少煤种时，系统结垢较轻，但因煤燃烧会产
生少量HCl，造成黑水中Cl－高达数千，在较高温度条件下会对黑色
金属产生中性盐腐蚀，而损坏设备。
总之，为了减少结垢或腐蚀，用户不得不大量排污。
二、改造策略—对黑水采用“有所治，有所不治”策略
针对黑水问题可以看出，根本解决办法是我所在十几年前就提出
的造气污水治理 “有所治，有所不治，最终达到大治”的老方法。
对新气化炉黑水进行改造，有目标治理。如对造成系统结垢、腐蚀物
质采取去Cl－降硬处理，辅以专用药剂，就可解决腐蚀及结垢问题。
对净化设备进行改造，就可降低净化成本及提高水质。
总之，通过改造，使黑水系统水质处理在一个可控范围内，不排
1或极少排污水。对污水中极难生化处理物质，可以不去专门处理，因
这些污染物不会在黑水循环水无限浓缩，只会达到某点一个动态平衡
浓度，这已在近千台造气微涡流处理系统中证实。不少厂几年不排污
染物，也不会无限升高，对这部分即“不治”。因不排污（或极少排），
所以对环境无任何污染，也就达到大治之目标。
三、改造方案
1、标准设计
对新气化炉黑水一般均按投标书所标系统设计： 黑水真空闪蒸罐—— 沉降槽 —— 灰水箱——泵送除氧器回用 分散剂
灰浆泵——浓泥槽——泵送真空带机 脱水剂 絮凝剂
2、此工艺存在问题及解决办法
（1）絮凝剂加入量大，成本高，效果差。
原因：
絮凝剂使用最佳条件有三要素：一是高速混合——30秒内将少
量药剂同水体进行100%充分混合，只靠水流混合做不到；二是迅速
气化灰水处理工艺流程
气化灰水处理工艺流程
气化灰水是火力发电厂煤炭燃烧后的最重要污染物之一。正确有效地处理气化灰水对整个发电厂的运行及环境保护都有很大影响。本文将介绍一种常用的气化灰水处理工艺流程:
1. 原水池:收集火力发电厂产生的全量气化灰水。
2. 密闭过滤:利用过滤装置和过滤剂在高浊压下对原水进行初处理,除去粗大悬浮颗粒物。
3. 中和池:利用氢氧化钠膏来中和和沉淀池水中的铁离子和砷离子,同时值校正在8.5左右。
4. 沉淀池:采用转鼓式沉淀池进行次级处理,利用氯化钙等沉淀剂对中和后的水进行二次沉淀,除去砷等微量污染物。
5. 淡化池:采用反渗透技术对处理好的灰水进行淡化处理,获得可供再利用的淡水。
6. 过滤池:对淡化后的水进行微滤处理,除去微细颗粒物,获得最终的超净水产品。
7. 处理尾水:处理不佳的尾水进一步送入尾渠处理合格后排放。
以上流程是气化灰水常用的处理方法,通过各处理步骤的配合,可以有效地处理火力发电废水,达到再利用标准。
气化灰水降磷技改实施方案
气化灰水降磷技改实施方案
我们要明确这个项目的背景。近年来，随着我国环保政策的不断加强，许多企业面临着磷污染治理的难题。为了降低磷排放，提高环保水平，我们公司决定采用气化灰水降磷技术进行技改。
一、项目目标
1.降低磷排放浓度，达到国家环保标准。
2.提高水资源利用率，减少水污染。
3.提升公司整体环保水平，树立行业典范。
二、项目实施方案
1.技术路线
（1）采用先进的气化灰水处理技术，将灰水中的磷元素转化为固态物质。
（2）通过高效过滤设备，将固态磷物质分离出来。
（3）对处理后的废水进行处理，达到国家排放标准。
2.设备选型
（1）气化设备：选择具有高效、稳定性的气化设备，确保气化过程的顺利进行。
（2）过滤设备：选择具有高过滤精度、低能耗的过滤设备，提高磷元素的去除效率。
（3）废水处理设备：选择具有先进处理技术、低运行成本的废水处理设备，确保废水排放达标。
3.工艺流程 （1）预处理：将灰水进行预处理，去除其中的悬浮物、油脂等杂质。
（2）气化：将预处理后的灰水送入气化设备，进行气化处理，将磷元素转化为固态物质。
（3）过滤：将气化后的灰水送入过滤设备，将固态磷物质分离出来。
（4）废水处理：将过滤后的废水送入废水处理设备，进行深度处理，达到排放标准。
4.项目实施步骤
（1）项目立项：明确项目目标、技术路线、设备选型等，进行项目立项。
（2）设计方案：根据项目需求，制定详细的设计方案。
（3）设备采购：根据设计方案，采购所需的设备。
（4）施工安装：按照设计方案，进行设备安装、调试。
（5）运行维护：项目投产后，加强运行维护，确保系统稳定运行。
三、项目预期效果
2.水资源利用率提高，减少水污染。
3.提升公司整体环保水平，为行业树立典范。
四、项目风险与对策
1.技术风险：项目采用的技术较为先进，可能存在技术风险。对策：加强与科研机构、设备供应商的合作，确保技术稳定可靠。
2.运行风险：项目运行过程中可能出现的设备故障、操作失误等风险。对策：加强运行维护培训，提高操作人员技能水平；建立健全应急预案，确保项目稳定运行。
二氧化碳除硬度工艺介绍
二氧化碳除硬度工艺介绍
随着国家节能减排政策的实施，在工业企业的用水、排水方面，国家进行了严格管控，作为用水排水大户的各大工业企业成为节水的重点，为减少生产成本，各企业正逐步提高废水回用量。废水处理后仅达标排放已经成为过去，目前正在逐步形成比较完善的工业污水处理回用体系。同时国家也出台了一系列政策，鼓励企业通过技术革新实施废水再利用。在工业生产过程中，污酸中和、石灰法沉淀等工艺产生的废水因为硬度较高，容易造成设备和管道结垢，很难直接进行回用，“氢氧化钠+二氧化碳”法除硬度工艺可以根据需要将废水硬度降至极低标准，最低可降到10mg/L以下，免除后续用水时管道和设备结垢的困扰。
1、工艺流程
“氢氧化钠+二氧化碳”法除硬度工艺具体流程为先根据待处理污水的硬度指标，往水中加入一定量的NaOH溶液，在PH调节槽中混合。此时，如果水中存在暂时硬度（Mg(HCO3)2、Ca(HCO3)2），在碱性条件下会率先沉淀下来，其具体反应方程式如下：
Mg(HCO3)2 + 2Ca2+ + 4OH- →Mg(OH)2↓ + 2CaCO3↓ + 2H2O
Ca(HCO3)2 + Ca2+ + 2OH- →2CaCO3↓ + 2H2O
由反应方程式可以看出，当水中暂时硬度较高时，调节PH至碱性，不仅能将暂时硬度全部去除，还能顺带除掉部分永久硬度，但实际生产中，高硬度废水中暂时硬度都很低，大部分都是以永久硬度存在于水中，因此往往需要补充碳酸根离子帮助钙离子沉淀。此时，再
往加完氢氧化钠的污水中通入二氧化碳气体，二氧化碳溶于水形成碳酸根，与钙离子反应生成难溶的碳酸钙沉淀下来。其具体反应方程式如下：
Ca2+ + CO2 + 2OH- →CaCO3↓ + H2O
2、二氧化碳脱硬度技术工艺选择
现阶段循环水排污废水及软化水站浓水硬度较高，管道设备容易结垢堵塞，若将其硬度降低后可以回用于生产，减少废水外排。一般有以下几种方法处理:
黑灰水(TEXACO德士古工艺)
黑灰水介绍：
黑水，表面理解就是黑色的水，实际上也就是直接从气化炉、洗涤塔两部分底部直接排出的含有大多气化残碳的水；
灰水，表面理解就是灰色的水，实际上也就是直接从气化炉、洗涤塔两部分底部直接排出的含有大多气化残碳的水经闪蒸处理沉淀澄清去渣后水；
换句话说，黑水处理包括闪蒸和絮凝分离两部分。应该说闪蒸是黑水处理的子集。以闪蒸为分界限，闪蒸前为黑水，闪蒸后为灰水。黑水主要指气化炉、洗涤塔排往后系统去处理的水；灰水主要指经过闪蒸处理后的水。
以德士古工艺而言，黑水是从气化炉里排出至闪蒸系统，然后进入沉降槽，经初步分离后，一部分灰浆去压滤机，余下的带灰水进入灰水槽便是灰水，这部分灰水与来自变换的冷凝液混合后，进除氧器，再与来自闪蒸罐的水混合后，进入洗涤塔．在TAXECO德士古气化中，闪蒸、沉降除灰后的水就可以称作灰水。
德士古水煤浆气化4种灰水(黑水)系统对比
1 德士古水煤浆气化4种灰水（黑水）系统对比
自从德士古第1套水煤浆加压气化装置在鲁南化肥厂投料开车以来，国内最近10多年又陆续新建了10多套装置，并且都已取得成功。德士古水煤浆气化装置的灰水（黑水）系统主要有4种工艺流程，各有优、缺点，现对比如下。
1 流程（一）（图1）
1.1 流程简介
（1）黑水系统
气化炉激冷室排出的黑水和洗涤塔锥体底部排出的黑水分别由各自的管道通过1开1备的节流减压阀进入高压闪蒸罐，高温液体降压膨胀后，水蒸气和溶解的酸性气（如CO2，H2S等）被迅速闪蒸出来。高压闪蒸罐操作压力0.71 MPa，由靠近换热器出口管道上的压力控制阀进行调节控制。
高压闪蒸后的黑水经高压闪蒸罐液位调节阀送入中压闪蒸罐，进行第2级降压膨胀闪蒸；罐内操作压力为0.13 MPa，罐底部含固黑水由液位控制阀控制进入真空闪蒸罐。
入真空闪蒸罐的黑水在负压下操作（绝对压力0.05MPa），酸性气体和水汽迅速膨胀逸出水面，真空闪蒸罐锥底排出的黑水经液位调节后自流进入重力沉降槽。
（2）闪蒸系统
高压闪蒸罐顶排出的闪蒸气分两路分别进入高压罐顶换热器（Ⅰ）和高压罐顶换热器（Ⅱ）的管间。在高压罐顶换热器（Ⅰ）内加热来自中压罐顶换热器换热后的灰水，加热后的灰水去文丘里洗涤器。在高压罐顶换热器（Ⅱ）内加热冷凝液，然后作为洗涤塔塔板洗涤水。进入2台高压罐顶换热器的闪蒸气流量由出高压罐顶换热器（Ⅰ）的灰水温度给定温度调节器控制调节三通阀进行分配。
1.2 特点 2 灰水（黑水）系统采用了三级闪蒸，经过相关企业10多年的运行，暴露了不少问题：管道容易磨损泄漏；换热器容易结垢堵塞且不易清理；灰水系统备车增加；闪蒸气直接送火炬放空，对大气有污染。但该系统是国内较早投运的装置，有多年的生产运行经验，比较成熟。
1.3 缺点
（1）因闪蒸罐气相（废气）均由火炬放空，开、停车过程中压力、液位（闪蒸罐）较难控制。
煤气化灰水处理工艺
煤气化灰水处理工艺
煤气化灰水处理工艺是指对煤气化过程中产生的废水进行处理和回收利用的一种工艺。煤气化是一种将煤炭转化为合成气的过程，而在这个过程中会产生大量的废水，其中含有各种有机物和无机物，对环境造成严重污染。因此，煤气化灰水处理工艺的研究和应用对于环境保护和资源利用具有重要意义。
煤气化灰水处理工艺主要包括预处理、生化处理和深度处理三个环节。首先是预处理环节，通过对灰水进行沉淀和过滤，去除其中的固体颗粒和悬浮物，净化水质，为后续处理创造条件。然后是生化处理环节，将预处理后的灰水进行生物降解，利用微生物将其中的有机物分解为无害的物质，降低水中COD（化学需氧量）和BOD（生化需氧量）等指标，提高水质。最后是深度处理环节，通过进一步的过滤和吸附，去除水中的微量有机物和无机物，达到排放标准，或者进一步回收利用。
煤气化灰水处理工艺的核心在于生化处理环节。在这个环节中，选择适当的微生物菌种，通过生物降解作用将有机物降解为无害的物质。同时，还需要合理控制处理过程中的温度、pH值和氧化还原电位等因素，为微生物的生长和降解提供适宜的环境条件。生化处理的优势在于能够将有机物转化为无害物质，并且不会产生二次污染，对环境友好。
煤气化灰水处理工艺的应用可以实现废水的回收利用，减少对水资源的消耗。处理后的水可以用于再循环，供煤气化过程中的冷却和清洗等工艺使用，从而实现水资源的循环利用。此外，处理后的水还可以经过进一步处理，用于灌溉和工业用水等方面，提高水资源的利用效率。
煤气化灰水处理工艺是一项重要的环保技术，可以有效降低煤气化过程中产生的废水对环境的污染。通过预处理、生化处理和深度处理等环节，可以将废水中的有机物和无机物降解和去除，达到排放标准或者回收利用的要求。煤气化灰水处理工艺的应用不仅可以保护环境，减少资源消耗，还可以提高水资源的利用效率，具有广阔的应用前景。我们应该加大对煤气化灰水处理工艺的研究和推广，为可持续发展做出贡献。