航天炉粉煤气化装置循环水系统节能减排改造总结

高 地 黄保才 马志银

(安徽晋煤中能化工股份有限公司 安徽临泉236400)

0 前言

安徽晋煤中能化工股份有限公司(以下简称中能公司)2008年投产运行的150 kt/a甲醇装置和2012年投产运行的200 kt/a合成氨装置使用航天炉制气，有2套配套的循环水系统，1#循环水系统(保有水量5 600 m3，循环量12 000 m3/h)与甲醇系统空分装置和联合装置、合成氨系统空分装置、精甲醇装置配套；2#循环水系统(保有水量1 800 m3，循环量4 000 m3/h)与2套航天炉粉煤气化装置配套。由于航天炉配套制氧的空分装置换热设备多，且换热效率要求高，所以对循环水水质要求较高，因此，控制稳定、合格的循环水水质至关重要；由于循环水系统受现有条件制约，控制水质的唯一途径是加大系统的补水量和排污量。

1 循环水系统运行现状

为航天炉粉煤气化装置配套的2#循环水系统补水使用一次水作为水源，一次水不经处理直接补入循环水系统。目前，循环水的浓缩倍数控制在2～3倍。2套循环水系统总保有水量为7 400 m3[5 600+1 800=7 400(m3)]，循环量为16 000 m3/h[12 000+4 000=16 000(m3/h)]；为保持水质的稳定，向循环水中定期、定量加入杀菌剂、缓蚀阻垢剂、硫酸等药剂，且控制合适的排污量。加药处理后的循环水因生产需要一部分通过设备反冲洗和过滤装置排污至生产水沟，造成浪费水资源，所以提高循环水的利用率，实现节能增效，建设环保、节约型企业变得尤为重要。

(1)一次水和循环水的水质见表1。

(2)循环水系统蒸发损失量及排污量

E=Δt×R/580(简化计算式)

D=(0.2%～0.5%)R

B=E/(K-1)

式中：E—蒸发损失量，m3/h；

D—风吹损失量(飞溅、雾沫夹带)，m3/h；

R—系统循环水量，m3/h；

B—系统排污量，m3/h；

Δt—进/出冷却塔循环冷却水温度差，℃；

K—浓缩倍数。

表1 一次水和循环水的水质

根据公式和中能公司的实际情况可得：Δt=10 ℃，循环水系统总循环水量为R=16 000 m3/h，K=2.5，则：

D=0.3%R=48(m3/h)

E=Δt×R/580=276(m3/h)

B=E/(K-1)=276/1.5=184(m3/h)

2 改造方案

①设置循环水系统的反冲洗过滤器，确保系统水质合格。②稳定加药系统运行工况，每天对循环水水质进行监测、分析，根据水质的变化及时对药剂进行调整，确保水质稳定。③设置循环水系统排污水和设备反冲洗排污水的回收装置。由于循环水系统及各换热器的排污水含有相对稍高的固体颗粒及悬浮物，而含盐量并不高，具有很高的回收利用价值。因此，可以将各排污点的排污水通过管线送至集水池加以回收；集水池设沉淀池和清水池，排污水先进入沉淀池进行沉降，澄清液进入清水池；清水池的水通过设置的清水泵送至循环水系统凉水池中。这种流程的设计既能保证循环水水质的清洁，避免药剂的浪费，同时还能起到降低循环水温度的作用。④增配循环水排污至污水处理站管线，循环水系统一旦长时间闭路循环，会造成浓缩倍数的升高，为确保系统浓缩倍数在6以下，需要定期对循环水系统的循环水进

行置换，此时可通过此管线排至污水处理站进行处理，避免对环境造成污染。

改造后的循环水系统工艺流程见图1。

图1 改造后的循环水系统工艺流程

3 改造后的经济效益

(1)药剂成本。根据对水质的要求，航天炉粉煤气化装置配套循环水系统年药剂运行费用为70万元，每年运行时间按8 000 h计，加药成本为87.50元/h左右，由此推算，可节约药剂成本2.18元/h，年节约药剂费用1.74万元。

(2)排水量。系统总排水量184 m3/h，按排污水全部回收，每吨水成本按0.5元计(除去药剂成本，按一次水成本算)，则每年可节约水费73.6 万元；使用15 kW电机带动机泵抽取清水，电机效率按80%、电费按0.5元/(kW·h)计，每年增加的电耗为4.80 万元，则年可减少费用为68.80万元。

(3)综合效益。每年节约药剂费用支出和一次水成本约70.54万元。

4 结语

航天炉粉煤气化装置配套的循环水系统自2013年2月改造以来，总体运行良好，水质较稳定。此次技改降低了循环水成本，促进了中能公司环保工作的开展，取得了良好社会效益。中能公司除航天炉粉煤气化装置配套的2套循环水系统外，还有造气、脱硫装置之外的10套循环水系统，该循环水系统成功改造为其提供了经验。