德士古水煤漿氣化運(yùn)行中安全環(huán)保問題優(yōu)化對(duì)策

楊 宇

（神華包頭煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古包頭 014000）

德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)是以水煤漿和純氧為原料，然后通過中心氧氣加壓霧化，在氣流床反應(yīng)器進(jìn)行高溫、高壓的復(fù)雜反應(yīng)，產(chǎn)生水煤氣（主要以CO和H2為有效成分）為主的粗合成氣，再經(jīng)增濕、除塵、除灰、冷卻后，送至下游裝置進(jìn)行凈化處理，同時(shí)將洗滌氣體過程中產(chǎn)生的黑水送至閃蒸、沉降工段處理，以實(shí)現(xiàn)熱量回收、濃縮黑水、解析溶解在水中的酸性氣體及灰水重復(fù)利用的目的，產(chǎn)生的粗渣及細(xì)渣送出界區(qū)。該項(xiàng)技術(shù)可以為能源加工的優(yōu)化提供技術(shù)支持，因此在全球的范圍內(nèi)都有著廣泛的應(yīng)用。但是在實(shí)際生產(chǎn)中，德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)卻仍存在諸多不良狀況，如裝置鎖斗間歇性排渣過程中釋放有毒有害氣體、制漿單元不良的作業(yè)環(huán)境、系統(tǒng)用水資源浪費(fèi)等，因此要結(jié)合實(shí)踐進(jìn)行改進(jìn)，讓德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)更為完善。

1 德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

1）對(duì)煤種類適應(yīng)性較強(qiáng)。德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)對(duì)煤種類的要求相對(duì)較低，煙煤、多元料漿等都可作為原料，是眾多煤氣化工藝中的主流。

2）碳轉(zhuǎn)化率較高。德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)的碳轉(zhuǎn)化率相對(duì)較高，可達(dá)到97%以上，能夠提高能源的利用率，減少資源浪費(fèi)。

3）氣化壓力范圍較大。在工業(yè)生產(chǎn)中操作彈性大，在出現(xiàn)系統(tǒng)壓力異常波動(dòng)的情況下及時(shí)作出調(diào)整，不會(huì)出現(xiàn)有效氣的組分的大幅度變化，進(jìn)而影響后續(xù)工段的正常運(yùn)行。

4）氣化爐結(jié)構(gòu)簡單。德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)的氣化爐結(jié)構(gòu)較為簡單，內(nèi)部并沒相對(duì)復(fù)雜的組件，維護(hù)的成本也較低。

5）熱量利用率較高。德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)氣化爐的熱量利用率較高，在進(jìn)行熱冷卻時(shí)，可以進(jìn)行充分的熱量回收，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的能源利用率提高有著積極的意義。

6）產(chǎn)能較大。德士古水煤漿加壓氣化設(shè)備的產(chǎn)能較大，目前國內(nèi)最大的德士古水煤漿加壓氣化裝置日產(chǎn)甲醇可超過2 500t，相對(duì)于其他的設(shè)備而言，其單位體積的產(chǎn)能較高，可有效提高生產(chǎn)效率。

7）污染物少。德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)在生產(chǎn)過程中的污染物較少，大多是活性氣體，因此污染物的處理也較為簡單，可通過回收實(shí)現(xiàn)再利用，對(duì)環(huán)境保護(hù)有著積極的意義。

2 德士古水煤漿加壓氣化常見問題處理對(duì)策

2.1 渣池周圍區(qū)域有毒有害氣體消除優(yōu)化改造

2.1.1 原因分析

氣化爐在運(yùn)行過程中，氣化爐渣通過鎖斗間歇性向渣池排渣過程中，渣水中溶解的少量CO、H2S、CO2等，在排入渣池后伴隨著大量水汽釋放出來。有毒有害氣體沿著渣池蓋板向外逸出，并沿著氣化一樓頂層樓板與管道縫隙擴(kuò)散到二樓區(qū)域。由于氣化框架為全封閉框架，擴(kuò)散到氣化一樓、二樓的有毒有害氣體在框架內(nèi)聚集，對(duì)日常巡檢、操作的人員來說無法達(dá)到一種良好的工作環(huán)境。另外在單臺(tái)氣化爐檢修時(shí)，由于相鄰近的運(yùn)行鎖斗間歇性向渣池排渣過程中釋放較多的有毒有害氣體，在渣池和洗滌塔進(jìn)行受限空間檢修作業(yè)時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)有毒有害氣體順著敞開的人孔進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部集聚的情況，增加了作業(yè)過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.1.2 優(yōu)化措施

由于氣化爐在原始烘爐時(shí)氣化爐預(yù)熱水循環(huán)通過氣化爐密封水罐排向渣池，氣化爐原始開車以后氣化爐預(yù)熱水循環(huán)直接通過鎖斗直排入渣池，氣化爐密封水罐及其排水管線不再使用，氣化爐與密封水罐之間采用一球閥和盲板進(jìn)行隔離，氣化爐密封水罐位置在氣化五樓，距離氣化框架西墻1m左右。將氣化爐密封水罐上4"放空管線改造為10"管線并引出室外，使氣化爐密封水罐連通渣池并與大氣相通。由于渣池排渣過程釋放出的有毒有害氣體及閃蒸汽溫度在50℃以上，大于環(huán)境溫度，其密度小于空氣。利用煙囪效應(yīng)將一樓渣池排渣過程中產(chǎn)生的有毒有害氣體沿氣化爐密封水罐及其管線排到室外。改造前的流程圖如圖1所示，改造完成后的流程圖如圖2所示。通過改造，渣池與氣化爐密封水罐連通并通向室外大氣，形成煙囪效應(yīng)，渣池排渣過程產(chǎn)生的有毒有害氣體及閃蒸酸性汽將會(huì)通過氣化爐密封水罐及管線排向室外，渣池內(nèi)形成微真空狀態(tài)，氣化一樓、二樓作業(yè)環(huán)境將會(huì)大大改善，消除了氣化框架一樓、二樓因渣池排渣過程造成的有毒有害氣體超標(biāo)的現(xiàn)象，給巡檢操作以及單臺(tái)氣化爐停車后渣池和洗滌塔檢修作業(yè)創(chuàng)造了良好的安全作業(yè)環(huán)境。

圖1 改造前氣化爐密封水罐管線流程簡圖

圖2 改造后氣化爐密封水罐管線流程簡圖

2.2 制備單元作業(yè)環(huán)境優(yōu)化改造

2.2.1 原因分析

制漿單元在水煤漿制備的過程中，會(huì)產(chǎn)生少量的煤粉塵，且煤粉粒度細(xì)，易飄散，造成地面落塵較多，目前采用人工佩戴過濾式防塵呼吸器進(jìn)行干式清掃。在清掃的過程中導(dǎo)致作業(yè)現(xiàn)場揚(yáng)塵較多。由于煤粉塵的爆炸下限濃度相對(duì)較低，僅為35～45g/m3，最小點(diǎn)火能僅為40mJ，且制漿區(qū)域的煤粉塵粒度相對(duì)更細(xì)，更增加了作業(yè)人員職業(yè)危害和粉塵爆炸危險(xiǎn)性。

2.2.2 優(yōu)化措施

在制漿單元易造成粉塵集聚的樓層增設(shè)沖洗水接口和地漏，定期進(jìn)行人工濕式除塵，采用沖洗水對(duì)地面集聚粉塵進(jìn)行沖洗處理，消除了清塵過程中的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，降低了作業(yè)人員受到職業(yè)危害和發(fā)生粉塵爆炸的危險(xiǎn)性。

2.3 氣化水系統(tǒng)優(yōu)化改造

2.3.1 現(xiàn)狀分析

氣化裝置在實(shí)際運(yùn)行的過程中，遇到了很多的實(shí)際困難和問題，特別是氣化水系統(tǒng)的問題，消耗水量大，產(chǎn)生的外排廢水多。針對(duì)這一問題，制定了節(jié)約型環(huán)保整改措施，對(duì)氣化水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，降低了氣化水系統(tǒng)消耗，減少了水資源的浪費(fèi)。

2.3.2 優(yōu)化措施

（1）氮壓機(jī)脫鹽水回收利用

氣化裝置現(xiàn)有2臺(tái)氮?dú)鈮嚎s機(jī)，缸體冷卻、潤滑系統(tǒng)冷卻所使用的0.65MPa脫鹽水用量約10m3/h，使用后進(jìn)入循環(huán)水回水系統(tǒng)，造成了資源的浪費(fèi)?，F(xiàn)將這部分脫鹽水配管引入到?jīng)_洗水槽經(jīng)沖洗水泵升壓后作為氣化裝置機(jī)泵密封水使用，從而減少了沖洗水槽0.65MPa脫鹽水或新鮮水的用量。

（2）真空泵節(jié)水改造

氣化過濾機(jī)負(fù)壓真空由三臺(tái)水環(huán)真空泵提供，其所使用的水環(huán)密封冷卻水為0.65MPa脫鹽水，每臺(tái)真空泵用量3～4m3/h，連續(xù)排放到地溝進(jìn)入黑水系統(tǒng)，使系統(tǒng)的用水量增加，造成脫鹽水嚴(yán)重的浪費(fèi)。現(xiàn)增加氣液分離罐、液位自動(dòng)控制裝置和板式換熱器等密封水冷卻和循環(huán)裝置，將這股水回收循環(huán)利用，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

（3）撈渣機(jī)鏈條沖洗水改造

氣化裝置撈渣機(jī)原設(shè)計(jì)使用新鮮水作為鏈條沖洗水，后針對(duì)氣化外排水量大，耗水量多，以及全廠水系統(tǒng)的問題，改用MTO凈化水作為鏈條沖洗水，使得水資源得到了再利用，且極大地節(jié)約了新鮮水。

（4）低溫低壓密封水改造

氣化裝置原使用的低溫低壓密封水為0.65MPa的脫鹽水，在實(shí)際使用過程中，經(jīng)常由于密封水壓力低（總管實(shí)際壓力為0.4MPa左右），導(dǎo)致各用戶的密封水管線堵塞，機(jī)械密封出現(xiàn)損壞頻繁的情況，同時(shí)全廠的脫鹽水用量壓力也相對(duì)較大。針對(duì)這一問題，利用氣化裝置原有的沖洗水罐和沖洗水泵，將氣化低溫低壓密封水由0.65MPa的脫鹽水改為1.3MPa的新鮮水，不僅解決了密封水壓力低的問題，同時(shí)也大量地節(jié)約了新鮮水。

3 結(jié)束語

德士古水煤漿加壓氣化裝置在我國煤炭行業(yè)有著十分廣泛的應(yīng)用，而且在近幾年的探索中，相關(guān)工藝已經(jīng)較為成熟，但仍可通過管理和技術(shù)改進(jìn)提升生產(chǎn)效率，消除生產(chǎn)過程中不良的作業(yè)環(huán)境，降低日常作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化水系統(tǒng)，達(dá)到環(huán)保節(jié)約的效果?；诖?，提出了渣池周圍區(qū)域有毒有害氣體消除優(yōu)化改造、氣化用水系統(tǒng)優(yōu)化、制漿單元作業(yè)環(huán)境改善三項(xiàng)問題及優(yōu)化處理措施，為德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)的優(yōu)化和完善提供一定的參考。