始建于上世紀(jì)80年代初的天脊煤化工集團(tuán)股份有限公司，是國(guó)家“六五”重點(diǎn)建設(shè)工程項(xiàng)目，是中國(guó)第一個(gè)以煤為原料生產(chǎn)高濃度復(fù)合肥的大型現(xiàn)代化企業(yè)，也是我國(guó)目前生產(chǎn)規(guī)模最大、工藝流程最長(zhǎng)、市場(chǎng)占有率最高、營(yíng)銷網(wǎng)絡(luò)覆蓋最廣的高效復(fù)合肥生產(chǎn)基地。建廠之初成套引進(jìn)德國(guó)、日本、法國(guó)、挪威等8個(gè)國(guó)家11項(xiàng)專利技術(shù)和設(shè)備，經(jīng)過30多年的運(yùn)營(yíng)，集團(tuán)部分裝置裝備老化、耗能耗電、先進(jìn)與落后產(chǎn)能并存，但也是節(jié)能降碳改造空間極大的現(xiàn)代煤化工企業(yè)之一。

　　以合成氨的核心工藝為例，合成氨裝置造氣采用魯奇加壓煤氣化工藝。由于水蒸氣分解率低，入爐煤特性等原因，煤中有機(jī)物質(zhì)分解不徹底，隨之而來的問題是煤氣水水量大且成分復(fù)雜，因此，對(duì)煤氣水的處理和回用就成了整個(gè)生產(chǎn)工藝中不可缺少的組成部分。天脊集團(tuán)針對(duì)暴露出的問題做了一系列改進(jìn)，逐步實(shí)現(xiàn)了廢水處理系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在此基礎(chǔ)上又實(shí)現(xiàn)了廢水及廢氣資源化。

　　原設(shè)計(jì)的煤氣水處理系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　原設(shè)計(jì)的煤氣水處理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)說是比較完備的，整個(gè)煤氣水處理系統(tǒng)分成3個(gè)部分，即煤氣水分離，煤氣水活性炭過濾和氨回收，脫氟生化處理。流程簡(jiǎn)述如下：來自200# 廢熱鍋爐W-201集水槽的含塵煤氣水，送到1000# 煤氣水冷卻器W-1001A-F，在這里與來自P-402的煤氣水換熱，煤氣水溫度從202℃冷卻到150℃后，與來自300# 煤氣水槽B-304的高壓煤氣水混合。三臺(tái)串聯(lián)的煤氣水冷卻器W-1001A/B/C和W-1001D/E/F分為兩個(gè)系列并聯(lián)操作。經(jīng)過壓力控制器PRC-10001后進(jìn)入膨脹器(F-1001A/B)，減壓到幾乎為常壓，產(chǎn)生的膨脹氣和閃蒸汽混合物通過膨脹器空氣冷卻器(W-1003)，進(jìn)行冷凝分離，氣體去200# 火炬放空，冷凝液返回到A-1001焦油污水池。

　　在F-1001A/B頂部裝有旋流板，膨脹氣經(jīng)過旋流板時(shí)，被來自P-1001A/B/C/R出口的煤氣水洗滌，除去膨脹氣內(nèi)的大部分焦油、塵、油和閃蒸汽，從而減少了W-1003的堵塞。

　　來自200# 氣化爐開車的煤氣水、300# /400# 排放到地溝總管的煤氣水以及1000# 煤氣水分離的地溝污水全部收集在焦油污水池A-1001中，這些水經(jīng)P-1005C/D送至F-1002A/B或F-1002C/D。

　　經(jīng)過F-1001A/B膨脹后的煤氣水進(jìn)入焦油分離器(F-1002A/B)，在此混合煤氣水中的焦油和煤塵在焦油分離器底部錐形段沉積下來，煤氣水靠重力流入焦油分離器(F-1002C/D)，進(jìn)一步進(jìn)行焦油和煤塵的分離。

　　焦油分離器的底錐壁由一個(gè)電動(dòng)刮刀清理，含塵焦油和一些煤氣水的混合物從焦油分離器的底部排出，排放至細(xì)渣場(chǎng)定期外送。焦油分離器(F-1002C/D)氣相管線接至W-1003出口管線，產(chǎn)生的氣體一起送至200# 熱火炬放空。

　　出焦油分離器F-1002C/D的煤氣水依靠重力直接進(jìn)入煤氣水槽(B-10 01)，煤氣水由煤氣水泵(P-1002A/R)加壓后通過(W-1002/1004)冷卻至41℃，然后進(jìn)入氣浮系統(tǒng)(F-1051)。

　　來自400# 高壓煤氣水直接進(jìn)入閃蒸槽(F-1005A)和500# 的高壓煤氣水直接進(jìn)入閃蒸槽(F-1005B)，閃蒸汽放空，液體進(jìn)入油分離器(F-1003)，分離出來的輕油靠重力溢流入油槽(B-1003)，并定期裝桶外送。經(jīng)過油分離后的煤氣水進(jìn)入緩沖槽(B-1002)，緩沖槽內(nèi)的煤氣水經(jīng)底部的管線直接進(jìn)入氣浮系統(tǒng)(F-1051)。

　　經(jīng)高效氣浮系統(tǒng)除油、除塵以后的煤氣水，進(jìn)入儲(chǔ)水池(B-1061)后通過煤氣水泵(P-1061A/R)加壓后送往雙介質(zhì)過濾器(F-1151)作進(jìn)一步凈化處理。儲(chǔ)水池(B-1061)的液位LIC-1061由煤氣水泵(P-1061)出口調(diào)節(jié)閥控制調(diào)節(jié)。

　　經(jīng)雙介質(zhì)過濾器(F-1151)過濾后的煤氣水進(jìn)入煤氣水槽(B-1005)，由噴射煤氣水泵(P-1001A/B/C/R)提至4.0MPa，大部分煤氣水去1100# 汽提系統(tǒng)進(jìn)一步處理，汽提氣送至200# 氣化爐做氣化劑使用，汽提后的煤氣水經(jīng)脫氟后再送往1300# 生化處理。其余煤氣水去400# 作為W-402/403的噴射煤氣水和W-405開工煤氣水，去200# 作為B-206開工煤氣水使用。

　　對(duì)煤氣水分離的改進(jìn)及方案

　　來自200# 廢熱鍋爐W-201集水槽的含塵煤氣水與來自P-402的煤氣水換熱，煤氣水溫度從202℃冷卻到150℃后，與來自300# 煤氣水槽B-304的高壓煤氣水混合經(jīng)過壓力控制器PRC-10001后進(jìn)入膨脹器(F-1001A/B)，減壓到幾乎為常壓，產(chǎn)生的膨脹氣和閃蒸汽混合物通過膨脹器空氣冷卻器(W-1003)，進(jìn)行冷凝分離，氣體去200# 火炬放空，冷凝液返回到A-1001焦油污水池。

　　雖然在F-1001A/B頂部裝有旋流板洗滌，能夠除去膨脹氣內(nèi)的大部分焦油、塵、油和閃蒸汽，在實(shí)際運(yùn)行過程中隨著煤氣水量的增加，煤氣水溫度較高(180℃)，原有的空氣冷卻器W-1003已經(jīng)無法滿足需求對(duì)膨脹氣進(jìn)行冷卻降溫，仍有大量的膨脹氣送至火炬進(jìn)行燃燒，造成資源浪費(fèi)、環(huán)境污染，因此降低煤氣水溫度迫在眉睫。

　　煤氣水進(jìn)到焦油分離器中心，在此，煤氣水通過一個(gè)中心管進(jìn)入第一沉降區(qū)，在這個(gè)區(qū)域物流朝徑向方向流入分離器壁，黏稠的含塵焦油和大部分重焦油沉降到分離器的錐形底部，純焦油從煤氣水中靠浮力分離出來，由于油的上升，在錐板周圍，物流流向第二沉降區(qū)的液面，油順錐板底部的降油管回到第一分離區(qū)。在第二沉降區(qū)，煤氣水沿徑向返到分離器中心，到安裝在分離器中心管四周的固定溢流管上。靠重力流到相應(yīng)B-1001中，在第二區(qū)沉降的焦油通過錐形板四周的管子排放到分離器底部。含塵焦油從初焦油分離器的底部分離出來，排入細(xì)渣廠。由于煤氣水溫度的偏高，導(dǎo)致煤氣水中夾帶的煤粉侵入水中的體積減少，而來不及沉淀帶入后系統(tǒng)。

　　經(jīng)過考慮以上原因，2017年8月對(duì)1000# 煤氣水綜合治理技改項(xiàng)目進(jìn)行了專題討論得出改造方案。

　　2017年12月合成氨廠利用退下的W-913/914各1臺(tái)，委托設(shè)備公司對(duì)舊換熱器進(jìn)行清洗查漏，并現(xiàn)場(chǎng)安裝，使用W-1702部分循環(huán)水做冷源進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)效果良好，只因?yàn)槭桥f換熱器管束泄漏頻繁且煤粉堵嚴(yán)重，運(yùn)行時(shí)間較短。

　　最后，采用了廢熱鍋爐串聯(lián)循環(huán)水冷卻器的運(yùn)行方式，即來自200# 廢熱鍋爐W-201煤氣水與來自P-402的煤氣水換熱，煤氣水溫度從202℃冷卻到150℃后，煤氣水先通過廢熱鍋爐冷卻到120℃，再經(jīng)循環(huán)水冷卻器降溫至90℃后經(jīng)過壓力控制器PRC-10001減壓后進(jìn)入膨脹器。同時(shí)廢熱鍋爐產(chǎn)生0.3MPa，每小時(shí)5噸低壓蒸汽外送給備煤、水泥使用，節(jié)省了部分低壓蒸汽。經(jīng)過改造減壓后膨脹氣大部分冷凝，極少不凝氣送至火炬燃燒，實(shí)現(xiàn)了對(duì)資源的回收，降低了燃料氣的消耗，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境得到明顯的改善。

　　煤氣水改造投運(yùn)情況

　　煤 氣 水 改 造 新 增 廢 熱 鍋 爐 W-1 0 0 5 、冷 卻 器W-1006A/B串聯(lián)運(yùn)行。于2021年9月5日投運(yùn)，煤氣水技改后，流程由W-1001管程出口煤氣水到F-1001A/B/C/D改為由W-1001管程出口煤氣水到W-1005(廢熱鍋爐)到W-1006A/B到F-1001A/B/C/D,目的是降低F-1002焦油分離器入口煤氣水溫度，減少膨脹氣量，大量蒸汽冷凝回用，進(jìn)一步達(dá)到分離的最佳溫度。

　　投運(yùn)后F-1001入口煤氣水溫度降低，W-1003入口膨脹氣溫度由100℃降低至60℃左右，為防止膨脹氣管線堵塞停風(fēng)機(jī)操作;B-209火炬冒氣現(xiàn)象減小;F-1004不再冒氣。W-1006投運(yùn)8個(gè)月?lián)Q熱效果好，沒有出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。

　　改造的創(chuàng)新點(diǎn)及先進(jìn)性

　　一是改進(jìn)了F-1001噴頭，并將噴淋水改為低溫水，由原來煤氣水(99℃)改為P-1001煤氣水(50℃)。

　　二是新增的W-1005廢熱鍋爐能夠產(chǎn)生0.3M Pa5噸/小時(shí)的低壓蒸汽，實(shí)現(xiàn)資源回用。

　　三是新增的W-1006降低F-1002焦油分離器入口煤氣水溫度，減少膨脹氣量，大量蒸汽冷凝回用。

　　四是B-2 0 9火炬冒氣現(xiàn)象減小，膨脹 氣分離器F-1004不再冒氣，改善現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。

　　本項(xiàng)目屬節(jié)能低碳技術(shù)改造，具有一定的先進(jìn)性，可推廣性強(qiáng)。

　　(邵義)