水煤浆气化煤浆制备系统废气治理探究

  水煤浆气化煤浆制备系统废气治理探究  陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司陕西榆林719000Summary：水煤浆是由不同粒度分布的煤一定量的水和添加剂经过剪切等手段制备出的液态混合物是一种新型低污染流体燃料或原料既可作为液体燃料替代煤和石油用于燃烧又可替代煤用作气化原料。水煤浆加压气化技术作为洁净煤技术之一，在化工行业得到广泛应用。其中，煤浆制备岗位的主要任务是制备合格的水煤浆，供气化炉制造合成气，同时，煤浆制备岗位也承担着处理园区废水的。行业内加入磨煤机中的废水通常有甲醇洗废液、尿素解吸废液、变换低温凝液、事故池废水等，园区内化工品种类越丰富，磨煤中废水品质越恶劣。因此，研究气化煤浆制备系统废气治理具有重要意义。下面笔者就对此展开探讨。Keys：气化煤浆；制备系统；废气治理；1间断级配制浆技术概述1.1间断级配制浆原理水煤浆行业一般采用棒磨机或球磨机湿法磨矿制备水煤浆，其制备出的煤浆属于连续粒度分布。第二代分级研磨提浓工艺是将棒磨机制备的部分煤浆加入卧式或者立式超细磨机中制备出细浆再返回到棒磨机系统，其仍属于连续粒度分布。间断级配制浆工艺是针对改造和新建项目的煤化工企业为提高煤浆浓度从而提高气化效率和企业经济效益而开发的第三代高浓度水煤浆制备技术。研究表明，在连续粒度分布中不适合成浆的粒级0.075～0.1mm煤粉占比较大，这是造成连续分布的煤粉成浆浓度低的主要原因。间断级配制浆工艺即剔除连续分布中0.075～0.1mm的颗粒段，使粗颗粒的最小粒径比细颗粒的最大粒径大，实现双峰分离。这种间断粒度分布可以使细颗粒完全填充到粗颗粒中，使制备出的水煤浆有较高的浓度。1.2间断级配制浆工艺采用间断级配的方式制备水煤浆，就是要将粗煤粉粒度尽可能放大，细煤粉粒度足够小，使得粗煤粉中的最小，粒径与细煤粉中的最大粒径有间断，这样可以保证细煤粉能够完全填充到粗煤粉中，进而提高煤浆浓度。同时，间断级配可以优化煤浆的粒度分布，可使水煤浆分散体系形成良好的悬浮状态，细颗粒对大颗粒具有一定的润滑与动力耗散作用，能够降低浆体的表观黏度，改善煤浆流动性和稳定性。间断级配制浆技术是根据现场条件和煤质的不同，共开发出三种制浆工艺。该项目主要采用的制浆工艺如下：将破碎至一定粒度的原料煤、水、添加剂送入棒磨机中研磨后送入超细磨机中进行超细研磨；利用新开发的选择性高细破碎机将原煤破碎至一定粒度后，用筛分分级系统将煤粉分选成合格的粗粒级，再将超细研磨制备成的超细浆与粗粉进行配浆，最终实现间断级配制浆目的。制浆工艺如图1所示。图1间断级配制浆工艺2煤浆制备系统废气现状目前，煤浆制备过程中产生废气的主要原因为:由于加入磨煤机的水为尿素解吸废液、甲醇洗废水、低温变换废液，以及糠醇废水等，原料煤在磨煤机内研磨的过程中与磨煤机的钢棒相互摩擦与撞击，在撞击的过程中压力和温度急剧上升，使煤分子发生裂解，由大分子变成小分子，进而产生废气，产生的废气成分主要为H2S、HCHO、CH3OH、NH3、C6H6、C7H8等。进磨煤机水质分析见表1，磨煤抽引风机废气组分体积分数见表2。表1进磨煤机水质分析项目pH氨氮质量浓度/(mg·L－1)碱度/(mmol·L－1)COD1)/(mg·L－1)来源17.8501936.0287来源29.037112001450.02730来源38.45588872.66400注:1)COD为化学需氧量。表2磨煤抽引风机废气组分体积分数项目数值φ(NH3)430×10－6φ(H2S)0.001×10－6φ(CH4)10×10－6φ(CH3OH)3.554×10－6φ(H2)0.00288φ(CO2)0.00407φ(Ar)0.1533φ(N2)0.556343废气治理技术的确定目前，根据不同的废气组分对废气的治理措施一般分为吸收法、吸附法、冷凝法、燃烧法等。吸附法由于吸附材料具有一定的吸附饱和度，需要定期进行更换，并需要进行固废处理。冷凝法及燃烧法适用于处理高浓度废气。吸收法利用废气中各组分在吸收液中溶解度的不同，使废气中的有害物质溶入吸收液中，从而使废气得到净化，如:用石灰乳液吸收烟气中的二氧化硫，生成石膏;用碱性溶液或稀硝酸吸收硝酸厂尾气中的氮氧化物，回收再用;采用吸收法处理含HCHO、CH3OH、NH3的废气等。该方法简单可靠，投资省，处理风量不受限制，适用于处理低浓度并含颗粒物的废气。因此，综合对比分析后选择吸收法。4改造(1)在煤浆制备工段厂房1楼，将3台磨煤机抽引风支管并联为1根主管，然后利用抽引风机将主管(DN700)上的尾气抽至水洗喷淋塔。(2)利用煤浆制备界区内原水(0.4MPa)作为洗涤液，在进水洗喷淋塔的管道上设置1个电磁阀对进水洗喷淋塔的水量进行控制，将尾气洗涤之后，净化后的尾气排至大气，利用循环泵将洗涤之后的水重新作为洗涤液进行使用，在水洗喷淋塔底部增加外排管线将置换的洗涤液送至磨煤机供磨煤用水排污至地沟。(3)根据现场实际情况，将磨煤机抽引风机尾气水洗喷淋装置安装在煤浆制备厂房外侧空地上，磨煤机抽引风主管从煤浆制备厂房出来主管线采用有缝碳钢管线。结束语综上所述，安全可靠地处理煤浆制备废气，实现环保、绿色的稳定运行，符合河化学工业集团股份有限公司“绿色工厂”的发展理念。目前，化学工业集团股份有限公司正在对园区内废气治理进行进一步的试验与摸索，以寻求更加高效、经济、绿色环保的治理工艺。Reference：［1］段永锋，赵小燕，李文盛，等．Q245Ｒ碳钢和15CrMo钢在水煤浆气化黑水中腐蚀规律研究［J］．煤化工，2020，48(04):124－127．［2］杨宏泉，赵小燕，李文盛，等．煤气化装置“三水”系统的腐蚀研究［J］．石油化工腐蚀与防护，2020，37(03):111－115．［3］毕研超，郑军，王金辉，等．煤制气装置腐蚀剖析［J］．大氮肥，2014，37(01):118－120．［4］许振宝．德士古水煤浆气化工艺及长周期运行因素分析［J］．齐鲁石油化工，2020，48(02):132－135． -全文完-