煤气化灰水电化学处理技术介绍及其应用

第6期2017年11月

中氮肥

M-Sized Nitrogenous Fertilizer Progress

No. 6

Nov. 2017

煤气化灰水电化学处理技术介绍及其应用

傅承1肖东2,周俊波1陈宝生2,金志娜2,夏子辉2,何燕南2

(1.北京化工大学，北京100029; 2.北京京润环保科技股份有限公司，北京100085)

[摘要]近年来新型煤气化技术应用广泛，但其工艺系统运行过程中会产生大量的气化灰水，这些气化灰水温度高，且含大量C a2+、M g2+，易造成系统结垢和堵塞。利用电化学处理技术（即电絮凝技术）对气化灰水进行处理研究，并对电化学处理技术与煤气化工艺系统中现有灰水处理工艺进行对比分析，探讨其处理效果、运行成本及应用前景。结果表明，电化学处理技术在悬浮物、浊度平均去除率达到90%以上的情况下，硬度去除率也能达到60. 5%，处理后的灰水完全符合系统回用的标准。

[关键词]煤气化；气化灰水；电化学处理技术；药剂絮凝处理技术；试验研究；应用

[中图分类号]T Q546. 5 [文献标志码]B[文章编号]1004 -9932(2017)06 -0067 -03

〇引言

煤炭是我国的主要能源，蕴藏量居世界第三 位[1]。2016年，中国原煤产量34. 1x l08t，煤 炭消耗量占能源消费总量的62.0%。近年来，我国新上煤化工项目以坑口布局为主，多分布在 西北、华北地区，并且与水资源（我国水资源 的分布格局为“东多西少、南富北贫”呈逆向 分布——我国北方地区煤炭资源量占全国总量的 90%以上，而其水资源量仅占全国总量的21% [2]。2012年，煤气化行业新鲜水消耗量占 煤化工行业新鲜水总消耗量的比例高达43% [3]，因此亟需通过水处理工艺技术的应用减少新鲜水 的消耗。

近年来，在多方力量的推动和协作下，我国 开发出多种类型的煤气化炉并得到大量应用，但 这些煤气化工艺与其他国内外煤气化工艺一样，气化过程中会产生含有大量细碎煤渣的污水，这 些污水经过高温闪蒸、真空闪蒸处理后，成为 “黑水”，之后经加药絮凝沉降，出水成为“灰 水”，污水的循环利用系统被称作渣水系统。气 化黑水具有高温、高悬浮物、高浊度等特点，同时黑水中会携带大量Ca2+、M g2+，而现有的药 剂絮凝处理技术对水中Ca2+、M g2+的去除效果 差，只有靠加入大量的高温分散剂、阻垢剂予以

[收稿日期]2017-04-08

[作者简介]傅承（1991一）男，河北赵县人，北京化工大学动力工程及工程热物理专业在读硕士研究生。缓解，而即使这样气化灰水中的Ca2+、M g2+浓 度仍然较高，易造成后续设备与管路结垢、堵 塞，且大量循环使用后灰水总硬度不断升高，使 系统在高结垢倾向下运行[-5]；同时，为维持系 统盐分浓度的稳定，需外排大量污水，并补充等 量的新鲜水。

本文利用电化学处理技术对某套航天粉煤气 化系统（航天炉）气化灰水处理进行研究，即用电絮凝技术代替药剂絮凝处理技术对气化灰水 进行处理，并与现有气化工艺系统的灰水处理工 艺进行对比分析，探讨其处理效果、运行成本及 应用前景。

1电化学处理技术的工作原理

在煤气化灰水电化学处理设备反应池中设置 电化学反应器，采用金属铁或铝合金材料，通过 对反应器加电，使原位产生Fe3+或Al3+，Fe3+或Al3+进入水中与OH-结合生成Fe(OH)或 A1(0H)以及其他单核羟基配合物、多核羟基 配合物和聚合物等[6_8]，电极原位产生絮凝核，絮凝核具有极强的吸附性，形成的胶核滑动层带 负电，易吸附水中的Ca2+、M g2+等结垢性离子，提高硬度的去除率[-2]。同时，在离子进入电 场后，其内部电荷重新进行分配，发生离子极化 现象，流动过程中正、负电荷相互吸引，重新组 合成新的粒子，在不断曝气的搅拌作用下，粒子 相互吸引、碰撞，最终能成长为原来粒径103?104倍的粒子，粒径由100 ~ 1 000 A 增大至0.1