江苏天脉煤化工灰黑水处理技术概述

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灰黑水处理概述
3）、絮凝剂使用注意事项
固体高分子絮凝剂容易吸水潮解成块，必须使用防 水包装，保存地点干燥，避免露天存放。有机高分子絮 凝剂固体产品或高浓度液体产品在使用之前必须配制成 水溶液再投加到待处理水中。配制水溶液的溶药池必须 安装机械搅拌设备，溶药连续搅拌要控制在30min以上， 并确保一定的熟化时间。水溶液的浓度一般为0.1%左右。 对固体有机高分子絮凝剂，进行溶解时，固体颗粒的投 加点一定要在水流紊动最强烈的的地方，同时一定要以 最小投加量向溶药池中缓慢投入，使固体颗粒分散进入 水中，以防固体投加量太快在水中分散不及而相互粘结 形成团块，而且投加点一定要远离机械搅拌器的搅拌轴。
我国自93年鲁南化肥厂引入了第一套美国德士古水煤浆气 化生产装置起，江苏天脉化工有限公司就参与该装置灰黑 水处理服务，经过多年的研究开发和生产实践，在灰水分 散剂的技术方面已经积累大量经验和技术，并建立了工业 化生产、科研和应用基地。形成了一支具有研究开发能力 和生产实践经验的科技骨干队伍。目前江苏天脉生产的高 效灰水分散剂在全国多套水煤浆气化装置上得到了广泛的 应用，取得了良好的使用效果，得到了客户的广泛赞誉。
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灰黑水处理概述
7、水处理药剂介绍-阻垢分散剂
（1）、灰水分散剂特性及型号 灰水分散剂我公司自主研发的产品，此药剂中含有磺
酸基官能团和羧基官能团，所以在实际应用中该药剂 可适用于高温、高硬、高PH值的水系统，近年来该产 品经改良，特别醚基和耐高温官能团的增加，其分散 性能和耐温性能得到了进一步提高，特别是加强了钙 离子的容忍度，更能适应水煤浆气化以及干粉煤气化 装置灰黑水系统的特殊性能的要求。 产品规格主要为TM-818系列，包括无磷配方、低磷配 方、中磷配方、高磷配方和特殊要求的各种灰水分散 剂。
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灰黑水处理概述
特别说明：
1）、灰黑水处理初期选配药剂时需进行筛选配对， 确定最适合的絮凝剂型号和符合技术规格要求的阻垢分 散剂。
2）、当气化炉原料煤种变化时，水处理药剂必须 依据煤种参数变化情况和现场灰黑水处理水质变化状况 适时进行药剂的调整，包括：添加量、药剂型号等等。
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桥连作用是质点和悬浮物通过高分子絮凝剂而被连接起来形成 絮凝体的过程。主要通过高分子絮凝剂在质点表面的环式和尾 式吸附架桥形成的桥连。主要分为两种情况：高分子絮凝剂与 带有不同电荷的质点间的桥连（其脱稳作用是由于静电引力的 原因，此过程中有机阳离子絮凝剂的分子量起着重要作用）和 高分子絮凝剂与带有相同电荷的质点间的桥连（质点表面存在 着正电荷区，带负电的絮凝体对质点有包裹作用且存在反离子 作用）。
换句话说：
去渣为分界线，线前为黑水，线后为灰水
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煤化工灰黑水的基础知识
2、灰黑水的区别
黑水是激冷、洗涤完合成气后的Biblioteka Baidu废水”，固含 量、硬度、碱度等较高；
灰水是黑水经过渣水处理单元处理后的“优质 水”，经过沉降、外排（同时加入脱盐水维 持水平衡）等处理，固含量、硬度、碱度等 相对较低。
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煤化工灰黑水的基础知识
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煤化工灰黑水的基础知识
2）、德士古煤气化技术工艺简图
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3）、多喷嘴煤气化技术工艺简图
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4）、航天炉煤气化技术工艺简图
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煤化工灰黑水的基础知识
4）、煤化工工艺分段简图
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煤化工灰黑水的基础知识
纵上煤化工气化技术工艺流程，我们可以粗略的将气 化装置分为如下工段： 1、磨煤制浆、制粉系统； 2、气化系统；（含激冷水系统） 3、合成气净化系统； 4、渣水处理系统。（包括黑水处理和灰水处理）
煤气化灰黑水处理原理是借鉴工业循环水处理原理进 行的，煤气化灰黑水系统要比工业循环水系统远远的 复杂的多。
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3、敞开循环水系统与气化黑灰水系统的主要异同点：
1）、蒸发过程： 敞开循环水系统在冷却凉水塔中进行；灰黑水系统在
激冷水系统、在净化系统、渣水处理系统中都有进行。 2）、离子浓缩： 敞开循环水系统在冷却凉水塔中由循环水不断升温蒸
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4、灰黑水系统运行中主要存在的问题： 1）、系统各设备、管线中都存在积灰的可能； 2）、系统各设备、管线中都存在结垢的可能，导
致系统不能长期稳定运行。
堵堵 ！
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结垢原理：
由于各物质的不同温度下的溶解度的不同，导致物质 在温度变化时析出物质而附着在管线、设备壁上形成 垢。主要研究对象是碳酸钙、镁。一般物质的溶解度 是随温度的升高溶解度增加，而碳酸钙、镁盐是随温 度的升高而降低。
发，离子得到浓缩；灰黑水系统在激冷水系统、在净 化系统、渣水处理系统进行蒸发浓缩； 同时煤种中所 含多种离子、杂质、灰分在激冷水系统时，得到充分 的溶解到激冷水中；即大大的提高了离子的含量。
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3）、补充水量： 敞开循环水系统直接由自来水补充；灰黑水系统补充
水包括：脱盐水、新鲜水、高低压变换冷凝水、高低 压冷凝水等等，水源复杂，水质和PH值不同； 4）、温度压力： 敞开循环水系统在常压、低温工况下进行；灰黑水系 统在高压、高温工况下进行，系统PH值变化较大；
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2、工业循环水处理原理
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工业循环水系统水处理原理解说： 在敞开式循环水系统中，热量经过换热器换热，热量
蒸发会使系统中水份逐渐减少，而水中各种矿物质和 离子含量就不断被浓缩，为了使水中含盐量维持在一 定的浓度，就必须不断的补充新鲜水，并排出部分浓 缩水，添加适合的水处理药剂延缓系统结垢，维持系 统稳定运行。
硫酸钙盐常温下按2分子结晶水形式出现，在60℃之内 是随温度升高溶解度增加，60℃以上就表现为相反的 溶解性，128℃失去1分子结晶水， 163℃以上失去全 部结晶水，具体各物质溶解度如曲线图。
钙盐溶解度如图
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灰黑水系统积灰结垢的过程说明：
7、水处理药剂介绍-有机絮凝剂
1）、有机絮凝剂 有机絮凝剂（高分子絮凝剂）主要成分为聚丙烯酰
胺，由非离子型、阴离子型和阳离子型。我公司经销的 是法国爱森絮凝剂有限公司的产品，主要有阴离子型 TM-100系列和阳离子型TM-300系列。
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2）、高分子絮凝剂作用机理 （1）、由于氢键结合、静电结合、范德华力等作用
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煤化工灰黑水的基础知识
1、灰黑水的概念
黑水：表面理解就是黑色的水，实际上也就是直接从气 化炉、旋风分离器和洗（碳）涤塔底部直接排出 的含有大多气化残碳、悬浮物的水；
灰水：表面理解就是灰色的水，实际上也就是直接从气 化炉、洗涤塔两部分底部直接排出的含有大多气 化残碳的水经闪蒸处理沉淀澄清去渣后的水；
不同的煤种经气化炉不同工艺气化，由于不同的煤种之 间操作温度的变化使得煤种中矿物质、粗煤气和煤灰以不 同的形式和数量进入激冷水系统，煤渣、粗煤气和煤灰经 高Ca温O、高M压gO的等激为冷主水要冷成却分和和洗少涤量，各含种矿Si物O2、质A的L2煤O3渣、、Fe含2O3C、O、 H灰2、、C飞O2灰等经为激主冷要水成充分分和的少洗量涤多溶种解酸，性同气时体激的冷粗水煤得气到及充粗分细 的浓缩，激冷水变成了高温、高压、高硬度、高碱度、高 悬浮物、高总溶固和低PH值的黑水，特别Ca2+、Mg2+得到了 尽可能的溶解，为灰黑水系统积灰结垢创造了充分条件。 随着黑水运行和闪蒸操作，压力、温度和PH值得到释放， 黑水进一步的得到浓缩和PH值的提升，黑水经沉降槽去除 绝大部分悬浮物，黑水变为高硬度、高碱度和高总溶固的 灰水，水质逐渐转变为高碱度的结垢性水质。黑灰水一路 运行，随压力、温度的变化，由于钙镁盐溶解度的变化和 灰分的集聚，导致系统积灰、结垢得以实现。
3、灰黑水特点：
1)、高悬浮物 由于气化炉为气流床反应器，气化反应后的颗粒极细
小，因而激冷水系统中的悬浮物含量比较高。不同的工况， 系统内部各处悬浮物含量不同，大约为50－4000mg／L， 最高点在沉降槽入口处，在20000mg／L以上。
2)、高盐度 气化工艺水系统是密闭循环的，随着运行时间的增加，
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灰黑水处理概述
3）、化学反应结垢 在传热表面上进行化学反应而产生的污垢，传热面材 料不参加化学反应，但可作为化学反应的一种催化剂。 4）、腐蚀结垢 具有腐蚀性的流体或流体中含有腐蚀性的杂质对管线、 设备换热表面腐蚀而产生的污垢。通常，腐蚀程度取决 于流体中腐蚀性的成分、温度及流体的PH值。
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4)、系统压力高和PH变化大 系统操作压力较高(4.0-8.5MPa)，而且水循环时压力变 化较大，这就导致水系统中酸碱物质的含量不断变化，使 得水系统各处的PH值不尽相同，PH值的变化较为复杂。
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煤化工灰黑水的基础知识
4、灰黑水的工艺流程及循环（比较典型的）
1）、SHELL（壳牌）煤气化技术工艺简图
TM
煤化工灰黑水处理技术概述 蔡红兵主讲
2020 年元月
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目录
一、背景介绍
二、煤化工灰黑水的基础知识 三、灰黑水处理概述 四、影响灰黑水处理因素简介 五、灰黑水处理日常维护要点 六、案例介绍
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背景介绍
江苏天脉化工有限公司主营为煤化工三剂和水处理药品 （包括灰水分散剂、水煤浆添加剂、循环水、锅炉水、纯 水等药剂）、水处理设备等。目前产能达到水煤浆添加剂 10万吨/年、灰水分散剂10万吨/年、水处理剂3万吨/年。 是中国目前主要的煤化工配套药剂生产基地之一。
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灰黑水处理概述
5、系统积灰结垢机理简介
1）、颗粒灰垢 悬浮于流体的固体微粒在管线、设备换热表面上集 聚。这种颗粒灰垢也包括较大的固态微粒在水平换热表 面上因重力作用形成的沉淀层，即沉淀灰垢和其他胶体 微粒的沉积。 2）、结晶结垢 溶解在流体中的无机盐在管线、设备换热表面上结晶 而形成的沉积物，通常发生在过饱和或过冷却时，典型 的结垢如冷却水测的碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙和硅酸盐 结垢层等。
灰黑水处理概述
6、灰黑水处理原理 灰黑水处理原理是在高硬度、高碱度和高悬浮物
的黑水进沉降槽时同时添加适量适当型号的絮凝 剂，让其充分混合，经沉降槽沉降去除黑水中尽 可能多的悬浮物；沉降槽的上清液溢流到灰水罐 进行循环使用。高硬度、高碱度和高PH值的灰水 在循环使用中添加适合的阻垢分散剂，延缓设备、 管线积灰结垢，达到延长设备、管线运行周期。
气化装置各个工段的压力和温度不完全相同，设备、 管线上的积灰和结垢机理也就不完全相同，同时气化 装置各个工段的积灰和结垢多少和快慢又会随气化用 煤种和气化操作的变化而有所改变。
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灰黑水处理概述
1、前言 目前煤化工灰黑水处理理论和处理原理是建立在
工业循环水处理理论和原理基础上的，目前还没有 成熟的灰黑水处理理论和灰黑水药剂性能评价的理 论及规范。灰黑水处理药剂性能评价只能借鉴于循 环水药剂阻垢性能评价理论。然而在实际实践中越 来越发现，用循环水药剂阻垢性能评价理论来评价 灰黑水处理药剂性能不能完整、全面的反应药剂的 阻垢分散性能。
对胶粒的吸附结合。 （2）、线型高分子在溶液中的吸附架桥作用。
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高分子絮凝剂在静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通过 活性部位与未达完全脱稳的胶粒和细微悬浮物等发生连接作用， 从而发挥吸附架桥作用。在絮凝过程中，絮凝效果的产生并不 是在单一絮凝机理条件下形成的，而是以某一种絮凝机理为主 导，因而在不同絮凝机理条件下所形成的絮体物化特性，如二 维或三维分形维数、比表面积和絮体成长过程等会存在较大差 异性，电性中和机理为主导形成的絮体较网捕卷扫机理为主导 形成的絮体更加密实、分形维数大且比表面积更高，随着絮凝 剂投量的增加，絮凝条件从电性中和逐渐向网捕卷扫过渡，FI 指数逐渐降低。
系统内离子浓度会不断地浓缩，煤渣中各种离子不断进入 水系统，而灰水罐外排放水量又小，使得各种离子浓度增 大，导致水系统呈高盐度的特性。
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煤化工灰黑水的基础知识
3)、系统水温高，温度变化大 气化装置水系统工艺的复杂性，决定了系统内各部分水 的温度不一样，其中，激冷室上部与合成气接触，水温最 高可达240℃左右，闪蒸之后的灰水又降至70℃左右，重 新进入循环的水又被闪蒸换热至150℃左右。水温在240℃ －150℃－70℃之间变化，其中，灰水在200℃以上的高温 区大约滞留30min左右。