阻垢分散剂在气化炉灰水系统应用

CO2 Emission Reduction and Its Utilization Applied in Indirect Coal Liquefaction Project
Li Juncheng, Li Long, Liu Wanzhou, Jin Jialu and Zhao Jinli (Shenhua Ningxia Coal Industry Group Co., Ltd., Beijing 100011, China)
Abstract The CO2 emitted from large CTL (Coal to Liquid) Projects is high in purity and intensive. Through selection of advanced process technologies, reasonable optimization of processes and use of the heat and the high heat -value tail gas, not only the energy efficiency can be improved, coal consumption reduced, but also the CO2 emission can be reduced. In addition, based on the identification of the CO2 emission sources, its load and concentration, reasonable use of CO2 was identified. Then an economic evaluation model of CO2 from the CTL project applied in EOR (Enhance Oil Recovery) was built to prove its economic feasibility.
Key words indirect coal liquefaction, carbon dioxide, emission reduction and utilization, CCS, EOR
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
（上接第 50 页）
节能减排，大有可为，功在当代，利在千秋
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"
２０１２ 年 ２ 月
李俊诚等：煤间接液化项目中 CO2 的减排及利用
－ ６１ －
施肥效果研究［Ｊ］．中国农学通报， ２００６（５）： ２９７－３０１． ［３］ 朱芳冰， 史春雨． 二氧化碳在温室蔬菜栽培中的应用
ｐＨ Ｃａ２＋ ＰＯ４３－（总磷） ＰＯ４３－（正磷） ＰＯ４３－（有机磷） 悬浮物 ６．９６ ４０５×１０－６ ８．６４×１０－６ ０．１３×１０－６ ８．５１×１０－６ ６×１０－６
有效成分大大增加。添加 Ａ 阻垢分散剂后 １ 个月，利 用气化炉 Ｃ 系统停车检修期间，对蒸发热水塔入口减 压阀处拆开检查，发现无明显结垢现象，效果良好。
ｐＨ 值 ７~９
ＣＮ－ 质量 浓度 ／ｍｇ·Ｌ－１
＜０．０５
ＮＨ３－Ｎ 质量 浓度 ／ｍｇ·Ｌ－１
＜２５０
BOD 质量 浓度 ／ｍｇ·Ｌ－１
＜３２０
COD 质量 浓度 ／ｍｇ·Ｌ－１
＜５００
表 2 洗涤塔内沉积物组分
%
燃烧质量损失 比例（５５０ ℃）
３．８
燃烧质量损失比例 （５５０ ℃~８００ ℃）
4结 论
通过以上分析比较，选用 Ａ 阻垢分散剂后，神华
宁煤气化黑水装置运行检修周期比以前大幅延长，药
剂消耗成本明显下降，现场操作人员的劳动强度也有
所减轻。
（下转第 61 页）
!!!!!"
!!!!!"
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"
第 １ 期（总第 １５８ 期） ２０１２ 年 ２ 月
煤化工
Coal Chemical Industry
No.1(Total No.158) Feb. 2012
阻垢分散剂在气化炉灰水系统应用
丁 磊，曾庆宇
（神华宁煤集团煤炭化学工业分公司，宁夏 银川 750411）
摘 要 分析了四喷嘴对置式气化炉高温煤气洗涤水系统的结垢原因及阻垢分散措施，介绍了 ２ 种灰水 阻垢分散剂的使用效果，并从投加量、药剂总消耗量和使用成本方面进行了比较。
3 两种阻垢分散剂对比
3.1 性能比较 就国外 Ａ 产品和国内 Ｂ 产品的阻垢性能进行比
较，结果为 Ａ 阻垢分散剂阻垢率达 １００％时，Ｂ 产品阻 垢率仅达到 ６０％。 3.2 投加量及消耗量对比
Ａ 阻垢分散剂的添加： （１）开车前基础投加比例：根据系统容积保有量， 冲击性投加分散剂 ４０×１０－６。（２）正常运行自动投加比 例：根据灰水的循环量，按照 ３０×１０－６ 连续投加。（３）药 剂控制指标：控制系统总磷在（４．２±０．５）×１０－６ 和分散 剂质量分数（３±０．５）×１０－６。 Ｂ 阻垢分散剂的添加： （１） 正常投加比例：８０×１０－６ （占灰水循环量，原 液）。（２）当灰水水质出现异常时，通过提高投加比例 予以控制：投加比例控制在 ８０×１０－６~１００×１０－（６ 占灰 水循环量，原液）。 3.3 使用成本对比 Ｂ 阻垢分散剂单价 ９ ０００ 元 ／ｔ，灰水循环量双炉运 行按 ６００ ｍ３／ｈ，添加比例按最大 １００×１０－６，年运行时间 按 ７ ２００ ｈ 计算，每年消耗药剂 ４３２ ｔ，费用为 ３８９ 万元； Ａ 阻垢分散剂单价 １８ ０００ 元 ／ｔ，添加比例按最大 ４０× １０－６ 计算，每年消耗药剂 １７３ ｔ，费用为 ３１１ 万元。
酸钙、氟化钙及氧化铁沉积。 灰水钙硬度和碱度很高，洗涤塔内温度接近 ２３０
℃ ，因 此 水 质 具 有 很 强 的 结 垢 趋 势 ，灰 水 系 统 的 温 度 较 高 ，系 统 内 的 沉 积 是 无 法 避 免 的 ，可 通 过 适 当 的 化 学处理降低和减缓沉积的产生。
收稿日期：２０１１－１１－２２ 作者简介：丁 磊（１９７５— ），男，甘肃兰州，工程师，学士，１９９８ 年本科毕业于抚顺石油学院化工工艺专业，现从事气化工 艺技术管理，Ｅ－ｍａｉｌ：Ｌｅｉｄｉｎｇ２０１０＠１６３．ｃｏｍ。
２０１０ 年 ７ 月 ２２ 日，在神华宁煤 ６０ 万 ｔ／ａ 甲醇项 目气化装置添加国外某公司 Ａｋｔｉｐｈｏｓ ６６１Ｃ 阻垢分散 剂（Ａ 阻垢分散剂），使用效果见表 ４。
从表 ４ 可以看出，该产品在系统中稳定，化学品 从灰水槽进口到出口只有 １．４％分解为正磷，阻垢的
表 4 使用 A 阻垢分散剂后的水质分析
Abstract The scaling causes of the high temperature gas scrubbing system of the opposed -type 4 -burner gasifier and the measures for dispersion and scale inhibit were analyzed. The effect and dosage of two different inhibitors in the ash-containing water were introduced. Comparisons of the total consumption and cost were made. By adopting the dispersion and scale inhibitors, the time of scaling was much extended. The production cost was brought down, and so was the work load of the workers.
关键词 四喷嘴，气化炉，灰水，阻垢分散剂，效果评价Leabharlann Baidu
文章编号：１００５－９５９８（２０１２）－０１－００４９－０２ 中图分类号：ＴＱ４２３．９２ 文献标识码：Ｂ
四喷嘴对置式气化炉煤气化过程温度约 １ ３００ ℃， 反 应 生 成 的 粗 煤 气 （ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２、Ｈ２Ｓ） 经 激 冷 环 冷 却 到 ２４０ ℃左右后，进入灰水洗涤塔，在洗涤塔内与灰水 逆 向 接 触 ，煤 气 中 大 量 颗 粒 被 清 洗 掉 ，而 后 来 自 气 化 炉和洗涤塔的黑水进入蒸发热水塔，与系统回收的灰 水逆向接触，去除酸性气体并回收热量。经过一段时 间运行（约 ６ 个月），泡罩的狭缝将逐渐被阻塞，系统 前 后 压 差 增 大 ，必 须 停 车 进 行 人 工 机 械 去 除 ，因 此 文
［Ｊ］． 现代化农业， ２００８（１０）：１６－１７． ［４］ 马倩倩，孙秀雅，孟 波，等． 二氧化碳减排技术的研
究进展［Ｊ］．辽宁化工， ２００９，３８（３）：１７６－１７９． ［５］ 江怀友， 沈平平， 钟太贤，等． 二氧化碳埋存与提高
采收率的关系［Ｊ］．油气地质与采收率， ２００８，１５（６）： ５２－５６．
自 ２０１０ 年 ３ 月神华宁煤 ６０ 万 ｔ／ａ 甲醇项目四 喷嘴对置式气化炉投运以来，一直使用国内某公司 ＷＷＨ－０２ 阻垢分散剂（Ｂ 阻垢分散剂），使用过程中不仅 存在加药量大（８０×１０－６~１００×１０－６）、现场操作人员劳 动强度大的问题，而且使用效果一般。２０１０ 年 ７ 月 ２０ 日我们把文丘里洗涤器拆开，发现系统结垢相当严 重，使用效果见表 ３。
－ ５０ －
煤化工
２０１２ 年第 １ 期
2 两种阻垢分散剂的使用情况
目前，针对四喷嘴对置式气化炉灰水系统结垢， 采取的阻垢分散措施主要有：（１）添加阻垢分散剂：通 常应用于敞开式循环冷却水系统，采用常规的磷酸盐 类 产 品 作 阻 垢 分 散 剂 ，实 践 证 明 ：该 类 阻 垢 分 散 剂 在 高温下的阻垢分散效果一般。（２）酸洗：系统停车检修 期间，用酸清洗系统结垢部位。（３）高压清洗泵清洗： 上海焦化公司曾使用高压清洗泵清洗系统结垢部位， 清洗时采用特殊的高压软管，清洗压力一般达 ８．０ ＭＰａ。 但在清洗过程中要将炉温降下来，拆装的工作量较 大。（４）使用管路处理器：上海焦化公司也曾使用美格 洁 管 路 除 垢 器 ，来 解 决 灰 水 系 统 结 垢 的 问 题 ，初 期 尚 有效果，但后期效果也不明显。神华宁煤集团煤炭化 学 工 业 分 公 司（以 下 简 称 神 华 宁 煤）采 用 添 加 阻 垢 分 散剂来减缓系统沉积的产生，延长系统的运行时间。 2.1 B 阻垢分散剂使用情况
丘里洗涤器、洗涤塔内的泡罩及蒸发热水塔内的填料 结垢问题是灰水处理的关键点。
1 四喷嘴对置式气化炉灰水控制指标及结 垢机理
四喷嘴对置式气化炉灰水控制指标见表 １，气化 炉洗涤塔内沉积物组分分析见表 ２。
悬浮物质量 浓度 ／ｍｇ·Ｌ－１
＜８０
Ｃｌ－ 质量 浓度 ／ｍｇ·Ｌ－１
＜５００
表 1 气化炉灰水控制指标
表 3 使用 B 阻垢分散剂后的水质分析
ｐＨ Ｃａ２＋ ＰＯ４３－（总磷） ＰＯ４３－（正磷） ＰＯ４３－（有机磷） 悬浮物 ７．４３ ３００×１０－６ ４．３８×１０－６ １．９３×１０－６ ２．４５×１０－６ １２×１０－６
从表 ３ 看出，原来使用的产品在系统中的分解较 快，化学品从灰水槽进口到出口已有 ４４％分解为正磷， 失去了阻垢作用，同时还增加了磷酸钙结垢的问题。 2.2 A 阻垢分散剂使用情况
２．６
ＳｉＯ２ ＜０．１
Ａｌ２Ｏ３ ＜０．１
ＣａＯ ４４．１
ＣｕＯ ＜０．１
沉积物组分 Ｆｅ２Ｏ３ ＭｇＯ ＭｎＯ ＺｎＯ ＳＯ４２－ Ｐ２Ｏ５（总） Ｆ １７．０ １．４ ＜０．１ ＜０．１ ５．２ ７．１ ５．５
从表 ２ 看出，沉积物加热至 ５５０ ℃，质量损失 ３．８％，此为有机组分；加热至 ５５０ ℃~８００ ℃，质量损 失 ２．６％，此为 ＣａＣＯ３ 分解释放 ＣＯ２ 损失的质量。燃烧 后 ，沉 积 物 含 有 ４４．１％ ＣａＯ（相 当 于 ３１．５％ Ｃａ），结 合 其 他 组 分 的 含 量 分 析 可 知 ， 灰 水 系 统 存 在 磷 酸 钙 、硫
Application of Scale Inhibition and Dispersion Agent for Ash Water System in Gasifiers
Ding Lei and Zeng Qingyu (Coal Chemical Branch Company, Shenhua Ningxia Coal Group, Yinchuan Ningxia 750411, China)