始建于上世紀80年代初的天脊煤化工集團股份有限公司，是國家“六五”重點建設工程項目，是中國第一個以煤為原料生產(chǎn)高濃度復合肥的大型現(xiàn)代化企業(yè)，也是我國目前生產(chǎn)規(guī)模最大、工藝流程最長、市場占有率最高、營銷網(wǎng)絡覆蓋最廣的高效復合肥生產(chǎn)基地。建廠之初成套引進德國、日本、法國、挪威等8個國家11項專利技術(shù)和設備，經(jīng)過30多年的運營，集團部分裝置裝備老化、耗能耗電、先進與落后產(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雜，因此，對煤氣水的處理和回用就成了整個生產(chǎn)工藝中不可缺少的組成部分。天脊集團針對暴露出的問題做了一系列改進，逐步實現(xiàn)了廢水處理系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，在此基礎上又實現(xiàn)了廢水及廢氣資源化。

　　原設計的煤氣水處理系統(tǒng)簡介

　　原設計的煤氣水處理系統(tǒng)應當說是比較完備的，整個煤氣水處理系統(tǒng)分成3個部分，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。三臺串聯(lián)的煤氣水冷卻器W-1001A/B/C和W-1001D/E/F分為兩個系列并聯(lián)操作。經(jīng)過壓力控制器PRC-10001后進入膨脹器(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，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)，進一步進行焦油和煤塵的分離。

　　焦油分離器的底錐壁由一個電動刮刀清理，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，排放至細渣場定期外送。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℃，然后進入氣浮系統(tǒng)(F-1051)。

　　來自400# 高壓煤氣水直接進入閃蒸槽(F-1005A)和500# 的高壓煤氣水直接進入閃蒸槽(F-1005B)，閃蒸汽放空，液體進入油分離器(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，進入儲水池(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)作進一步凈化處理。儲水池(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。

　　對煤氣水分離的改進及方案

　　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，在實際運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)無法滿足需求對膨脹氣進行冷卻降溫，仍有大量的膨脹氣送至火炬進行燃燒，造成資源浪費、環(huán)境污染，因此降低煤氣水溫度迫在眉睫。

　　煤氣水進到焦油分離器中心，在此，煤氣水通過一個中心管進入第一沉降區(qū)，在這個區(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?？恐亓α鞯较鄳狟-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，排入細渣廠。由于煤氣水溫度的偏高，導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1000# 煤氣水綜合治理技改項目進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，委托設備公司對舊換熱器進行清洗查漏，并現(xiàn)場安裝，使用W-1702部分循環(huán)水做冷源進行試驗，實驗效果良好，只因為是舊換熱器管束泄漏頻繁且煤粉堵嚴重，運行時間較短。

　　最后，采用了廢熱鍋爐串聯(lián)循環(huán)水冷卻器的運行方式，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減壓后進入膨脹器。同時廢熱鍋爐產(chǎn)生0.3MPa，每小時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，實現(xiàn)了對資源的回收，降低了燃料氣的消耗，現(xiàn)場環(huán)境得到明顯的改善。

　　煤氣水改造投運情況

　　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)運行。于2021年9月5日投運，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，進一步達到分離的最佳溫度。

　　投運后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機操作;B-209火炬冒氣現(xiàn)象減小;F-1004不再冒氣。W-1006投運8個月?lián)Q熱效果好，沒有出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。

　　改造的創(chuàng)新點及先進性

　　一是改進了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/小時的低壓蒸汽，實現(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)場環(huán)境。

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

　　(邵義)