水煤浆气化装置灰水氨浓度预测及控制

谢小亮

（中石化金陵分公司，江苏 南京 210033）

水煤浆气化装置由于其工艺特点，原料煤中的部分氮元素通过气化反应转化为NH3，随着合成气的洗涤、变换、冷却，NH3溶解在黑水、灰水和变换冷凝液中。其中一部分溶解在黑水、变换冷凝液中的NH3被闪蒸、汽提处理，随不凝气去火炬系统回收处理；另一部分溶解在灰水中的NH3随灰水在气化系统内循环富集，导致气化外排灰水氨氮浓度高。随着国家和地方环保标准的提升，对煤化工外排污水的氨氮、总氮提出了更为严格的要求，这对污水处理能力固定、裕量小的水煤浆装置是一个严峻的挑战。

南京某石化公司配套的水煤浆气化装置采用GE水煤浆加压气化技术，以煤、石油焦和纯氧为原料，采用激冷流程，气化压力4.0 MPa(G)、气化温度1 370 ℃，可产H28.5 万t/a。由于NH3在气化系统内部富集，外排灰水中氨氮的质量浓度超出污水处理装置设计限值300 mg/L，造成外排废水排放不达标，制约了水煤浆装置的高负荷稳定运行。本文研究了煤气化过程中NH3的来源以及NH3对气化系统的影响，以该水煤浆气化装置气化工艺技术特点为依据，建立了气化灰水NH3浓度预测模型，并对模型参数进行了确认分析，同时根据预测模型有针对性地提出了降低灰水中NH3含量的防控措施，可供同类装置参考借鉴。

1 水煤浆气化系统中氨的来源及影响

1.1 氨的来源

水煤浆气化系统中的氮元素主要来源于4 个方面：一是原煤中的氮元素，原煤中氮的质量分数一般在0.5%～3.5%，主要以吡啶型氮、吡咯型氮和季氮等有机形式存在[1]；……