申请日2011.08.24
公开(公告)日2012.02.01
IPC分类号C02F9/10; B01D50/00; C02F1/52; C02F1/06; B01D5/00
摘要
一种干煤粉气化装置灰水处理与循环利用方法，采用闪蒸减湿联合装置和高效澄清器处理煤气化产生的含固废水，该方法解决了干煤粉气化装置中灰水循环回用对气化炉、洗涤塔正常运行的影响和安全问题，针对处理干煤粉气化技术所产大量的含固废水，采用闪蒸减湿联合装置，同时在减湿器前增设文丘里管，使减湿器顶部所产的蒸汽更清洁，进而可有效减缓下游除氧器的堵塞现象;所增设的加湿器可使闪蒸汽与循环水充分接触直至平衡，最大程度降低闪蒸气中含水蒸汽的量，从而可达到减少下游水冷器冷却水量的目的，可达到除灰效率高、最大程度回收废水中的热量和延长设备寿命等目的。
权利要求书
1.一种干煤粉气化装置灰水处理与循环利用方法，其特征在于：采用 闪蒸减湿联合装置和高效澄清器处理煤气化产生的含固废水;所述方法包括 如下步骤：
含固废水经减压阀(12)和减压限流元件(11)减压后进入压力闪蒸罐， 闪蒸气中含有的不凝气体和蒸汽在压力闪蒸罐(1)内被后续装置的变换工 艺冷凝液或锅炉给水洗涤，除去夹带的固体后经过文丘里管(10)去减湿器 (2)，在减湿器(2)内与循环灰水换热降温，闪蒸气中的蒸汽部分凝结进 入灰水中，减湿后的闪蒸气经压力闪蒸气水冷器(13)冷凝后，进入压力分 离罐(4)，不凝酸性气体排向气体净化装置或去火炬，凝液排入除氧器(9); 压力闪蒸罐(1)底部的灰浆经减压阀减压后进入真空闪蒸罐(3)，顶部排 出的闪蒸气经冷却水降温后在真空气液分离罐(5)中进行气液分离，不凝 气由真空泵抽出排向火炬，底部凝液经泵加压后去除氧器(9);真空闪蒸罐 (3)底部灰浆由泵加压，经冷却水冷却后进入澄清器(6);澄清器(6)底 部浓缩的灰浆经泵加压去过滤系统，顶部的澄清灰水溢流去灰水罐(7);灰 水由泵加压经过滤器(8)后去除氧器(9)，在除氧器(9)中除氧后的灰水 由泵加压去减湿器(2)与闪蒸气进行换热。
2.根据权利要求1所述的干煤粉气化装置灰水处理与循环利用方法， 其特征在于：在进澄清器(6)管路上设置灰浆冷却器(14)，降低灰浆温度 至50～70℃，同时加入专用絮凝剂使较细颗粒快速絮凝，利于沉降。
3.根据权利要求1所述的干煤粉气化装置灰水处理与循环利用方法; 其特征在于：所述的干煤粉气化装置灰水处理与循环利用方法根据实际情况 确定是否需要，可以分别设置1个以上的压力闪蒸罐(1)和减湿器(2)。
4.根据权利要求3所述的干煤粉气化装置灰水处理与循环利用方法， 其特征在于：当压力闪蒸罐(1)为2个时，第2个压力闪蒸罐顶部排出的 闪蒸汽可以在除氧器(9)中加以利用。
5.根据权利要求1所述的干煤粉气化装置灰水处理与循环利用方法， 其特征在于：在所述的含固废水减压阀(12)前或阀后设置有减压限流元件 (11)。
6.根据权利要求1所述的干煤粉气化装置灰水处理与循环利用方法， 其特征在于：在所述的压力闪蒸罐(1)顶部出口管线上设置有文丘里管(10)。
7.根据权利要求1所述的干煤粉气化装置灰水处理与循环利用方法， 其特征在于：在所述的压力闪蒸罐(1)顶部出口管线上，文丘里管(10) 之前设置旁路管线(17)，经压力闪蒸气水冷器(13)冷凝后，连通压力分 离罐(4)。
8.根据权利要求1所述的干煤粉气化装置灰水处理与循环利用方法， 其特征在于：由所述的除氧器(9)经泵加压返回减湿器(2)的灰水由2个 管路(18)进入减湿器(2)，进入减湿器(2)的管路可以设置2个以上。
9.根据权利要求1所述的干煤粉气化装置灰水处理与循环利用方法， 其特征在于：在所述的减湿器(2)底部的灰水经泵加压后，管路(19)有 多个去向，包括去文丘里管(10)、压力闪蒸罐(1)和回系统循环利用。
10.根据权利要求1所述的干煤粉气化装置灰水处理与循环利用方法， 其特征在于：所述的干煤粉气化装置灰水处理与循环利用方法方法设置有开 车或事故管线(16)，可以一定时间内将压力闪蒸罐后续系统隔离。
说明书
一种干煤粉气化装置灰水处理与循环利用方法
技术领域
本发明涉及一种干煤粉气化装置灰水处理与循环利用方法技术领域，具 体的说是一种采用闪蒸减湿联合装置处理干煤粉气化装置灰水处理与循环 利用方法的工艺方法。
背景技术
煤的气化进而获得清洁燃料或其它初级化工产品在我国具有广阔的应 用前景。为达到节能减排的目标，气化炉产生的含固废水需要进行热量回收， 除去酸性气体、固体杂质等后循环利用。
国内目前采用的灰水处理系统主要包括两类，一类是中国专利 CN1104991A公开的一种通过两级或三级闪蒸和闪蒸汽与循环灰水间接换热 的黑水热回收方法，另一类是中国专利CN2474538Y公开的一种通过将蒸发、 排渣、净化水直接加热多过程合为一体的热水塔来回收含渣废水热量的方 法。
后者采用的热水塔通过改进，使含渣废水在蒸发段减压蒸发，蒸汽经过 分布装置后与净化水在热水段直接换热，一个塔内同时实现了含渣废水的降 温和净化水的升温，有效提高了含渣废水的热回收效率;同时消除了间接换 热器内净化水造成的结垢。
由于干煤粉气化技术所采用的煤灰含量通常较高，气化炉飞灰量相对较 多，且采用激冷+湿法洗涤流程后，灰水中灰分含量较高，不仅如此，采用 干煤粉气化技术所产生的固体颗粒的物理化学性质与目前国内采用水煤浆 气化装置产生的灰渣特性也有很大不同，主要体现在灰分颗粒直径小，含碳 量低等特性上，若要使这些灰分得到充分脱除，势必造成处理水量较大，是 其它种类气化装置的数倍甚至数十倍。
使用中国专利CN1104991A公开的一种通过两级或三级闪蒸和闪蒸汽与 循环灰水间接换热的热回收方法来处理干煤粉气化工艺的黑水，大量细小的 飞灰易带出，掺杂于水中经过间接换热器，不但易发生结垢，造成换热效率 下降，导致闪蒸压力难以控制，而且细灰随黑水不断磨蚀换热器的内部构件， 给换热器的寿命造成严重的损害;同时闪蒸器底部出料有堵塞的潜在威胁。 经实践表明，许多工厂采用这类技术的灰水处理系统均出现过故障，出水经 常浑浊发黑。带来的主要影响是灰水循环回用量减少，新鲜水补充量提高， 废水处理系统负荷大增。
若采用另一类中国专利CN2474538Y公开的一种通过将蒸发、排渣、净 化水直接加热多过程合为一体的热水塔，如前所述，由于需处理的水量特别 大，若该设备用于此类上行发气的干煤粉气化装置含固废水的处理，将造成 设备外型巨大，加工、操作及维修较困难;同时由于将蒸发和换热系统等关 键部件全部集中于热水塔内，一旦设备某一处出现故障，整个热水塔都要停 车检修，给生产线的运行带来不稳定性，这将造成煤气化装置所产含固废水 因得不到及时处理而严重影响工业生产。
综上所述，若采用现有类似的干粉气化或水煤浆灰水处理技术与装置， 可能存在一定的风险，在生产过程中有影响主装置的安全、稳定运行的不确 定性。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种干煤粉气化装置灰水 处理与循环利用方法，该方法为改变了目前国内在用灰水处理技术状 况，解决干煤粉气化装置中灰水循环回用对气化炉、洗涤塔正常运行的 影响和安全问题，本发明针对处理干煤粉气化技术所产大量的含灰水， 提供了一种高效、先进、通用的灰水处理工艺方法，采用闪蒸减湿联合 装置，同时在减湿器前增设文丘里管，这样经文丘里管的循环水可使闪蒸 汽内所含固体在减湿器内发生团聚而沉降分离，使减湿器顶部所产的蒸汽更 清洁，进而可有效减缓下游除氧器的堵塞现象;所增设的加湿器可使闪蒸汽 与循环水充分接触直至平衡，最大程度降低闪蒸气中含水蒸汽的量，从而可 达到减少下游水冷器冷却水量的目的。该发明可用于处理干煤粉气化技术所 产大量的含固废水，可达到除灰效率高、最大程度回收废水中的热量和延长 设备寿命等目的。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案是：一种干煤粉气化装 置灰水处理与循环利用方法，采用闪蒸减湿联合装置和高效澄清器处理 煤气化产生的固含量较高灰水;所述方法包括如下步骤：
含固灰水经减压阀12和减压限流元件11减压后进入压力闪蒸罐， 闪蒸气中含有的不凝气体和蒸汽在压力闪蒸罐1内被后续装置的变换 工艺冷凝液或锅炉给水洗涤，除去夹带的固体后经过文丘里管10去减 湿器2，在减湿器2内与循环灰水换热降温，闪蒸气中的蒸汽部分凝结 进入灰水中，减湿后的闪蒸气经压力闪蒸气水冷器13冷凝后，进入压 力分离罐4，不凝酸性气体排向气体净化装置或去火炬，凝液排入除氧 器9;压力闪蒸罐1底部的灰浆经减压阀减压后进入真空闪蒸罐3，顶 部排出的闪蒸气经冷却水降温后在真空气液分离罐5中进行气液分离， 不凝气由真空泵抽出排向火炬，底部凝液经泵加压后去除氧器9;真空 闪蒸罐3底部灰浆由泵加压，经冷却水冷却后进入澄清器6;澄清器6 底部浓缩的灰浆经泵加压去过滤系统，顶部的澄清灰水溢流去灰水罐 7;灰水由泵加压经过滤器8后去除氧器9，在除氧器9中除氧后的灰 水由泵加压去减湿器2与闪蒸气进行换热;
在进澄清器6管路上设置灰浆冷却器14，降低灰浆温度至50～70 ℃，同时加入专用絮凝剂使较细颗粒快速絮凝，利于沉降;
干煤粉气化装置灰水处理与循环利用方法方法根据实际情况确定
干煤粉气化装置灰水处理与循环利用方法方法根据实际情况确定 是否需要，可以分别设置1个以上的压力闪蒸罐1和减湿器2;
当压力闪蒸罐1为2个时，第2个压力闪蒸罐顶部排出的闪蒸汽可 以在除氧器9中加以利用;
在含固灰水减压阀12前或阀后设置有减压限流元件11;
在压力闪蒸罐1顶部出口管线上设置有文丘里管10。
在压力闪蒸罐1顶部出口管线上，文丘里管10之前设置旁路管线 17，经压力闪蒸气水冷器13冷凝后，连通压力分离罐4;
由除氧器9经泵加压返回减湿器2的灰水由2个管路18进入减湿 器2)进入减湿器2的管路可以设置2个以上;
在减湿器2底部的灰水经泵加压后，管路19有多个去向，包括去 文丘里管10、压力闪蒸罐1和回系统循环利用;
干煤粉气化装置灰水处理与循环利用方法方法设置有开车或事故 管线16，可以一定时间内将压力闪蒸罐后续系统隔离。
本发明一种干煤粉气化装置灰水处理与循环利用方法，针对含固废 水中固体颗粒存在粒度较细，容易被闪蒸气夹带进入回用水系统的特 点，对压力闪蒸罐(1)闪蒸出来的高温气体进行了多重的处理手段： 首先采用特殊的多流道的塔盘内件，对闪蒸气体进行第一步的净化，通 过此种手段，可以洗去气体中80%的固体灰尘，第二种净化手段是一种 气体旋流装置，可以进一步除去剩余气体中90%以上的水滴和灰尘。最 后一步采用一种折流板式的除雾装置，防止含尘的水滴进入到下一个设 备，影响整个系统中回用水的含尘量。通过此一系列方法，进入减湿器 (2)中的固体得以最大程度的控制，从而使减湿器(2)底部返回系统 循环利用的灰水更清洁。
减湿器(2)的作用是对闪蒸出来的气体进行蒸汽的回收，以提高 整个装置的能量利用水平。由于采用的是水的显热吸收蒸汽潜热的手 段，操作的液气比大，蒸汽的凝液直接又回到系统中。为了保障高液气 比下减湿器的正常操作，减湿器的内部采用了一种特殊的降液结构，降 液管在每层塔盘上的数量大于2。
减湿器(2)采用了两级及以上液体进料的设计，设置减湿器(2) 已达到降低冷凝器(13)需要的冷却水量。
这种管线(18)进料方式提高了装置的操作弹性，同时也提高了系 统蒸汽的回收能力。
经过减湿器(2)回收蒸汽后的气体，在减湿器(2)正常操作的条 件下，气体温度比进口液体的温度温差不大于5℃。
经过减湿器(2)减湿后的闪蒸气中含水蒸汽的量得以降低，从而 节省了闪蒸气水冷器(13)所用的冷却水量。
经过减湿器(2)回收了气体中蒸汽的液体，经过泵的加压送往下 游工序，一部分送往减湿器(2)的气体入口的文丘里管(10)，一部分 送往压力闪蒸罐(1)的顶部。这一方法的设置有利于保护上游高压含 灰水中含灰量的波动。
压力闪蒸罐(1)与减湿器(2)是两个相互独立的设备。从压力闪 蒸罐(1)顶部出来的气体通过文丘里管(10)后进入减湿器的底部。 此文丘里管(10)可以根据实际的操作情况进行设置。
从洗涤塔和激冷罐来的高压含固(固体浓度约为0.1～10%wt)、含 气的高温水(120～300℃，2.5～9.0MPa)进入压力闪蒸罐(1)中进行 闪蒸，在进入闪蒸罐前，本工艺方法采用减压限流元件(11)对高压水 进行缓冲和限流控制，经过减压阀(12)和减压限流元件(11)后高压 含固废水被降压到0.1～1.5MPa，由于减压幅度较大，在减压阀(12) 的前面或后面设置减压限流元件(11)，该方法延长了价格昂贵的减压 阀的使用寿命。
压力闪蒸罐(1)顶部出来的闪蒸气通过旁路管线(17)直接和水 冷器13相连接，在开车工况和对此减湿器(2)进行清洗时，可以让闪 蒸气体从旁路管线(17)直接通过。
在真空闪蒸罐(3)底部的灰浆温度约为85℃，这一温度不利于细 灰的沉降，因此设置水冷器(14)，采用冷却水对其进行降温至50～70 ℃，同时加入絮凝剂处理药剂，此时可最大程度保障澄清的效果。
设置高效的澄清器(6)，采用多种手段控制固体浓度7～25%wt， 温度50～70℃的灰浆在澄清器(6)中的上升流速，抑制紊流，保障澄 清效果。
设置灰水过滤器(8)，使返回系统的灰水更清洁，减缓系统结垢倾 向。
设置开车或事故旁路管线(16)，在压力闪蒸罐(1)的后续系统清 洗或检修时，可以维持灰水系统一定时期的运行，从而保障整个装置的 长周期运转。
