申请日2001.04.24
公开(公告)日2005.08.10
IPC分类号C10J3/86
摘要
本发明公开了一种用于以含碳氢化合物为原料气流床气化生产煤气装置中的含渣废水热回收方法。含渣废水在多段压力下蒸发，并以蒸汽冷凝为热源直接加热净化水，形成了融蒸发、排渣、净化水直接加热多过程于一体的多塔含渣废水处理系统，有效地克服了蒸汽间接加热净化水换热器结垢堵塞的诸多缺点。
权利要求书
1.一种碳氢化合物为原料煤气生产装置中的含渣废水热回收方法，其特征在于， 所述方法包括如下步骤：
含渣废水减压后导入热水塔，使水汽化为蒸汽，并与净化水直接接触换 热，温度升高后的净化水送往煤气初步净化系统，热水塔送出的含渣废水导 入终端蒸发冷却器(3)，终端蒸发冷却器(3)所产生的蒸汽经冷凝器(9) 冷凝后送入第二分离器(6)，不凝性气体和酸气经真空泵(15)排空，冷凝 液排至净化水槽(5)，终端蒸发冷却器(3)底部被浓缩的含渣废水排至净化 器(4)，进行沉降分离，浓缩的含渣废水送往过滤系统，净化水由净化器(4) 顶部进入净化水槽(5)，并由循环泵(13)送往热水塔。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，设置1～6个热水塔，含渣废水依次 通过各个热水塔，净化水相反次序通过。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，设置一个热水塔，含渣废水通过进 口管线(101)减压后导入第一热水塔(1)，其操作温度范围为100～220℃， 塔下部产生的蒸汽进入塔上部与循环水泵(13)送来的净化水直接换热，温 度升高的净化水在第一热水塔(1)上部经净化水管线(102)去煤气初步净 化系统;
第一热水塔(1)上部部分蒸汽，经第一蒸汽管线(104)进外供水的除 氧器(7);
终端蒸发冷却器(3)操作压力为0.02～0.07MPa。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，设置二个热水塔，含渣废水通过进 口管线(101)减压后导入第一热水塔(1)，第一热水塔(1)的操作温度为 120～220℃，塔下部产生的蒸汽进入塔上部与第二热水塔(2)来的净化水直 接换热，温度升高的净化水在第一热水塔(1)上部经净化水管线(102)去 煤气初步净化系统;
第一热水塔(1)上部部分蒸汽，经第一蒸汽管线(104)进除氧水换热 器(8)，然后进入第一分离器(10)分离，分离出的酸气和不凝性气体去火 炬，冷凝液由第一冷凝管线(105)送回第二热水塔(2);
降温、浓缩后的含渣废水由第一热水塔(1)底部减压后导入第二热水塔 (2)，其操作温度为100～180℃，塔下部产生蒸汽，进入塔上部与循环水泵(13) 送来的净化水直接换热，温度升高的净化水在第二热水塔(2)的上部由加压 泵(12)加压后进入第一热水塔(1)的上部，第二热水塔(2)的过量蒸汽， 经第二蒸汽管线(201)进入外供水的除氧器(7)，酸气和不凝性气体去火炬;
终端蒸发冷却器(3)操作压力为0.02～0.07MPa。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用三个热水塔，第一热水塔的操 作温度为140～220℃，第二热水塔的操作温度为120～180℃，第三热水塔的操 作温度为100～160℃。
6.如权利要求1～5任一所述的方法，其特征在于，真空泵(15)为水环式真空 泵或蒸汽喷射泵，蒸汽喷射泵的动力蒸汽可由热水塔提供。
7.如权利要求1～5任一所述的方法，其特征在于，用惰性气气提含渣废水以代 替终端蒸发冷却。
8.如权利要求1～5任一所述的方法，其特征在于，热水塔、终端蒸发冷却器(3) 的底部通过环形加水器加入破坏灰渣架桥的少量水。
9.如权利要求1～5任一所述的方法，其特征在于，多股含渣废水分别导入热水 塔。
10.如权利要求2所述的方法，其特征在于，含渣废水在1～6个热水塔之间的降 温幅度为80～180℃。
说明书
碳氢化合物为原料煤气生产装置中的含渣废水热回收方法
本发明涉及一种热量回收方法，具体涉及以煤、石油焦、生物质、可燃工 业废弃物等为原料气流床生产煤气过程中含渣废水的热量回收方法。
以含碳氢化合物为原料气流床生产煤气过程中(如发明人在中国专利《多 喷嘴对置式水煤浆或干煤粉气化炉及其应用》专利号ZL98110616.1公开的技 术)，生产的煤气需要进行净化，煤气初步净化系统将产生大量的含渣废水，水 中固体浓度约为0.1～8.0%(wt)，其温度约为180～280℃，压力约为2.0～10.0MPa， 这种水也被称为黑水。为了节省水资源和减少排放，含渣废水应循环使用。这 就需要从含渣废水中分离出固体颗粒，并脱除酸性气和不凝性气，从而保证含 渣废水中的物料平衡，才能满足循环使用的要求。
由于水处理技术(絮凝剂耐温)的限制，含渣废水只有降温后，才能除去灰渣， 实现净化。因此含渣废水处理的关键是热回收，如何把含渣废水降温过程中释 放的能量最大限度地高品质地返还给循环使用的净化水，这关系到气化工艺的 节能和包括气化工艺在内的整个生产工艺的正常运行。
德士古发展公司在中国申请专利(申请号94117093.4，公开号CN1104991A) 公开了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。实践表明，该方法存在明显的不足：(1)灰水经过间接换热器，易发生结垢， 造成换热效率下降，导致闪蒸压力难以控制;(2)闪蒸汽间接加热灰水，由于间 接传热温差的限制，最终进洗涤区和激冷区的灰水温度不够高，导致蒸汽无法 完全利用，难以满足后续工段所需的煤气中气汽比;(3)闪蒸汽易带黑水，影响 正常生产;(4)闪蒸器底部出料有堵塞的隐患;(5)闪蒸器和换热器分隔，设备多， 流程复杂。
因此，有关产业部门迫切需要一种新的流程简洁的含渣废水热回收方法， 以达到循环净化水温度水平高，含渣废水热回收效率高，防止结垢，延长工作 周期的目的。
本发明的目的是提供一种新的含渣废水的热回收方法，克服现有技术的缺 陷，满足有关部门的需要。
实现本发明目的的技术方案：
所述方法包括如下步骤：
煤气初步净化系统产生的含渣废水减压后导入热水塔，使水汽化为蒸汽， 并直接与煤气初步净化系统所需的循环使用的净化水直接接触换热，使净化水 得到最大程度的升温，而含渣废水被降温、固含量增大。直接换热可以在填料 塔、板式塔或其他塔型中进行。直接接触换热方式使净化水和蒸汽之间的温差 达到最小，因此循环使用的净化水的温度水平得以提高，并且含渣废水的热回 收效率更高。温度升高后的净化水可送往煤气初步净化系统循环使用。热水塔 的部分蒸汽可导入外供水的除氧器，提供除氧器除氧所需要的热量;部分蒸汽 可作为除氧水升高温度的热源。热水塔送出的含渣废水可导入终端蒸发冷却器， 以进一步浓缩含渣废水，降低含渣废水温度。终端蒸发冷却器所产生的蒸汽经 冷凝器冷凝后送入分离器，不凝性气体和酸气经真空泵排空，冷凝液依靠位能 排至净化水槽，即省去了冷凝液泵。真空泵可以是水环式真空泵，也可使用蒸 汽喷射泵。蒸汽喷射泵的动力蒸汽可由热水塔提供。
终端蒸发冷却器底部被进一步浓缩的含渣废水依靠位能排至净化器，并由 净化器的液位来形成液封，这样就省去了含渣废水泵。净化器通过静置，依靠 重力实现含渣废水中固体颗粒与水的沉降分离，并加入促进分离的絮凝剂，如 聚丙烯酰胺。浓缩的含渣废水送往过滤系统，净化水由净化器顶部溢出，进入 净化水槽，加入常规的分散剂如含磺酸基团的多元共聚物，以延缓净化水沉降 结垢，并由泵送往热水塔循环使用。
由于煤气初步净化系统可产生多股不同类型的含渣废水，最好将其分别导 入热水塔。
按照本发明，可以设置多个热水塔，含渣废水减压后导入第一热水塔，直 接与从第二热水塔来的净化水接触换热，然后含渣废水再进一步减压后导入第 二热水塔，进一步降温并汽化，并直接与从第三热水塔来的净化水接触换热， 使从第三热水塔来的净化水得到升温，而含渣废水则被进一步降温、固含量进 一步增大。
以此类推，可以设置多个热水塔，最多可设有6个热水塔。含渣废水依次 通过多个热水塔，净化水相反次序通过，使含渣废水逐步减压、降温、固含量 增大，而循环净化水被逐步提高温度，从而使热量得到最大限度的回收。
随着热水塔的塔数增加，热回收更趋充分和合理，但设备投资增加，这存 在优选问题。
按照本发明，含渣废水在多个热水塔之间的降温幅度为80～180℃。
在本发明优选的方案中：
如采用一个热水塔，其操作温度为100～220℃，热水塔部分蒸汽可导入外 供水除氧器，提供除氧器除氧所需要的热量。
如采用两个热水塔，则第一热水塔的操作温度为120～220℃，第二热水塔 的操作温度为100～180℃。第一热水塔部分蒸汽可导入除氧水换热器，加热除 氧水，然后进入第一分离器，分离出的酸气和不凝性气体去火炬，冷凝液送至 第二热水塔，加热后的除氧水可送往煤气初步净化系统使用。第二热水塔的部 分蒸汽可导入外供水除氧器，提供除氧器除氧所需要的热量。
如采用三个热水塔，则第一热水塔的操作温度为140～220℃，第二热水塔 的操作温度为120～180℃，第三热水塔的操作温度为100～160℃。
按照本发明，最后一个热水塔送出的含渣废水可导入终端蒸发冷却器，以 进一步浓缩含渣废水，降低含渣废水温度。终端蒸发冷却器所产生的蒸汽经冷 凝器冷凝后送入第二分离器，不凝性气体和酸气经真空泵排空，冷凝液依靠位 能排至净化水槽。
终端蒸发冷却器底部被进一步浓缩的含渣废水依靠位能排至净化器，净化 水由净化器顶部溢出，进入净化水槽。
可采用惰性气气提含渣废水，如氮气气提，使之降温、增浓，以代替终端 蒸发冷却。
热水塔、终端蒸发冷却器的底部通过环形加水器加少量水，破坏灰渣架桥。
本发明方法的优点是：采用热水塔，舍去了闪蒸器和间接换热器，流程简 洁，循环净化水温度水平高，热回收效率高，消除了间接换热器内净化水造成 的结垢。
