申请日2015.12.10
公开(公告)日2017.08.01
IPC分类号C02F9/10; C10J3/48; C02F101/12; C02F103/18
摘要
在气化系统中，脱盐单元用于处理主要的灰水流。脱盐单元优选为蒸发器。脱盐单元去除氯化物，并且产生具有总溶解固体浓度为100ppm或更低的主要的再循环灰水流。在常规气化系统中，脱盐单元代替灰水沉降器。气化系统以10%或更低的水再循环回路泄料比率运行。
摘要附图
权利要求书
1.一种处理气化设备中的水的方法，所述方法包括下述步骤：使在所述气化设备的主要水再循环回路中的合成气洗涤器泄料或骤冷水泄料或两者脱盐，并且将经脱盐的水再循环到所述气化设备的合成气洗涤器或气化器骤冷水流。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述骤冷水泄料的至少一半是脱盐的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述合成气洗涤器泄料的至少一半是脱盐的。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，再循环到所述合成气洗涤器或所述气化器骤冷水流的所述经脱盐的水具有小于10ppm的氯化物浓度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，再循环到所述合成气洗涤器或所述气化器的所述经脱盐的水具有100ppm或更低的总溶解固体浓度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述气化设备中产生的80%或更多的黑水是脱盐的。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱盐在热蒸发器中发生。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热蒸发器用接种的浆料运行。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热蒸发器用硫酸钙浆料运行。
10.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括在所述脱盐步骤之前的烟灰去除步骤，其中所述烟灰去除步骤包括加入聚合物絮凝剂。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调节对所述脱盐步骤的给水以促进硫酸钙晶体形成。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述脱盐步骤的给水包括气化器骤冷水泄料。
13.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括向所述脱盐步骤中加入钠的步骤。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气化器是气流床气化器。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气化器被供给煤。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气化器被供给煤浆。
17.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括在所述脱盐步骤期间形成甲酸铵。
18.一种气化系统，所述气化系统具有：
主要水再循环回路，其中水来自于气化器或合成气洗涤器或两者，并且返回到所述气化器骤冷水入口或合成气洗涤器或两者;以及，
在所述主要水再循环回路中的脱盐单元。
19.根据权利要求18所述的气化系统，其特征在于，所述脱盐单元包括热蒸发器。
20.根据权利要求18所述的气化系统，其特征在于，所述气化器是气流床气化器。
21.根据权利要求20所述的气化系统，其特征在于，所述气化器接收煤，优选煤浆。
22.根据权利要求18所述的气化系统，其特征在于，所述脱盐单元接收气化器骤冷水泄料。
23.根据权利要求18所述的气化系统，其特征在于，来自所述主要水再循环回路的至少大部分泄料通过所述脱盐单元去除。
说明书
具有水处理和再利用的气化系统
技术领域
本申请涉及气化系统中的水处理和再利用。
背景技术
在典型的气化过程中，将原料例如煤粉碎并且进料到气化器的反应区。气流床气化系统(entrained flow gasification system)可进料作为干粉或与水混合以形成浆料的经粉碎的原料。其他气化系统如固定床或流化床系统通常进料作为干粉的经粉碎的原料。在反应区中，原料用亚化学计量(sub-stoichiometric)的量的氧进行加热。反应产生合成气(合成气主要由一氧化碳和氢构成)，以及炉渣、烟灰和各种污染物。在典型的气化反应器中，反应产物进入反应器的骤冷区(quenching zone)，它们在其中与水接触。反应器产生骤冷水泄料流和合成气。合成气连同一些污染物一起从气化器流动到合成气洗涤器。在合成气洗涤器中，合成气与洗涤水接触。洗涤水夹带合成气中的微细固体和挥发物。合成气洗涤器产生产物合成气和合成气洗涤器泄料流。
一些水可从一个或多个闪蒸容器中的合成气洗涤器泄料中回收。合成气洗涤器泄料的至少一部分，例如闪蒸容器底部物质，被视为黑水。在使用水骤冷气化反应器的系统中，可将一些未气化的原料连同一些水一起从骤冷水泄料中提取以携带固体。骤冷水泄料的至少一部分也被视为黑水。黑水通常在沉降器中处理以产生流出物，其可称为灰水。灰水的一部分被返回到合成气洗涤器或气化器，从而形成主要水再循环回路。灰水的另一部分作为灰水泄料流从系统中去除，并且用补充水替换，以防止一种或多种污染物在主要水再循环回路中的过度浓缩。
灰水泄料流含有各种污染物，并且必须在其被排出、储存在盐水池或深井处置之前进行处理，或者被加工以产生零液体排出。一些典型的处理包括氨汽提、有机物的生物去除和固-液分离，例如纳米过滤或反渗透。任选地，这些处理步骤中的一个或多个可产生经处理的水，其可被返回到在一个或多个补充水再循环回路中的气化器或合成气洗涤器。可处理沉降器底部物质，这可回收在补充水再循环回路中的更多的水，或者沉降器底部物质可作为原料返回到气化器，或两者。
发明内容
本申请描述了在主要水再循环回路中具有脱盐步骤的气化系统和方法。在将经处理的水再循环到合成气洗涤器或气化器或两者之前，处理黑水以去除任选在其他污染物中的氯化物和其他溶解的固体。在主要水再循环回路中的脱盐步骤继续的水的总溶解固体优选为100ppm或更少。在主要水再循环回路中的脱盐步骤继续的水的氯化物浓度优选为10ppm或更少。在一个例子中，脱盐步骤由热蒸发器提供。
a)基本上全部(例如至少80%)的黑水，或b)大部分(至少50%)的骤冷水泄料或c)大部分(至少50%)的合成气洗涤器泄料中的一种或多种在具有热蒸发器或其他脱盐单元的主要水再循环回路中进行处理。经脱盐的水，如来自蒸发器的冷凝液，继续在主要水再循环回路中。在脱盐单元中处理的水优选包括骤冷水泄料。
蒸发器或其他脱盐单元任选是用于溶解的固体的主要黑水处理单元。在这个意义上，脱盐单元可被视为替换常规气化系统中的黑水沉降器的方面，允许将沉降器(或其他固-液分离装置)设计成主要运行用于烟灰去除。任选地，脱盐单元还可允许将常规气化系统中的一个或多个闪蒸容器省略。与沉降器相比，蒸发器的建造和运行更为昂贵。可能是出于这个原因，蒸发器在之前仅考虑处理灰水泄料。即使来自灰水泄料处理的一些水可返回到气化系统，灰水泄料处理系统通常也不被视为气化系统的主要水再循环回路的部分。在一个实施例中，脱盐单元处理气化系统内的黑水。
在一种方法中，从在气化系统中的再循环水中去除氯化物。例如，可在来自脱盐单元的泄料流中去除氯化物。可选择氯化物去除比率，以维持从气化系统中的气化器骤冷和/或洗涤器再循环的水中所选择的平衡氯化物水平。所选择的平衡氯化物浓度可为500ppm或更低，例如在150至200或300ppm的范围内。平衡氯化物浓度可在系统的设计中加以选择，或者可在与脱盐单元相关的控制器或控制过程中被选择为设定值或其他值。
当将蒸发器添加到主要水再循环回路中时，主要水再循环回路泄料比率降低。尽管泄料比率降低，但水回路中的平衡氯化物浓度也降低，因为蒸发器产生具有高浓度的溶解固体的泄料盐水。主要水再循环回路中降低的氯化物浓度可降低气化系统中的结垢(scaling)和腐蚀，并且降低合成气露点。补充水的需要以及处理水再循环回路泄料的成本两者均降低。在一个实施例中，相对于仅具有沉降器的比较系统，气化系统补充水的需求降低超过25%。
在本申请中描述的气化系统以10%或更少的黑水的主要水再循环回路泄料比率运行。然而，在主要黑水处理流中，通过使用脱盐单元，例如热蒸发器，将主要水再循环回路中的总溶解固体(TDS)浓度维持在100ppm或更低。再循环到气化反应器用于骤冷水或合成气洗涤器或两者的水的至少三分之一，但任选全部(例如80%或更多)的水，具有100ppm或更低的TDS浓度，或者10ppm或更低的氯化物浓度，或两者。
