申请日2011.09.21
公开(公告)日2012.06.20
IPC分类号F26B23/10; F26B17/12; F23G7/06
摘要
本发明公开一种褐煤提质废水的处理工艺，包括：将褐煤提质过程中产生的高水蒸气含量废气送至燃烧器中进行焚烧，而后随同导热介质送入褐煤提质装置的导热介质入口。本发明一改传统褐煤提质废水在废水产生后进行处理的思路，在废水生成之前就将其中的污染物通过高温焚烧进行无害化处理，从而得到可生产回用的循环水。由于将褐煤提质产生的高水蒸气含量废气送入燃烧器中进行焚烧，因而只需在褐煤提质装置及燃烧器之间设置连接管道，处理过程较为简单，涉及的设备较少，处理成本低。本发明还公开一种褐煤提质系统。
权利要求书
1.一种褐煤提质废水的处理工艺，其特征在于，包括：将褐煤提质过程中 产生的高水蒸气含量废气送至燃烧器中进行焚烧，而后随同导热介质送入褐煤提质 装置的导热介质入口。
2.如权利要求1所述的褐煤提质废水的处理工艺，其特征在于，还包括如下 步骤：对褐煤提质装置的导热介质出口排出的高温烟气进行包括冷凝的处理，将得 到的水回收利用。
3.如权利要求1所述的褐煤提质废水的处理工艺，其特征在于，所述燃烧器 为设置在用于向褐煤提质装置提供导热介质的导热介质供应装置中的燃烧器。
4.如权利要求1所述的褐煤提质废水的处理工艺，其特征在于，对褐煤提质 装置的导热介质出口排出的高温烟气进行余热回收后再进行冷凝或者在余热回收的 同时进行冷凝。
5.如权利要求4所述的褐煤提质废水的处理工艺，其特征在于，对冷凝后得 到的废气再进行包括脱硫、脱硝的无害化处理。
6.如权利要求1所述的褐煤提质废水的处理工艺，其特征在于，在高水蒸气 含量废气送至燃烧器中焚烧前先进行除尘处理。
7.如权利要求1所述的褐煤提质废水的处理工艺，其特征在于，焚烧时的配 风量为可燃物质充分燃烧需氧量的50%～300%。
8.如权利要求1所述的褐煤提质废水的处理工艺，其特征在于，焚烧时的配 风量为可燃物质充分燃烧需氧量的120%。
9.如权利要求1所述的褐煤提质废水的处理工艺，其特征在于，焚烧时的燃 烧温度控制在800℃～1600℃。
10.如权利要求1所述的褐煤提质废水的处理工艺，其特征在于，焚烧时的燃 烧温度控制在900℃～1200℃。
11.一种褐煤提质系统，包括：
褐煤提质装置，设有导热介质进口;
导热介质供应装置，与所述导热介质进口连接，向所述褐煤提质装置输送导热 介质;
其特征在于，所述褐煤提质装置的排气端与所述导热介质供应装置连通，将排 气端排出的高水蒸气含量废气送入至导热介质供应装置中的燃烧器进行焚烧。
12.如权利要求11所述的褐煤提质系统，其特征在于，还包括一回收处理装 置，与褐煤提质装置的导热介质出口导通，对导热介质出口排出的高温烟气进行包 括冷凝的处理。
13.如权利要求12所述的褐煤提质系统，其特征在于，所述回收处理装置对 褐煤提质装置的导热介质出口排出的高温烟气进行余热回收后再进行冷凝处理或者 在余热回收的同时进行冷凝处理。
14.如权利要求13所述的褐煤提质系统，其特征在于，回收处理装置对冷凝 后得到的废气再进行包括脱硫、脱硝的无害化处理。
15.如权利要求12所述的褐煤提质系统，其特征在于，所述回收处理装置包 括依次连接的余热锅炉装置以及烟气脱硫装置，所述余热锅炉装置对高温烟气进行 冷凝，所述烟气脱硫装置对冷凝后的烟气进行气体污染物处理。
16.如权利要求11所述的褐煤提质系统，其特征在于，还包括一除尘装置， 所述除尘装置的进口与所述褐煤提质装置的排气端连接，所述除尘装置的出口与燃 烧器连通，对高水蒸气含量废气在送至燃烧器中焚烧前先进行除尘处理。
17.如权利要求16所述的褐煤提质系统，其特征在于，所述除尘装置为旋风 除尘装置。
18.如权利要求11所述的褐煤提质系统，其特征在于，所述燃烧器包括依次 连通的烧嘴、混风室、燃烧室。
19.如权利要求18所述的褐煤提质系统，其特征在于，所述烧嘴的体积小于 混风室，所述混风室的体积小于燃烧室。
20.如权利要求18所述的褐煤提质系统，其特征在于，所述烧嘴包括主燃料 入口、主燃料助燃风入口、高水蒸气含量废气入口，废气助燃风入口，其中，所述 高水蒸气含量废气入口与所述褐煤提质装置的排气端连通。
21.如权利要求16所述的褐煤提质系统，其特征在于，所述燃烧器包括依次 连通的烧嘴、混风室、燃烧室，所述烧嘴包括主燃料入口、主燃料助燃风入口、高 水蒸气含量废气入口，废气助燃风入口，其中，所述高水蒸气含量废气入口与除尘 装置的出口连接。
22.如权利要求11所述的褐煤提质系统，其特征在于，所述褐煤提质装置包 括外壳、分别设置在外壳两端的进料端、出料端，从外壳中心由内向外设有至少两 级排气通道，所述排气通道与设置在外壳上的排气端导通;在所述外壳位于进料端 与出料端之间的腔体中设有导热机构，所述导热机构在靠近出料端处设有导热介质 进口，在靠近进料端处设有导热介质出口，所述导热机构包括多组间隔分布的导热 单元，所述导热单元包括多个导热管，所述导热管与导热介质进口及导热介质出口 导通，相邻导热管之间沿纵向设有与竖直方向向下倾斜的多个翅片，排气通道旁的 导热管之间设置的翅片，下端部向远离排气通道的方向倾斜，遮挡住排气通道壁面 上开设的排气口。
说明书
一种褐煤提质废水的处理工艺及褐煤提质系统
技术领域
本发明涉及对褐煤提质过程产生的废弃物质进行处理的技术领域，具体来说是 一种成本较低、处理过程简便、处理效果好的褐煤提质废水的处理工艺，以及褐煤 提质系统。
背景技术
褐煤又称柴煤，是煤化程度最低的煤种，约占全球煤炭储量的40%，占中国煤 炭保有储量的13%，储量极为巨大，但由于褐煤水分高(约20%～40%)、热值低、 易风化和自燃，单位能量的运输成本高，不利于长距离输送和贮存，这就制约了褐 煤的应用、发展。因此，近年来人们开始对褐煤进行研究，开发合适的提质处理工 艺。
褐煤在提质热解过程中主要发生以下反应及变化：
1、干燥脱气阶段(常温～约300℃)
褐煤中含湿水分受热蒸发，煤得到干燥，同时有吸附在煤孔隙中的气体脱出。 大约在200℃以上发生脱羧基反应，析出的气体中有大量CO2。该阶段可完成褐煤 的干燥和部分脱氧。有的褐煤在干燥过程由于脱水而引起崩裂，煤颗粒分布小粒度 增多，甚至产生较多的细微煤粉尘。这个阶段产生的主要是水，还有一些CO2、CH4等气体。
2、第一热分解阶段(约300～约600℃)
该阶段为活泼分解阶段，以褐煤大分子的解聚和分解为主要反应，生成并逸出 大量挥发物质。焦油在该阶段生成;煤中可燃成分(CH4、H2、CO、C2～C3)随温 度升高而增多;固体颗粒有可能进一步变小。这个阶段煤的大分子端部含氧化合物 开始分解，生成CO2、水和酚类(主要是高级酚);500℃左右时，煤的大分子芳香 族稠环化合物侧链断裂和分解，生成脂肪烃，同时释放出H2。该阶段以得到焦油和 发热量显著提高的半焦为主要产品。
3、第二热分解阶段(约600～约900℃)
以聚合反应和芳香烃边缘联结的小分子侧链(-CH3)或氢的脱落反应为主。 煤气产量有大幅提高。煤气中H2含量增加较快，其他组分体积含量相对降低。在等 温热解条件下，由于焦油蒸汽在高温下的二次热解作用，油产率随温度提高而减少。 半焦挥发分随温度提高逐渐降低，固定碳含量增加。该阶段以获得较高产量的煤气 和低挥发分、高固定碳含量的半焦为主要产品。
煤炭中还含有少量元素氮和硫。它们还会进行如下的反应：
S+O2→SO2
SO2+3H2→H2S+2H2O
N2+3H2→2NH3
N2+H2O+2CO→2HCN+1.5O2
NH3+C→HCN+H2
CH4+NH3→HCN+3H2
因此，褐煤热解后的产品有褐煤半焦、煤气、水、二氧化碳、酚类(主要是高 级酚)、脂肪烃、氨、氰化氢、吡啶类、喹啉类、硫化氢、二氧化硫和噻吩等。所以 在褐煤的提质处理过程中，不可避免的遇到废水处理的问题，但由于褐煤提质工艺 在世界范围内均为新型工艺，此工艺排放的废水的处理或回用方法至今为止亦属空 白。研究表明，褐煤提质工艺与焦化工艺相近，褐煤提质废水的水质与经过蒸氨与 脱酚处理后的焦化废水水质相近。焦化废水是炼焦、煤气在高温干馏、净化及副产 品回收过程中，产生含有挥发酚、多环芳烃及氧、硫、氮等杂环化合物的一种高 CODcr、高酚值、高氨氮且很难处理的工业有机废水，其中所含的污染物可分为无 机污染物和有机污染物两大类。其中，无机污染物一般以铵盐的形式存在，有机物 除酚类化合物以外，还包括脂肪族化合物、杂环类化合物和多环芳烃等。杂环类化 合物包括二氮杂苯、氮杂联苯、氮杂苊、氮杂蒽、吡啶、喹啉、咔唑、吲哚等;多 环类化合物包括萘、蒽、菲等。焦化废水中有机物(以COD计)含量高，且由于 废水中所含有机物多为芳香族化合物和稠环化合物以及吡啶、喹啉、吲哚等杂环化 合物，其BOD5/COD值低，可生化性差。其中氰化物、芳环、稠环、杂环化合物都 对微生物有毒害作用，有些甚至在废水中的浓度已超过微生物可耐受的极限。
目前，焦化废水的治理主要有以下三种工艺：
(1)延时两段好氧生物脱酚工艺
该工艺基本上由除油池、调节池、浮选池、曝气池、二次沉淀池、混凝沉淀池 和鼓风机等设施构成。普通生化处理设施能将焦化废水中的酚类、氰化物等有效的 去除但由于该技术的局限性，废水中的CODcr、BOD5、氨氮等污染物均难以达标。
(2)生物脱氮工艺
尽管A/O和A2/O生物脱氮工艺在焦化废水处理上得到一定范围的应用，证明 了其工艺技术比较先进可靠，但仍存在着不少问题，如处理构筑物较大、投资高、 运行费用高等，生物脱氮工艺设计的基建投资较普通生化处理增加约30%。
(3)催化湿式氧化工艺
此工艺处理操作费用与(1)所述工艺相当，只是需要耐高温、高压设备，给其 推广应用造成一定困难。
由上可见，即使人们对褐煤提质废水处理时采用上述焦化废水的处理工艺，也 会产生上述各种工艺所带来的问题，况且褐煤提质工艺产生的废水是含有挥发酚、 多环芳烃及氧、硫、氮等杂环化合物的高CODcr、高酚值、高氨氮且很难处理的一 种工业有机废水，所产生的废水更多。
本申请发明人曾研发出这样的褐煤提质废水处理工艺，即采用絮凝沉淀，而后 再用褐煤提质产生的提质褐煤作为吸附剂吸附，最后用活性碳进行吸附，这种工艺 虽然较前述的处理工艺更优，但会产生处理流程长、处理所用设备多、需要大水池 的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种褐煤提质废水的处理工艺，简化处理过程、 降低处理成本。基于此，本发明还提供一种褐煤提质系统。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种褐煤提质废水的处理工艺，包括：将褐煤提质过程中产生的高水蒸气含量 废气送至燃烧器中进行焚烧，而后随同导热介质送入褐煤提质装置的导热介质入口。
优选地，还包括如下步骤：对褐煤提质装置的导热介质出口排出的高温烟气进 行包括冷凝的处理，将得到的水回收利用。
优选地，所述燃烧器为设置在用于向褐煤提质装置提供导热介质的导热介质供 应装置中的燃烧器。
优选地，对褐煤提质装置的导热介质出口排出的高温烟气进行余热回收后再进 行冷凝或者在余热回收的同时进行冷凝。
优选地，对冷凝后得到的废气再进行包括脱硫、脱硝的无害化处理。
优选地，在高水蒸气含量废气送至燃烧器中焚烧前先进行除尘处理。
优选地，焚烧时的配风量为可燃物质充分燃烧需氧量的50%～300%。
优选地，焚烧时的配风量为可燃物质充分燃烧需氧量的120%。
优选地，焚烧时的燃烧温度控制在800℃～1600℃。
优选地，焚烧时的燃烧温度控制在900℃～1200℃。
本发明的一种褐煤提质系统，包括：
褐煤提质装置，设有导热介质进口;
导热介质供应装置，与所述导热介质进口连接，向所述褐煤提质装置输送导热 介质;
所述褐煤提质装置的排气端与所述导热介质供应装置连通，将排气端排出的高 水蒸气含量废气送入至导热介质供应装置中的燃烧器进行焚烧。
优选地，还包括一回收处理装置，与褐煤提质装置的导热介质出口导通，对导 热介质出口排出的高温烟气进行包括冷凝的处理。
优选地，所述回收处理装置对褐煤提质装置的导热介质出口排出的高温烟气进 行余热回收后再进行冷凝处理或者在余热回收的同时进行冷凝处理。
优选地，回收处理装置对冷凝后得到的废气再进行包括脱硫、脱硝的无害化处 理。
优选地，所述回收处理装置包括依次连接的余热锅炉装置以及烟气脱硫装置， 所述余热锅炉装置对高温烟气进行冷凝，所述烟气脱硫装置对冷凝后的烟气进行气 体污染物处理。
优选地，还包括一除尘装置，所述除尘装置的进口与所述褐煤提质装置的排气 端连接，所述除尘装置的出口与燃烧器连通，对高水蒸气含量废气在送至燃烧器中 焚烧前先进行除尘处理。
优选地，所述除尘装置为旋风除尘装置。
优选地，所述燃烧器包括依次连通的烧嘴、混风室、燃烧室。
优选地，所述烧嘴的体积小于混风室，所述混风室的体积小于燃烧室。
优选地，所述烧嘴包括主燃料入口、主燃料助燃风入口、高水蒸气含量废气入 口，废气助燃风入口，其中，所述高水蒸气含量废气入口与所述褐煤提质装置的排 气端连通。
优选地，所述燃烧器包括依次连通的烧嘴、混风室、燃烧室，所述烧嘴包括主 燃料入口、主燃料助燃风入口、高水蒸气含量废气入口，废气助燃风入口，其中， 所述高水蒸气含量废气入口与除尘装置的出口连接。
优选地，所述褐煤提质装置包括外壳、分别设置在外壳两端的进料端、出料端， 从外壳中心由内向外设有至少两级排气通道，所述排气通道与设置在外壳上的排气 端导通;在所述外壳位于进料端与出料端之间的腔体中设有导热机构，所述导热机 构在靠近出料端处设有导热介质进口，在靠近进料端处设有导热介质出口，所述导 热机构包括多组间隔分布的导热单元，所述导热单元包括多个导热管，所述导热管 与导热介质进口及导热介质出口导通，相邻导热管之间沿纵向设有与竖直方向向下 倾斜的多个翅片，排气通道旁的导热管之间设置的翅片，下端部向远离排气通道的 方向倾斜，遮挡住排气通道壁面上开设的排气口。
与现有技术相比，本发明褐煤提质废水的处理工艺，由于将褐煤提质产生的高 水蒸气含量废气全部送入燃烧器中进行焚烧，因而，大大简化处理流程，处理过程 中所用的设备较少，仅仅需要在褐煤提质装置及燃烧器之间设置连接管路;因而相 对于那种先絮凝、再一次吸附、二次吸附的处理工艺，本发明的焚烧法处理废水， 是在“废水”形成之前，就已经对其进行焚烧处理，不仅将可能带来污染的各种有 机污染物深度氧化为无污染的气体，水蒸气随后可冷凝回用，还因为未像其他污水 处理工艺那样将高温水蒸气冷凝为液态水然后将大量的液态水在各处理装置之间输 送、搬运，因此，本发明的处理工艺节约动力、耗材、药剂、人工，这些运行成本 甚为可观。
本发明的褐煤提质系统，采用如上的工艺进行结构设置，使得含在高水蒸气含 量废气中的水蒸气被进一步加热后进入作为褐煤提质所用导热介质的气体中，由于 水蒸气高的比热容，进而增加了单位导热介质所含有的热量，同时由于水蒸气的混 入，使得导热介质与褐煤之间的传热效率增加，这样一来，既增加了总热量，又增 强了热量的传递，使得本发明的褐煤提质系统的处理效果得到极大提升，这些提升 可以体现在单位产品能耗的下降或者单台设备处理量的增加或者产品本身质量的提 升。
