申请日 2020.09.09
公开（公告）日 2021.01.15
IPC分类号 C10J3/48; C10J3/50; F23G7/04
摘要
本发明涉及一种粉煤气化装置及其掺烧有机废水的工艺方法，其中粉煤气化装置包括气化炉，所述气化炉上设有能够安装点火烧嘴的接口，其特征在于，所述粉煤气化装置还包括废水喷嘴，所述废水喷嘴也能够安装到接口上。该接口原本的功能是用于安装点火烧嘴，现在用于安装废水喷嘴，无需对气化炉进行改造，无需在气化炉上设置专门的废液进口，如此充分利用气化炉原有的接口，与新增的废水喷嘴结合以将废水雾化处理。
权利要求书
1.一种粉煤气化装置，包括气化炉，所述气化炉上设有能够安装点火烧嘴的接口，其特征在于，所述粉煤气化装置还包括废水喷嘴(1)，所述废水喷嘴(1)也能够安装到前述接口上。
2.根据权利要求1所述的粉煤气化装置，其特征在于：所述粉煤气化装置还包括
废水缓冲罐(2)，具有相连通的第一入口(21)、第二入口(22)和出口(23)，第一入口(21)用于供有机废水进入废水缓冲罐(2)中；
送液管路(3)，一端与废水缓冲罐(2)的出口(23)相连通，另一端分为回流支路(31)和送液支路(32)，送液支路(32)和废水喷嘴(1)相连通，回流支路(31)和废水缓冲罐(2)的第二入口(22)相连通，回流支路(31)上设有第一切断阀(41)和压力调节阀(42)，送液支路(32)上设有第二切断阀(43)；
换热器(5)，设于送液管路(3)上；
增压泵(6)，设于送液管路(3)上，并位于废水缓冲罐(2)和换热器(5)之间。
3.根据权利要求2所述的粉煤气化装置，其特征在于：所述送液支路(32)上还设有流量调节阀(44)。
4.根据权利要求3所述的粉煤气化装置，其特征在于：所述送液支路(32)上还设有止回阀(45)，所述止回阀(45)邻近废水喷嘴(1)，且沿废水自废水缓冲罐(2)流入废水喷嘴(1)的流向，所述止回阀(45)位于流量调节阀(44)的上游。
5.根据权利要求4所述的粉煤气化装置，其特征在于：还包括用于输送氮气的进气管路，所述进气管路和送液支路(32)相连通，且进气管路和送液支路(32)的相接处邻近废水喷嘴(1)，所述进气管路上设有吹扫阀门。
6.根据权利要求5所述的粉煤气化装置，其特征在于：所述进气管路分为第一支路(71)和第二支路(72)，沿废水的流动方向，所述第一支路(71)与送液支路(32)的相接处位于止回阀(45)的上游，所述第二支路(72)与送液支路(32)的相接处位于止回阀(45)的下游，所述吹扫阀门包括位于所述第一支路(71)上的第一吹扫阀门(711)以及位于第二支路(72)上的第二吹扫阀门(721)。
7.根据权利要求5所述的粉煤气化装置，其特征在于：所述废水喷嘴(1)中设有供废水流过的废水通道以及用于为废水降温的冷却水通道。
8.根据权利要求2所述的粉煤气化装置，其特征在于：所述送液管路(3)上还设有位于所述增压泵(6)和换热器(5)之间的过滤器(8)。
9.根据权利要求2所述的粉煤气化装置，其特征在于：所述送液管路(3)上还设有第三切断阀(46)。
10.根据权利要求7所述的粉煤气化装置掺烧有机废水的工艺方法，其特征在于，包括开车前、开车时、停车时三个步骤：
开车前：第一切断阀(41)、第二切断阀(43)、止回阀(45)、压力调节阀(42)、流量调节阀(44)、吹扫阀门均处于关闭状态，冷却水通道处于被阻断的状态；
开车时包括如下步骤：
(1)使冷却水通道处于连通状态；
(2)进气管路中通入氮气，且打开吹扫阀门对送液支路(32)进行吹扫；
(3)启动增压泵(6)，打开压力调节阀(42)和第一切断阀(41)，调节增压泵(6)的出口压力比气化炉中的压力高0.5MPag以上；
(4)启动换热器(5)，控制换热器(5)中废水温度为180～190℃；
(5)待废水压力、温度稳定后，打开第二切断阀(43)、流量调节阀(44)将废水送入废水喷嘴(1)；
(6)关闭吹扫阀门，停止氮气吹扫。
停车时包括如下步骤：
(a)：打开吹扫阀门，开始氮气吹扫；
(b)：关闭第二切断阀(43)和流量调节阀(44)，停止向废水喷嘴(1)中进料，用压力调节阀(42)控制增压泵(6)出口为比气化炉中压力高0.2～0.3MPag，废水经过回流支路(31)循环回废水缓冲罐(2)；
(c)：关闭换热器(5)，待换热器(5)中废水温度降低到50℃以下，关闭增压泵(6)；
(d)：关闭压力调节阀(42)和第一切断阀(41)；
(e)：待吹扫完毕，关闭吹扫阀门；
(f)：阻断冷却水通道。
说明书
一种粉煤气化装置及其掺烧有机废水的工艺方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种粉煤气化装置及其掺烧有机废水的工艺方法。
背景技术
近年来，随着石油化工行业的迅速发展，在生产各类产品的同时会产生大量的有机废水，废水中不仅有机物浓度高，部分废水还含有有毒有害物质，处理难度大、处理成本高。随着新环境保护法的实施，如何高效处理有机废水成为企业面临的重要课题。
有机废水通常采用生化或焚烧的方式进行处理，生化处理方式中有机废水中的有毒有害物质易造成生化菌失活，需配套建设物理以及化学预处理装置方能确保生化处理效率，且生化处理方式仅适用于处理低浓度有机废水。
焚烧处理是指在焚烧炉的燃烧室内，通过可控高温化学反应破坏废水中各种有害物质的分子结构，将废水中的有机物氧化成CO、H2O等无害物质，适用于处理高浓度有机废水。如己内酰胺、双乙苯胺、造纸废水等有机废液不能直接外排，处理工艺一般采用将有机废液喷淋到粉煤上在焚烧炉的燃烧室中燃烧。废水焚烧炉一般以低硫柴油等清洁燃料为点火助燃剂，所产生的尾气主要成分为蒸汽、烟尘、SO2、NO2等，为确保尾气达标排放，需配套建设急冷、脱硫、脱硝等附属装置，投资大、运行成本高是制约焚烧处理有机废水技术推广应用的主要因素。
针对上述焚烧处理的方式，粉煤气流床气化技术的核心气化炉反应室出口温度一般在1400～1600℃，在此高温下，有机物将分解燃烧为无机气体。气流床气化处理废液中的有机物有先天优势，同时废液中的有机物等有害物质在气化炉内能发生气化反应，生成合成气。
如专利号为CN201710378278.6(公告号为CN107189820B)的中国发明专利公开的《一种粉煤掺烧高浓度有机废水复合型气化燃烧器及工艺方法》，工艺方法为粉煤和有机废水由输送管线送到燃烧器，燃烧器的点火枪单独外设进行点火，点火/开工驰放气通道通可燃气体，点火/开工氧气通道通点火氧气助燃，开工氧气与开工驰放气配比点火；外设火焰检测装置，收获火焰信号后自动启动开工程序，开工程序启动后点火/开工驰放气配比燃烧升温至750～850℃、系统压力提高至1.0MPa时启动粉煤进料程序，粉煤进料为单支切向螺旋进料，物料进入指定通道后沿着螺旋片螺旋送到喷射器端部从粉煤通道出口均匀喷射高温燃烧粉煤通道喷出，与粉煤主氧/蒸汽混合高温燃烧；粉煤燃烧系统稳定后即温度达到1300～1500℃，系统压力提高至4.0MPa，启动有机废水进料程序，实际负荷控制粉煤与废水适当比例进行掺烧，同时调整粉煤主氧/蒸汽通道中氧气、蒸汽比率。整个过程中冷却水夹套通道、水冷壁盘管持续通入冷却水。烧嘴喷射器粉煤进料与有机废水进料设置为各自独立的通道，粉煤可以单独喷射也可以与废水同时掺烧喷射燃烧气化，粉煤与有机废水掺烧的质量比15:2。
该专利虽可实现处理有机废水的目的，但其应用场合是其对应的气化炉，需要设置专门的废液进口，如此不同技术的气化炉均需设置专门的废液进口，相互之间不能直接应用。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种无需专门设置废水进口的粉煤气化装置。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能够稳定可靠的将废水送入废水喷嘴中的上述粉煤气化装置掺烧有机废水的工艺方法。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种粉煤气化装置，包括气化炉，所述气化炉上设有能够安装点火烧嘴的接口，其特征在于，所述粉煤气化装置还包括废水喷嘴，所述废水喷嘴也能够安装到接口上。
为了使得废水能稳定可靠的送入废水喷嘴中，所述粉煤气化装置还包括
废水缓冲罐，具有相连通的第一入口、第二入口和出口，第一入口用于供有机废水进入废水缓冲罐中；
送液管路，一端与废水缓冲罐的出口相连通，另一端分为回流支路和送液支路，送液支路和废水喷嘴相连通，回流支路和废水缓冲罐的第二入口相连通，回流支路上设有第一切断阀和压力调节阀，送液支路上设有第二切断阀；
换热器，设于送液管路上；
增压泵，设于送液管路上，并位于废水缓冲罐和换热器之间。这样通过设置回流支路，并设置压力调节阀、换热器等，废水先在回流支路中循环、使得废水压力等参数稳定后，再送入废水喷嘴中，也保证了废水进入气化炉后能稳定可靠的工作。
为了使得废水流量稳定的送入到废水喷嘴中，并且进入废水喷嘴中后能够雾化，所述送液支路上还设有流量调节阀。
优选地，所述送液支路上还设有止回阀，所述止回阀邻近废水喷嘴，且沿废水自废水缓冲罐流入废水喷嘴的流向，所述止回阀位于流量调节阀的上游。
为了防止废水喷嘴以及管路中有杂质，该粉煤气化装置还包括用于输送氮气的进气管路，所述进气管路和送液支路相连通，且进气管路和送液支路的相接处邻近废水喷嘴，所述进气管路上设有吹扫阀门。
优选地，所述进气管路分为第一支路和第二支路，沿废水的流动方向，所述第一支路与送液支路的相接处位于止回阀的上游，所述第二支路与送液支路的相接处位于止回阀的下游，所述吹扫阀门包括位于所述第一支路上的第一吹扫阀门以及位于第二支路上的第二吹扫阀门。
优选地，所述废水喷嘴中设有供废水流过的废水通道以及用于为废水降温的冷却水通道。冷却水能在开车、停车以及正常运行时保护废水喷嘴。
为了防止废液中的杂质会损坏废水喷嘴，所述送液管路上还设有位于所述增压泵和换热器之间的过滤器。
优选地，所述送液管路上还设有第三切断阀。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：上述粉煤气化装置掺烧有机废水的工艺方法，包括开车前、开车时、停车时三个步骤：
开车前：第一切断阀、第二切断阀、止回阀、压力调节阀、流量调节阀、吹扫阀门均处于关闭状态，冷却水通道处于被阻断的状态；
开车时包括如下步骤：
(1)使冷却水通道处于连通状态；
(2)进气管路中通入氮气，且打开吹扫阀门对废水喷嘴以及送液支路进行吹扫；
(3)启动增压泵，打开压力调节阀和第一切断阀，调节增压泵的出口压力比气化炉中的压力高0.5MPag以上；
(4)启动换热器，控制换热器中废水温度为180～190℃；
(5)待废水压力、温度稳定后，打开第二切断阀、流量调节阀将废水送入废水喷嘴，流量调节阀控制废水流量，压力调节阀控制增压泵出口压力比气化炉内压力高0.5MPag以上；
(6)关闭吹扫阀门，停止氮气吹扫。
停车时包括如下步骤：
(a)：打开吹扫阀门，开始氮气吹扫；
(b)：关闭第二切断阀和流量调节阀，停止向废水喷嘴中进料，用压力调节阀控制增压泵出口压力比气化炉中压力高0.2～0.3MPag，废水经过回流支路循环回废水缓冲罐；
(c)：关闭换热器，待换热器中废水温度降低到50℃以下，关闭增压泵；
(d)：关闭压力调节阀和第一切断阀；
(e)：待吹扫完毕，关闭吹扫阀门；
(f)：阻断冷却水通道。
与现有技术相比，本发明的优点：1、目前带有独立点火、开车的气化炉在行业内应用较多，一般采用点火烧嘴、开车烧嘴和工艺烧嘴的组合模式，工艺烧嘴为多个，炉内流场较为特殊，与其它技术的气化炉的烧嘴配置、炉内流场不同，本发明根据这类气化炉不同功能烧嘴独立配置的特点，结合炉内流场特性，将原本用于安装点火烧嘴的接口，现在用于安装废水喷嘴，开车烧嘴实现点火和开车复合功能，工艺烧嘴无需改变，满足粉煤气化和有机废液同时气化的要求，实现气化炉处理有机废液的目的；换言之，该接口原本的功能是用于安装点火烧嘴，现在用于安装废水喷嘴，无需对气化炉进行改造，无需在气化炉上设置专门的废液进口，如此充分利用气化炉原有的接口，与新增的废水喷嘴结合以将废水雾化处理；并且此种利用气化炉原有的烧嘴接口的方式，适应范围广，既可以应用到粉煤加压气化炉，也可以应用到水煤浆气化炉；2、本发明通过在粉煤中掺烧适量有机废水，减少了粉煤气化过程的蒸汽使用量，达到节能降耗目的；高浓度有机废水中碳元素在高温条件参与气化反应生成合成气，实现了有机废水碳元素回收利用，变废为宝，减少环境污染，降低企业环保压力；3、本发明先使废水在回流支路中循环，待废水的压力、流量、温度都稳定后再送入废水喷嘴，这样保证废水能稳定可靠的送入废水喷嘴中，提高了有机废水的工作稳定性。
发明人 （张炜;韩振飞;赵国忠;吴妙奇;亢万忠;李晓黎;戴连平;宋星星;宋怡;严东;张薇;潘怀民;闫晓洋;廖晶慧;）
