一種含有固體顆粒的酸性黑水處理系統的製作方法
2023-06-24 07:25:06 1
本實用新型涉及一種乾粉氣化領域的黑水處理系統,具體的說是一種含有固體顆粒的酸性黑水處理系統。
背景技術:
煤炭是一種非常重要的化石能源,對國民經濟的發展意義重大。氣流床氣化是利用煤炭資源的一種形式,常見的氣流床氣化技術主要有GSP、科林爐、Shell下行水激冷、多噴嘴水煤漿等。氣流床氣化工藝使用幹煤粉或水煤漿為原料,在氣化爐反應室內與氣化劑進行劇烈反應並生成高溫合成氣,主要產物有一氧化碳、氫氣、二氧化碳、硫化氫等,氣化爐產生的高溫合成氣進行降溫冷卻、洗滌淨化處理後送下遊工序。
對於氣化室產生的粗合成氣,其溫度可達1400~1600℃,同時含有大量的灰渣。常見的處理辦法之一是使用大量的水噴淋冷卻,對高溫合成氣進行降溫、洗滌,降低合成氣中的含塵量,該工藝過程中往往產生大量的洗滌黑水,需配置相應的黑水處理系統對黑水進行處理,脫除其中溶解的酸性氣體,同時儘可能多回收利用其中的熱量和水。
目前,這類酸性黑水的處理方法通常是採用多級閃蒸降壓,脫除酸性氣體的同時,用閃蒸氣加熱系統循環工藝灰水回收熱能。由於真空閃蒸對應的閃蒸氣溫度為50~80℃,很難再回收利用,只能採用循環冷卻水將閃蒸氣冷卻為水再回收利用,因此造成了能量的浪費。通過多級閃蒸脫除酸性氣並降溫的含固黑水再採用澄清分離的方法分離固體,澄清水回用,這種方法適用於高壓煤炭氣化系統,壓力高(4.0~8.7MPaG)、溫度高(220~290℃)的酸性黑水能有效回收熱能;而對於低壓的酸性黑水而言,由於其溫度較低(約為110~200℃),採用多級閃蒸和閃蒸氣加熱系統循環工藝灰水的方法,由於工藝水本身溫度較低,傳熱溫度差小,導致熱回收效率低下、且耗費大量循環冷卻水,效果不佳。
技術實現要素:
本實用新型的目的是為了解決上述技術問題,提供一種系統簡單、可以減少循環冷卻水用量、降低澄清系統負荷、提高能量利用效率、對環境友好的一種含有固體顆粒的酸性黑水處理系統。
技術方案包括依次連接的緩衝罐、液體過濾器、汽提塔、和旋流設備,其中,所述旋流設備溢流液體出口經回用水儲罐與煤炭氣化系統連接。
所述旋流設備的含固液體出口經冷卻設備、減壓緩衝罐與澄清槽連接,所述澄清槽的澄清液出口與循環水罐連接。
所述冷卻設備包括一級換熱器和二級換熱器,所述旋流設備的含固液體出口依次經一級換熱器和二級換熱器與減壓緩衝罐連接。
所述循環水罐經一級換熱器與煤氣洗滌系統連接。
所述緩衝罐的含固液體出口和液體過濾器的衝洗水出口也與旋流設備連接。
針對背景技術中存在的問題,發明人對現有的酸性黑水處理系統進行了改進,不採用常規的多級閃蒸,不進行降壓,而是先用液體過濾器脫除大顆粒固體以防止固體顆粒在設備中造成堵塞,然後採用汽提塔將脫除黑水中溶解的CO2,SO2,H2S等大部分酸性氣體,然後通過旋流設備(如水力旋流器)進一步實現固液分離,頂部的溢流出的溢流液體可以直接回用於煤氣洗滌系統,該部分液體未經減壓降溫,直接回送,與現有的多級閃蒸和閃蒸氣加熱系統循環工藝灰水的方法相比,一方面大幅減少了循環冷卻水量,另一方面,使這種酸性黑水的低壓低溫熱能得到有效回收,降壓小、節能降耗,對環境友好。
進一步的,旋流設備底部的流出的含固液體仍保持相應溫度和壓力,可先經一級換熱器回收熱能,再經二級換熱器進一步冷卻,再經緩衝罐降至常壓後送入澄清槽進一步進行固液分離,澄清槽上部澄清液進入循環水罐。
進一步的,一級換熱器中用於回收熱能的換熱介質來自所述循環水罐中的澄清液,換熱後的澄清液也回送煤氣洗滌系統回用,整個工藝中僅在二級換熱器中引入循環冷卻水,絕大部分的酸性黑水均得到回收利用,大大降低了循環冷卻水的循環量。
有益效果:
本實用新型特別適用於低壓煤炭氣化系統產生的酸性黑水的處理,能高效回收熱量和壓力,提高能量的利用率,較原有同樣壓力下的黑水處理工藝相比,能量利用效率可提高35%,循環冷卻水用量可減少35%。本實用新型系統簡單、運行成本和設備投資低、安全可靠性高。
附圖說明
圖1為本實用新型的系統圖。
1-緩衝罐、2-液體過濾器、3-汽提塔、4-水力旋流器、5-回用水儲罐、6-回用水泵、7-一級換熱器、8-二級換熱器、9-減壓緩衝罐、10-澄清槽、11-循環水罐、12-循環水泵。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型進一步解釋說明:
參見附圖,緩衝罐1、液體過濾器2、汽提塔3和水力旋流器4依次連接,其中,所述減壓緩衝罐4的溢流液體出口經回用水儲罐5與煤氣洗滌系統連接(圖中未標出,顯示為「回用」),含固液體出口經一級換熱器7、二級換熱器8、減壓緩衝罐9與澄清槽10連接,所述澄清槽10的澄清液出口與循環水罐12連接,所述循環水罐經一級換熱器7與煤氣洗滌系統連接(圖中未標出,顯示為「回用」)。所述緩衝罐1的含固液體出口和液體過濾器2的衝洗水出口也與水力旋流器4連接。
工藝過程:
酸性黑水(溫度為110~200℃,壓力為0.3~2.5MPag,含有固含量低於2.8wt%的固體顆粒,100~2000ppm的CO2,SO2,H2S等酸性氣體)進入緩衝罐1進行初步的沉降,再經液體過濾器2進行的過濾處理,初步沉降、過濾的目的在於防止固體顆粒在後續設備中造成堵塞。過濾後的濾液(含固量低於1.6wt%)進入汽提塔3汽提(汽提介質為蒸汽或惰性氣體),脫除黑水中溶解的CO2,SO2,H2S等酸性氣體,汽提塔3產生的酸性氣體進入後處理工序,如變換工序或熱電站等。汽提後的液體進入水力旋流器4,經過水力旋流作用進一步實現固液分離,水力旋流器4上部溢流(溫度為110~200℃,壓力為0.2~2.4MPag,酸性氣體含量為20ppm以下,固含量降至0.1wt%以下)進入回用水儲罐5中存儲備用,最後經回用水泵6送至煤氣洗滌系統回用。水力旋流器4底部的含固液體經過兩級換熱器進行冷卻處理,一級換熱器7採用循環工藝灰水進行換熱,可以回收部分熱量,二級換熱器8採用循環冷卻水作為冷卻介質,在液體降溫至50℃以下後進入減壓緩衝罐9減壓,隨後進入澄清槽10進行澄清處理,澄清槽上部澄清液經溢流進入循環水罐11備用,下部的泥漿則進行過濾處理,循環水罐11的澄清液通過循環水泵12進入一級換熱器7進行間接換熱後再回送煤炭氣化系統回用可以減少熱量的損耗,提高熱量的利用效率。
所述緩衝罐1底部的含固液體、液體過濾器2的衝洗水也一併送入水力旋流器4進行離心分離。
本實用新型中使用水力旋流器4對黑水進行分離處理,使固含量較低的黑水直接回用,而不需要使用換熱器進行降溫,從而使循環冷卻水的用量減少35%左右,同時也降低了澄清系統的處理負荷,同時由於黑水中的一部分熱量經過回收利用,也提高了能量的利用效率,具有較好的操作性和經濟性。