黑水處理系統的製作方法
2023-12-04 16:12:51
專利名稱：黑水處理系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種水處理系統，具體涉及一種煤化工行業中使用的黑水處理系統。
背景技術：
目前，在煤化工行業的生產過程中，會產生大量的黑水，為了節約水資源，一般將該黑水經過黑水處理系統處理後回收利用。在黑水回收利用過程中，一般要利用到高壓閃蒸罐、真空閃蒸罐、灰水沉澱池、脫氣槽等。其黑水處理過程為先將黑水通入高壓閃蒸罐中進行閃蒸，閃蒸汽從高壓閃蒸罐的頂部排出通過冷卻器冷凝後進入灰水槽中，而高壓閃蒸罐中沒有形成閃蒸汽的渣水通過高壓閃蒸罐的底部出口排入真空閃蒸罐中；在真空閃蒸罐中形成的閃蒸汽從真空閃蒸罐頂部排出通過冷卻器冷凝後進入灰水槽中，而真空閃蒸罐中的渣水從真空閃蒸罐底部排入灰水沉澱池中進行沉澱，沉澱後的清水通過溢流儲存在灰水槽中。在利用灰水槽中的灰水時，其操作方法為將灰水槽中的水通過泵抽入脫氣槽中， 同時，往脫氣槽中通入蒸汽將灰水加熱和脫氧，加熱後的灰水從脫氣槽底部進入煤化工生產環節，從而使得煤化工生產過程中的水資源得到反覆利用。在脫氣槽中，灰水中的不凝氣 (氧氣等)和沒有冷凝的蒸汽從脫氣槽頂部排出。另外，來自變換工段最終分離器的冷凝水中含有一定的二氧化碳等酸性氣體，為了回收該冷凝水，需要脫除該冷凝水中的酸性氣體。現有的方法是將該冷凝水通入到氣提塔中，然後往氣提塔中通入低壓蒸汽和氮氣，使冷凝水中的酸性氣體脫除從氣提塔上部排氣口排出，而脫除了酸性氣體的水則從氣提塔下部排出進行再利用。但該方法會消耗大量的低壓蒸汽。現有技術中主要存在以下幾個方面的問題1、在黑水處理過程中，高壓閃蒸罐中與真空閃蒸罐中產生的閃蒸汽均需要通過冷卻器使用冷卻介質進行冷凝，需要耗費大量的冷卻水，而冷卻水在冷卻閃蒸汽的同時，其自身溫度升高，還需要對其進行強制冷卻，以循環利用。因此，冷卻水帶走了閃蒸汽中大量的熱量且該部分熱量沒有得到有效利用；同時，高壓閃蒸罐中排出的閃蒸汽由於含有灰分，導致冷卻器容易被閃蒸汽中的灰分堵塞，縮短了冷卻器的工作周期，降低了換熱效率。2、在利用灰水沉澱池中的灰水時，脫氣槽中需要通入大量的蒸汽(約20t/h)對灰水進行加熱和脫氣處理，通入的蒸汽需要耗費大量的能源。3、脫氣槽頂部排出的氣體中，除了含有不凝氣外，還含有部分沒有冷凝下來的蒸汽，導致該部分蒸汽排出而使熱能沒有得到充分利用。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種可降低能量消耗的黑水處理系統。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是黑水處理系統，包括高壓閃蒸罐、真空閃蒸罐、脫氣槽、灰水進入管道，在高壓閃蒸罐上設置有閃蒸汽排出管道，所述高壓閃蒸罐與真空閃蒸罐之間連接有管道，在真空閃蒸罐上設置有排汽管與渣水排出管道，脫氣槽上設置有進汽口、不凝氣排出管與熱水排出管，所述排汽管連接有冷凝塔，灰水進入管道與冷凝塔相連通，在冷凝塔上設置有排氣口且在冷凝塔上連接有預加熱灰水管路，所述預加熱灰水管路連通脫氣槽，在預加熱灰水管路上設置有升壓泵。
進一步的是，在冷凝塔上的排氣口處設置有混合氣排汽管，該混合氣排汽管的出口端連接有表冷器，所述表冷器具有不凝氣排出管道與冷凝水回收管道，所述冷凝水回收管道與冷凝塔相通。
進一步的是，在排汽管與表冷器之間設置有閃蒸汽冷凝輸送管路。
進一步的是，冷凝塔上連通有補水管路。
進一步的是，所述高壓閃蒸罐上設置的閃蒸汽排出管道連接脫氣槽的進汽口。
進一步的是，在冷凝塔的內腔中設置有隔板將冷凝塔的內腔分隔為清水區與汙水澄清區，排汽管的入口與汙水澄清區相通，預加熱灰水管路包括清水排出管路與汙水排出管路，升壓泵設置在清水排出管路上，所述汙水排出管路與汙水澄清區相通，清水排出管路的一端與清水區相通，另一端與脫氣槽相通。
進一步的是，所述隔板為環形隔板形成筒狀結構，該筒狀結構內為清水區，筒狀結構外為汙水澄清區。
進一步的是，所述不凝氣排出管連接有氣提塔，在氣提塔上設置有冷凝水入口管道、冷凝水回收管道、氮氣入口管道與排氣管道。
進一步的是，所述冷凝水回收管道與脫氣槽相連通。
進一步的是，還包括蒸汽補充管道，所述蒸汽補充管道的一端與氣提塔相通，另一端與脫氣槽相通，蒸汽補充管道上連接有外來蒸汽管道，在蒸汽補充管道上設置有調節閥。
本發明的有益效果是既可以對真空閃蒸罐中產生的閃蒸汽熱量進行充分利用， 又能使灰水得到預加熱與預脫氧，從而在進入脫氣槽後，又可節約通入脫氣槽中的蒸汽量， 也就是說，在進入脫氣槽中的蒸汽熱量相同的情況下，可更利於提高脫氣槽中灰水的溫度， 利於脫除灰水中的氧氣和不凝氣，尤其適合在煤化工行業中推廣應用。
圖1為本發明的系統結構圖2為真空閃蒸罐的結構示意圖。
圖中標記為高壓閃蒸罐1、真空閃蒸罐2、脫氣槽3、灰水進入管道4、管道5、排汽管6、渣水排出管道7、閃蒸汽排出管道8、冷凝塔9、升壓泵10、清水排出管路11、混合氣排汽管12、表冷器13、冷凝水回收管道14、不凝氣排出管道15、氣提塔16、補水管路17、不凝氣排出管18、熱水排出管19、隔板20、清水區21、汙水澄清區22、汙水排出管路23、冷凝水入口管道對、冷凝水回收管道25、氮氣入口管道沈、排氣管道27、蒸汽補充管道觀、外來蒸汽管道四、調節閥30、閃蒸汽冷凝輸送管路31。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
如圖1所示，本發明的黑水處理系統，包括高壓閃蒸罐1、真空閃蒸罐2、脫氣槽3、灰水進入管道4，在高壓閃蒸罐1上設置有閃蒸汽排出管道8，所述高壓閃蒸罐1與真空閃蒸罐2之間連接有管道5，在真空閃蒸罐2上設置有排汽管6與渣水排出管道7，脫氣槽3上設置有進汽口、不凝氣排出管18與熱水排出管19，所述排汽管6連接有冷凝塔9，灰水進入管道4與冷凝塔9相連通，在冷凝塔9上設置有排氣口且在冷凝塔9上連接有預加熱灰水管路，所述預加熱灰水管路連通脫氣槽3，在預加熱灰水管路上設置有升壓泵10。工作時， 高壓閃蒸罐1中產生的閃蒸汽從閃蒸汽排出管道8排出，沒有形成閃蒸汽的渣水從管道5 排至真空閃蒸罐2進行真空閃蒸，產生的閃蒸汽經排汽管6排至冷凝塔9中，真空閃蒸罐2 中的渣水則從渣水排出管道7排至灰水沉澱池中進行沉澱，沉澱後的清水通過溢流儲存在灰水槽中。同時，灰水槽中的灰水經灰水進入管道4進入到冷凝塔9中，使得閃蒸汽與灰水在冷凝塔9中進行熱交換，此時，閃蒸汽首先對灰水進行預加熱與預脫氧，而閃蒸汽則被灰水冷凝，並使得冷凝水和預加熱後的灰水在升壓泵10的作用下從預加熱灰水管路進入到脫氣槽3中，而在熱交換過程中，閃蒸汽中的不凝氣以及灰水預脫氧的氧氣從冷凝塔9的排氣口排出。在該過程中，沒有採用大量冷卻水來冷凝真空閃蒸罐2中產生的閃蒸汽，節約水資源；還可避免冷卻水將閃蒸汽中的熱量帶走，既可以對真空閃蒸罐2中產生的閃蒸汽熱量進行充分利用，又能使灰水得到預加熱與預脫氧，從而在進入脫氣槽3後，又可節約通入脫氣槽3中的蒸汽量，也就是說，在進入脫氣槽3中的蒸汽熱量相同的情況下，可更利於提高脫氣槽3中灰水的溫度，利於脫除灰水中的氧氣與不凝氣。在上述實施方式中的熱交換過程中，除了閃蒸汽中夾帶的不凝氣以及灰水預脫氧的氧氣從冷凝塔9的排氣口排出外，還有部分沒有冷凝下來的閃蒸汽也要從冷凝塔9的排氣口排出。此時，該部分氣體可選擇直接從冷凝塔9的排氣口排除，但為了充分回收冷凝水，作為優選的方式，在冷凝塔9上的排氣口處設置有混合氣排汽管12，該混合氣排汽管12 的出口端連接有表冷器13，所述表冷器13具有不凝氣排出管道15與冷凝水回收管道14， 所述冷凝水回收管道14與冷凝塔9相通。這樣，不凝氣與部分閃蒸汽經混合氣排汽管12 至表冷器13進行冷凝，閃蒸汽被冷凝成水經冷凝水回收管道14進入到冷凝塔9中利用，不凝氣則從不凝氣排出管道15排出。當真空閃蒸罐2中排出的閃蒸汽不能被冷凝塔9完全利用時，在排汽管6與表冷器13之間設置有閃蒸汽冷凝輸送管路31。可將多餘的閃蒸汽通過閃蒸汽冷凝輸送管路31 直接送至表冷器13進行冷凝。當系統中的灰水量不足時，為了能對真空閃蒸罐2產生的閃蒸汽熱量進行充分利用，冷凝塔9上連通有補水管路17。通過該補水管路17往冷凝塔9中補充新鮮水，可利於系統熱量的充分利用和水量的平衡。在以上的實施方式中，高壓閃蒸罐1中產生的閃蒸汽可從閃蒸汽排出管道8直接排除或如背景技術中所述採用冷卻器進行回收，而作為優選的方式，所述高壓閃蒸罐1上設置的閃蒸汽排出管道8連接脫氣槽3的進汽口。則工作時，高壓閃蒸罐1中產生的閃蒸汽從閃蒸汽排出管道8排出而進入到脫氣槽3，同時，灰水槽中的灰水經灰水進入管道4進入冷凝塔9中，加熱後的灰水在升壓泵10的作用下從冷凝塔9經預加熱灰水管路進入脫氣槽3中，使得高壓閃蒸罐1中排出的閃蒸汽與灰水在脫氣槽3中進行熱交換，灰水在脫氣槽 3中被加熱後從熱水排出管19送至煤化工生產工序中，同時，高壓閃蒸罐1中排出的閃蒸汽中的不凝氣(C0、H2、C02i2S等)，以及灰水中的氧氣等從不凝氣排出管18排走。在該過程中，高壓閃蒸罐1中產生的閃蒸汽直接通入到脫氣槽3中與灰水進行熱交換，閃蒸汽在脫氣槽3中被冷凝，灰水則在脫氣槽3中被加熱。其一可避免採用冷卻器和冷卻水來冷卻高壓閃蒸罐1中產生的閃蒸汽，節約了水資源，同時避免了採用冷卻器時形成冷卻器的堵塞而降低換熱效率；其二還可避免冷卻水將閃蒸汽中的熱量帶走，可使得高壓閃蒸罐1中產生的閃蒸汽熱量能得到充分利用；其三是脫氣槽3中可大大減少外加蒸汽對灰水進行加熱， 可大大節約如燃料消耗、電能消耗等。
真空閃蒸罐2產生的閃蒸汽不可避免還含有少量的灰分，則在進入冷凝塔9進行冷凝而排至脫氣槽3後，也就造成了脫氣槽3中的水含有灰分。因此，作為優選的方式，在冷凝塔9的內腔中設置有隔板20將冷凝塔9的內腔分隔為清水區21與汙水澄清區22，排汽管6的入口與汙水澄清區22相通，預加熱灰水管路包括清水排出管路11與汙水排出管路23，升壓泵10設置在清水排出管路11上，所述汙水排出管路23與汙水澄清區22相通， 清水排出管路11的一端與清水區21相通，另一端與脫氣槽3相通。由於隔板20的設置， 同時，排汽管6的入口與汙水澄清區22相通，當真空閃蒸罐2產生的閃蒸汽通入冷凝塔9 內後，首先在汙水澄清區22上方進行冷卻初凝，大部分的灰塵在此處沉降而進入到汙水澄清區22的水中，而當閃蒸汽進入到清水區21時，可大大降低閃蒸汽中灰分的含量，同時汙水澄清區22上部澄清後的水可通過隔板20流至清水區21中，從而可以從清水排出管路11 排出具有較少灰塵的水，可保障後續煤化工生產線的使用。
在上述實施方式中，隔板20可以任意設置，而作為優選的方式，所述隔板20為環形隔板形成筒狀結構，該筒狀結構內為清水區21，筒狀結構外為汙水澄清區22。這樣，可提高閃蒸汽中灰塵的分離效果。
為了充分利用脫氣槽3排出的氣體，所述不凝氣排出管18連接有氣提塔16，在氣提塔16上設置有冷凝水入口管道M、冷凝水回收管道25、氮氣入口管道沈與排氣管道27。 工作時，來自變換工段最終分離器的冷凝水從冷凝水入口管道M進入氣提塔16內，氮氣從氮氣入口管道沈進入氣提塔16內，蒸汽從脫氣槽3經不凝氣排出管18進入到氣提塔16 內，使得冷凝水中的酸性氣體在氮氣與低壓蒸汽的作用下脫出，並從排氣管道27排出，經處理後的冷凝水溫度升高從冷凝水回收管道25流出進行回收利用。該方式既能脫除冷凝水中的酸性氣體，又能使脫氣槽3中排出的蒸汽得到充分利用，可減少蒸汽消耗，大大降低能耗。
為了能對冷凝水回收管道25中排出的水進行再處理，所述冷凝水回收管道25與脫氣槽3相連通。這樣，從冷凝水回收管道25中排出的水可進入到脫氣槽3進行進一步回收處理，並能在脫氣槽3中進行進一步的加熱。
當脫氣槽3排出的蒸汽不能滿足氣提塔16的需要時，為了往氣提塔16內補充蒸汽，本發明的黑水處理系統還包括蒸汽補充管道觀，所述蒸汽補充管道觀的一端與氣提塔 16相通，另一端與脫氣槽3相通，蒸汽補充管道觀上連接有外來蒸汽管道四，在蒸汽補充管道觀上設置有調節閥30。這樣，外部蒸汽可通過外來蒸汽管道四並經蒸汽補充管道洲而進入氣提塔16內；另外，由於蒸汽補充管道觀還與脫氣槽3相通，也可以往脫氣槽3內補充蒸汽；還可以通過調節閥30調節進入氣提塔16與脫氣槽3內的蒸汽量，從而保證脫氣槽3的壓力穩定並正常工作。
權利要求
1.黑水處理系統，包括高壓閃蒸罐(1)、真空閃蒸罐O)、脫氣槽(3)、灰水進入管道 G)，在高壓閃蒸罐(1)上設置有閃蒸汽排出管道(8)，所述高壓閃蒸罐(1)與真空閃蒸罐 (2)之間連接有管道(5)，在真空閃蒸罐( 上設置有排汽管(6)與渣水排出管道(7)，脫氣槽⑶上設置有進汽口、不凝氣排出管(18)與熱水排出管(19)，其特徵是所述排汽管(6) 連接有冷凝塔(9)，灰水進入管道(4)與冷凝塔(9)相連通，在冷凝塔(9)上設置有排氣口且在冷凝塔(9)上連接有預加熱灰水管路，所述預加熱灰水管路連通脫氣槽(3)，在預加熱灰水管路上設置有升壓泵(10)。
2.如權利要求1所述的黑水處理系統，其特徵是在冷凝塔(9)上的排氣口處設置有混合氣排汽管(12)，該混合氣排汽管(1 的出口端連接有表冷器(13)，所述表冷器(13) 具有不凝氣排出管道(1 與冷凝水回收管道(14)，所述冷凝水回收管道(14)與冷凝塔(9)相通。
3.如權利要求2所述的黑水處理系統，其特徵是在排汽管(6)與表冷器(13)之間設置有閃蒸汽冷凝輸送管路(31)。
4.如權利要求1所述的黑水處理系統，其特徵是冷凝塔(9)上連通有補水管路(17)。
5.如權利要求1所述的黑水處理系統，其特徵是所述高壓閃蒸罐(1)上設置的閃蒸汽排出管道(8)連接脫氣槽(3)的進汽口。
6.如權利要求1所述的黑水處理系統，其特徵是在冷凝塔(9)的內腔中設置有隔板 (20)將冷凝塔(9)的內腔分隔為清水區與汙水澄清區(22)，排汽管(6)的入口與汙水澄清區0 相通，預加熱灰水管路包括清水排出管路(11)與汙水排出管路(23)，升壓泵(10)設置在清水排出管路(11)上，所述汙水排出管路與汙水澄清區0 相通，清水排出管路(11)的一端與清水區相通，另一端與脫氣槽⑶相通。
7.如權利要求6所述的黑水處理系統，其特徵是所述隔板OO)為環形隔板形成筒狀結構，該筒狀結構內為清水區(21)，筒狀結構外為汙水澄清區02)。
8.根據權利要求1至7中任意一項權利要求所述的黑水處理系統，其特徵是所述不凝氣排出管(18)連接有氣提塔(16)，在氣提塔(16)上設置有冷凝水入口管道(M)、冷凝水回收管道(25)、氮氣入口管道06)與排氣管道07)。
9.如權利要求8所述的冷凝水回收系統，其特徵是所述冷凝水回收管道05)與脫氣槽⑶相連通。
10.如權利要求9所述的冷凝水回收系統，其特徵是還包括蒸汽補充管道( )，所述蒸汽補充管道08)的一端與氣提塔(16)相通，另一端與脫氣槽C3)相通，蒸汽補充管道 (28)上連接有外來蒸汽管道( )，在蒸汽補充管道08)上設置有調節閥(30)。
全文摘要
本發明公開了一種煤化工行業中使用的黑水處理系統，具有可降低能量消耗的特點。該黑水處理系統，包括高壓閃蒸罐、真空閃蒸罐、脫氣槽、灰水進入管道，在高壓閃蒸罐上設置有閃蒸汽排出管道，所述高壓閃蒸罐與真空閃蒸罐之間連接有管道，在真空閃蒸罐上設置有排汽管與渣水排出管道，脫氣槽上設置有進汽口、不凝氣排出管與熱水排出管，所述排汽管連接有冷凝塔，灰水進入管道與冷凝塔相連通，在冷凝塔上設置有排氣口且在冷凝塔上連接有預加熱灰水管路，所述預加熱灰水管路連通脫氣槽，在預加熱灰水管路上設置有升壓泵。既可以對真空閃蒸罐中產生的蒸汽熱量進行充分利用，又能使灰水得到預加熱與預脫氧，適合在煤化工行業中推廣應用。
文檔編號C02F9/10GK102515410SQ20111045776
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者羅丹雨 申請人:羅丹雨