專(zhuān)利名稱(chēng)：碳?xì)浠衔餅樵厦簹馍a(chǎn)裝置中的含渣廢水熱回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱量回收方法，具體涉及以煤、石油焦、生物質(zhì)、可燃工業(yè)廢棄物等為原料氣流床生產(chǎn)煤氣過(guò)程中含渣廢水的熱量回收方法。
以含碳?xì)浠衔餅樵蠚饬鞔采a(chǎn)煤氣過(guò)程中(如發(fā)明人在中國(guó)專(zhuān)利《多噴嘴對(duì)置式水煤漿或干煤粉氣化爐及其應(yīng)用》專(zhuān)利號(hào)ZL98110616.1公開(kāi)的技術(shù))，生產(chǎn)的煤氣需要進(jìn)行凈化，煤氣初步凈化系統(tǒng)將產(chǎn)生大量的含渣廢水，水中固體濃度約為0.1～8.0％(wt)，其溫度約為180～280℃，壓力約為2.0～10.0MPa，這種水也被稱(chēng)為黑水。為了節(jié)省水資源和減少排放，含渣廢水應(yīng)循環(huán)使用。這就需要從含渣廢水中分離出固體顆粒，并脫除酸性氣和不凝性氣，從而保證含渣廢水中的物料平衡，才能滿(mǎn)足循環(huán)使用的要求。
由于水處理技術(shù)(絮凝劑耐溫)的限制，含渣廢水只有降溫后，才能除去灰渣，實(shí)現(xiàn)凈化。因此含渣廢水處理的關(guān)鍵是熱回收，如何把含渣廢水降溫過(guò)程中釋放的能量最大限度地高品質(zhì)地返還給循環(huán)使用的凈化水，這關(guān)系到氣化工藝的節(jié)能和包括氣化工藝在內(nèi)的整個(gè)生產(chǎn)工藝的正常運(yùn)行。
德士古發(fā)展公司在中國(guó)申請(qǐng)專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)?4117093.4，公開(kāi)號(hào)CN1104991A)公開(kāi)了一種通過(guò)兩級(jí)或三級(jí)閃蒸和閃蒸汽與循環(huán)灰水間接換熱的黑水熱回收方法。實(shí)踐表明，該方法存在明顯的不足(1)灰水經(jīng)過(guò)間接換熱器，易發(fā)生結(jié)垢，造成換熱效率下降，導(dǎo)致閃蒸壓力難以控制；(2)閃蒸汽間接加熱灰水，由于間接傳熱溫差的限制，最終進(jìn)洗滌區(qū)和激冷區(qū)的灰水溫度不夠高，導(dǎo)致蒸汽無(wú)法完全利用，難以滿(mǎn)足后續(xù)工段所需的煤氣中氣汽比；(3)閃蒸汽易帶黑水，影響正常生產(chǎn)；(4)閃蒸器底部出料有堵塞的隱患；(5)閃蒸器和換熱器分隔，設(shè)備多，流程復(fù)雜。
因此，有關(guān)產(chǎn)業(yè)部門(mén)迫切需要一種新的流程簡(jiǎn)潔的含渣廢水熱回收方法，以達(dá)到循環(huán)凈化水溫度水平高，含渣廢水熱回收效率高，防止結(jié)垢，延長(zhǎng)工作周期的目的。
本發(fā)明的目的是提供一種新的含渣廢水的熱回收方法，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，滿(mǎn)足有關(guān)部門(mén)的需要。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案所述方法包括如下步驟煤氣初步凈化系統(tǒng)產(chǎn)生的含渣廢水減壓后導(dǎo)入熱水塔，使水汽化為蒸汽，并直接與煤氣初步凈化系統(tǒng)所需的循環(huán)使用的凈化水直接接觸換熱，使凈化水得到最大程度的升溫，而含渣廢水被降溫、固含量增大。直接換熱可以在填料塔、板式塔或其他塔型中進(jìn)行。直接接觸換熱方式使凈化水和蒸汽之間的溫差達(dá)到最小，因此循環(huán)使用的凈化水的溫度水平得以提高，并且含渣廢水的熱回收效率更高。溫度升高后的凈化水可送往煤氣初步凈化系統(tǒng)循環(huán)使用。熱水塔的部分蒸汽可導(dǎo)入外供水的除氧器，提供除氧器除氧所需要的熱量；部分蒸汽可作為除氧水升高溫度的熱源。熱水塔送出的含渣廢水可導(dǎo)入終端蒸發(fā)冷卻器，以進(jìn)一步濃縮含渣廢水，降低含渣廢水溫度。終端蒸發(fā)冷卻器所產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝后送入分離器，不凝性氣體和酸氣經(jīng)真空泵排空，冷凝液依靠位能排至凈化水槽，即省去了冷凝液泵。真空泵可以是水環(huán)式真空泵，也可使用蒸汽噴射泵。蒸汽噴射泵的動(dòng)力蒸汽可由熱水塔提供。
終端蒸發(fā)冷卻器底部被進(jìn)一步濃縮的含渣廢水依靠位能排至凈化器，并由凈化器的液位來(lái)形成液封，這樣就省去了含渣廢水泵。凈化器通過(guò)靜置，依靠重力實(shí)現(xiàn)含渣廢水中固體顆粒與水的沉降分離，并加入促進(jìn)分離的絮凝劑，如聚丙烯酰胺。濃縮的含渣廢水送往過(guò)濾系統(tǒng)，凈化水由凈化器頂部溢出，進(jìn)入凈化水槽，加入常規(guī)的分散劑如含磺酸基團(tuán)的多元共聚物，以延緩凈化水沉降結(jié)垢，并由泵送往熱水塔循環(huán)使用。
由于煤氣初步凈化系統(tǒng)可產(chǎn)生多股不同類(lèi)型的含渣廢水，最好將其分別導(dǎo)入熱水塔。
按照本發(fā)明，可以設(shè)置多個(gè)熱水塔，含渣廢水減壓后導(dǎo)入第一熱水塔，直接與從第二熱水塔來(lái)的凈化水接觸換熱，然后含渣廢水再進(jìn)一步減壓后導(dǎo)入第二熱水塔，進(jìn)一步降溫并汽化，并直接與從第三熱水塔來(lái)的凈化水接觸換熱，使從第三熱水塔來(lái)的凈化水得到升溫，而含渣廢水則被進(jìn)一步降溫、固含量進(jìn)一步增大。
以此類(lèi)推，可以設(shè)置多個(gè)熱水塔，最多可設(shè)有6個(gè)熱水塔。含渣廢水依次通過(guò)多個(gè)熱水塔，凈化水相反次序通過(guò)，使含渣廢水逐步減壓、降溫、固含量增大，而循環(huán)凈化水被逐步提高溫度，從而使熱量得到最大限度的回收。
隨著熱水塔的塔數(shù)增加，熱回收更趨充分和合理，但設(shè)備投資增加，這存在優(yōu)選問(wèn)題。
按照本發(fā)明，含渣廢水在多個(gè)熱水塔之間的降溫幅度為80～180℃。
在本發(fā)明優(yōu)選的方案中如采用一個(gè)熱水塔，其操作溫度為100～220℃，熱水塔部分蒸汽可導(dǎo)入外供水除氧器，提供除氧器除氧所需要的熱量。
如采用兩個(gè)熱水塔，則第一熱水塔的操作溫度為120～220℃，第二熱水塔的操作溫度為100～180℃。第一熱水塔部分蒸汽可導(dǎo)入除氧水換熱器，加熱除氧水，然后進(jìn)入第一分離器，分離出的酸氣和不凝性氣體去火炬，冷凝液送至第二熱水塔，加熱后的除氧水可送往煤氣初步凈化系統(tǒng)使用。第二熱水塔的部分蒸汽可導(dǎo)入外供水除氧器，提供除氧器除氧所需要的熱量。
如采用三個(gè)熱水塔，則第一熱水塔的操作溫度為140～220℃，第二熱水塔的操作溫度為120～180℃，第三熱水塔的操作溫度為100～160℃。
按照本發(fā)明，最后一個(gè)熱水塔送出的含渣廢水可導(dǎo)入終端蒸發(fā)冷卻器，以進(jìn)一步濃縮含渣廢水，降低含渣廢水溫度。終端蒸發(fā)冷卻器所產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝后送入第二分離器，不凝性氣體和酸氣經(jīng)真空泵排空，冷凝液依靠位能排至凈化水槽。
終端蒸發(fā)冷卻器底部被進(jìn)一步濃縮的含渣廢水依靠位能排至凈化器，凈化水由凈化器頂部溢出，進(jìn)入凈化水槽。
可采用惰性氣氣提含渣廢水，如氮?dú)鈿馓?，使之降溫、增濃，以代替終端蒸發(fā)冷卻。
熱水塔、終端蒸發(fā)冷卻器的底部通過(guò)環(huán)形加水器加少量水，破壞灰渣架橋。
本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是采用熱水塔，舍去了閃蒸器和間接換熱器，流程簡(jiǎn)潔，循環(huán)凈化水溫度水平高，熱回收效率高，消除了間接換熱器內(nèi)凈化水造成的結(jié)垢。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖1為具有一個(gè)熱水塔的流程圖。
圖2為具有兩個(gè)熱水塔的流程圖。
由圖1可見(jiàn)，來(lái)自煤氣初步凈化系統(tǒng)溫度為180～280℃、壓力為2.0～10.0MPa的含渣廢水通過(guò)進(jìn)口管線(xiàn)101減壓后導(dǎo)入第一熱水塔1。第一熱水塔1的操作溫度范圍約100～220℃，壓力范圍約0.1～2.4MPa，塔下部產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入塔上部與循環(huán)水泵13送來(lái)的凈化水直接換熱，所得凈化水溫度比直接換熱的蒸汽溫度低約0～8℃。溫度升高的凈化水在第一熱水塔1上部經(jīng)凈化水管線(xiàn)102由凈化水泵103加壓后去煤氣初步凈化系統(tǒng)。
第一熱水塔1上部部分蒸汽，經(jīng)第一蒸汽管線(xiàn)104進(jìn)外供水的除氧器7，作加熱熱源，酸氣和不凝性氣體去火炬(圖上未標(biāo)明)。
凈化水泵103出口的少量水可通過(guò)第一熱水塔1底部的第一環(huán)形加水器107進(jìn)入第一熱水塔1，破壞灰渣架橋，沉滯的污渣由第一熱水塔1底部排出。
降溫、濃縮后的含渣廢水由第一熱水塔1底部導(dǎo)入終端蒸發(fā)冷卻器3。終端蒸發(fā)冷卻器3所產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)冷凝器9冷凝后送入第二分離器6，分離出的冷凝液經(jīng)第二冷凝管線(xiàn)601依靠位能進(jìn)入凈化水槽5，不凝性氣體和酸氣經(jīng)真空泵15排空。真空泵15可以是水環(huán)式真空泵，也可使用蒸汽噴射泵。蒸汽噴射泵的動(dòng)力蒸汽可由熱水塔提供。凈化水泵103出口的少量水可通過(guò)終端蒸發(fā)冷卻器3底部的第三環(huán)形加水器307進(jìn)入終端蒸發(fā)冷卻器3，破壞灰渣架橋。
終端蒸發(fā)冷卻器3操作壓力約0.02～0.07MPa，濃縮的含渣廢水溫度約60～90℃，由終端蒸發(fā)冷卻器3底部依靠位能排至凈化器4，凈化器4通過(guò)靜置依靠重力實(shí)現(xiàn)含渣廢水中固體顆粒與水的沉降分離，并加入促進(jìn)分離的絮凝劑，濃縮的含渣廢水送往后續(xù)的過(guò)濾系統(tǒng)，凈化水由凈化器4頂部溢出至凈化水槽5。
凈化水槽5的凈化水經(jīng)常規(guī)處理后通過(guò)循環(huán)水泵13循環(huán)使用。
由圖2可見(jiàn)，來(lái)自煤氣初步凈化系統(tǒng)溫度為180～280℃、壓力為2.0～10.0MPa的含渣廢水通過(guò)進(jìn)口管線(xiàn)101減壓后導(dǎo)入第一熱水塔1。第一熱水塔1的操作溫度范圍約120～220℃，壓力范圍約0.2～2.4MPa，塔下部產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入塔上部與第二熱水塔2來(lái)的循環(huán)凈化水直接換熱，進(jìn)一步提高該循環(huán)凈化水的溫度，所得凈化水溫度比直接換熱的蒸汽溫度低約0～8℃。溫度升高的凈化水在第一熱水塔1上部經(jīng)凈化水管線(xiàn)102由凈化水泵103加壓后去煤氣初步凈化系統(tǒng)。
第一熱水塔1上部部分蒸汽，經(jīng)第一蒸汽管線(xiàn)104進(jìn)除氧水換熱器8，間接加熱泵14送來(lái)的除氧水，然后進(jìn)入第一分離器10分離，分離出的酸氣和不凝性氣體去火炬(圖上未標(biāo)明)，冷凝液由第一冷凝管線(xiàn)105送回第二熱水塔2。所得溫度升高的除氧水去煤氣初步凈化系統(tǒng)。
凈化水泵103出口的少量水可通過(guò)第一熱水塔1底部的第一環(huán)形加水器107進(jìn)入第一熱水塔1，破壞灰渣架橋，沉滯的污渣由第一熱水塔1底部排出。
降溫、濃縮后的含渣廢水由第一熱水塔1底部減壓后導(dǎo)入第二熱水塔2。第二熱水塔2的操作溫度范圍約100～180℃，壓力范圍約0.1～1.0MPa。塔下部產(chǎn)生蒸汽，進(jìn)入塔上部與循環(huán)水泵13送來(lái)的凈化水直接換熱，所得凈化水溫度比直接換熱的蒸汽溫度低約0～8℃。溫度升高的凈化水在第二熱水塔2的上部由加壓泵12加壓后進(jìn)入第一熱水塔1的上部。第二熱水塔2的過(guò)量蒸汽，經(jīng)第二蒸汽管線(xiàn)201進(jìn)入外供水的除氧器7作加熱蒸汽，酸氣和不凝性體氣去火炬(圖上未標(biāo)明)。加壓泵12出口的少量水由第二環(huán)形加水器207加入第二熱水塔2的底部，破壞灰渣架橋，沉滯的污渣由第二熱水塔2底部排出。
被進(jìn)一步降溫和濃縮的含渣廢水由第二熱水塔2底部送入終端蒸發(fā)冷卻器3。終端蒸發(fā)冷卻器3所產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)冷凝器9冷凝后送入第二分離器6，分離出的冷凝液經(jīng)第二冷凝管線(xiàn)601依靠位能進(jìn)入凈化水槽5，不凝性氣體和酸氣經(jīng)真空泵15排空。真空泵15可以是水環(huán)式真空泵，也可使用蒸汽噴射泵。蒸汽噴射泵的動(dòng)力蒸汽可由熱水塔提供。循環(huán)水泵13出口的少量水可通過(guò)終端蒸發(fā)冷卻器3底部的第三環(huán)形加水器307加入終端蒸發(fā)冷卻器3的底部，破壞灰渣架橋。
終端蒸發(fā)冷卻器3操作壓力約0.02～0.07MPa，濃縮的含渣廢水溫度約60～90℃，由終端蒸發(fā)冷卻器3底部依靠位能排至凈化器4，凈化器4通過(guò)靜置依靠重力實(shí)現(xiàn)含渣廢水中固體顆粒與水的沉降分離，并加入促進(jìn)分離的絮凝劑，濃縮的含渣廢水送往后續(xù)的過(guò)濾系統(tǒng)，凈化水由凈化器4頂部溢出至凈化水槽5。
凈化水槽5的凈化水經(jīng)常規(guī)處理后通過(guò)循環(huán)水泵13循環(huán)使用。
在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和基本特征的情況下，本發(fā)明可以進(jìn)行一些改進(jìn)和變化，這些也屬于本發(fā)明的權(quán)利要求范圍。
實(shí)施例1一個(gè)日處理1000噸煤的水煤漿氣化裝置，氣化壓力為6.5MPa，氣化溫度為1280℃。出煤氣初步凈化系統(tǒng)的一股含渣廢水流量為120m3/h，含渣廢水中固體濃度2％(wt)，溫度為245℃，設(shè)有二個(gè)填料熱水塔。
第一熱水塔1的操作溫度為170℃，操作壓力為0.79MPa；第二熱水塔2的操作溫度為120℃，操作壓力為0.20MPa；終端蒸發(fā)冷卻器3的操作溫度為80℃，操作壓力為0.047MPa；進(jìn)第二熱水塔2的凈化水溫度為79℃，流量為65m3/h；出第一熱水塔去煤氣初步凈化系統(tǒng)的凈化水溫度為168℃。
第一熱水塔1上部未利用完的蒸汽約9t/h，進(jìn)除氧水換熱器8間接加熱除氧水，使其溫度升高至160℃，然后送往煤氣初步凈化系統(tǒng)。
第一熱水塔1底部的含渣廢水為100m3/h，含渣廢水中固體濃度2.4％(wt)，溫度為170℃，送往第二熱水塔2。
第二熱水塔2未利用完的蒸汽約4t/h，進(jìn)入外供水的除氧器7，作加熱蒸汽。
第二熱水塔2底部的含渣廢水為88m3/h，含渣廢水中固體濃度2.7％(wt)，溫度為120℃，送往終端蒸發(fā)冷卻器3。出第二熱水塔2的凈化水溫度為117℃。
出終端蒸發(fā)冷卻器的濃縮含渣廢水為80m3/h，溫度為80℃，由終端蒸發(fā)冷卻器3底部依靠位能排至凈化器4。
權(quán)利要求
1．一種碳?xì)浠衔餅樵厦簹馍a(chǎn)裝置中的含渣廢水熱回收方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟含渣廢水減壓后導(dǎo)入熱水塔，使水汽化為蒸汽，并與凈化水直接接觸換熱，溫度升高后的凈化水送往煤氣初步凈化系統(tǒng)，熱水塔送出的含渣廢水導(dǎo)入終端蒸發(fā)冷卻器(3)，終端蒸發(fā)冷卻器(3)所產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)冷凝器(9)冷凝后送入第二分離器(6)，不凝性氣體和酸氣經(jīng)真空泵(15)排空，冷凝液排至凈化水槽(5)，終端蒸發(fā)冷卻器(3)底部被濃縮的含渣廢水排至凈化器(4)，進(jìn)行沉降分離，濃縮的含渣廢水送往過(guò)濾系統(tǒng)，凈化水由凈化器(4)頂部進(jìn)入凈化水槽(5)，并由循環(huán)泵(13)送往熱水塔。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，可以設(shè)置1個(gè)以上的熱水塔，含渣廢水依次通過(guò)各個(gè)熱水塔，凈化水相反次序通過(guò)。
3．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，設(shè)置一個(gè)熱水塔，含渣廢水通過(guò)進(jìn)口管線(xiàn)(101)減壓后導(dǎo)入第一熱水塔(1)，其操作溫度范圍為100～220℃，塔下部產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入塔上部與循環(huán)水泵(13)送來(lái)的凈化水直接換熱，溫度升高的凈化水在第一熱水塔(1)上部經(jīng)凈化水管線(xiàn)(102)去煤氣初步凈化系統(tǒng)；第一熱水塔(1)上部部分蒸汽，經(jīng)第一蒸汽管線(xiàn)(104)進(jìn)外供水的除氧器(7)；終端蒸發(fā)冷卻器(3)操作壓力為0.02～0.07MPa。
4．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，設(shè)置二個(gè)熱水塔，含渣廢水通過(guò)進(jìn)口管線(xiàn)(101)減壓后導(dǎo)入第一熱水塔(1)，第一熱水塔(1)的操作溫度為120～220℃，塔下部產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入塔上部與第二熱水塔(2)來(lái)的凈化水直接換熱，溫度升高的凈化水在第一熱水塔(1)上部經(jīng)凈化水管線(xiàn)(102)去煤氣初步凈化系統(tǒng)；第一熱水塔(1)上部部分蒸汽，經(jīng)第一蒸汽管線(xiàn)(104)進(jìn)除氧水換熱器(8)，然后進(jìn)入第一分離器(10)分離，分離出的酸氣和不凝性氣體去火炬，冷凝液由第一冷凝管線(xiàn)(105)送回第二熱水塔(2)；降溫、濃縮后的含渣廢水由第一熱水塔(1)底部減壓后導(dǎo)入第二熱水塔(2)，其操作溫度為100～180℃，塔下部產(chǎn)生蒸汽，進(jìn)入塔上部與循環(huán)水泵(13)送來(lái)的凈化水直接換熱，溫度升高的凈化水在第二熱水塔(2)的上部由加壓泵(12)加壓后進(jìn)入第一熱水塔(1)的上部，第二熱水塔(2)的過(guò)量蒸汽，經(jīng)第二蒸汽管線(xiàn)(201)進(jìn)入外供水的除氧器(7)，酸氣和不凝性氣體去火炬；終端蒸發(fā)冷卻器(3)操作壓力為0.02～0.07MPa。
5．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，采用三個(gè)熱水塔，第一熱水塔的操作溫度為140～220℃，第二熱水塔的操作溫度為120～180℃，第三熱水塔的操作溫度為100～160℃。
6．如權(quán)利要求1～5任一所述的方法，其特征在于，真空泵(15)為水環(huán)式真空泵或蒸汽噴射泵，蒸汽噴射泵的動(dòng)力蒸汽可由熱水塔提供。
7．如權(quán)利要求1～5任一所述的方法，其特征在于，用惰性氣氣提含渣廢水以代替終端蒸發(fā)冷卻。
8．如權(quán)利要求1～5任一所述的方法，其特征在于，熱水塔、終端蒸發(fā)冷卻器(3)的底部通過(guò)環(huán)形加水器加入破壞灰渣架橋的少量水。
9．如權(quán)利要求1～5任一所述的方法，其特征在于，多股含渣廢水分別導(dǎo)入熱水塔。
10．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，含渣廢水在多個(gè)熱水塔之間的降溫幅度為80～180℃。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于以含碳?xì)浠衔餅樵蠚饬鞔矚饣a(chǎn)煤氣裝置中的含渣廢水熱回收方法。含渣廢水在多段壓力下蒸發(fā),并以蒸汽冷凝為熱源直接加熱凈化水,形成了融蒸發(fā)、排渣、凈化水直接加熱多過(guò)程于一體的多塔含渣廢水處理系統(tǒng),有效地克服了蒸汽間接加熱凈化水換熱器結(jié)垢堵塞的諸多缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)C10J3/86GK1321729SQ0111270
公開(kāi)日2001年11月14日 申請(qǐng)日期2001年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月24日
發(fā)明者于廣鎖, 王輔臣, 龔欣, 劉海峰, 周志杰, 王亦飛, 劉小軍, 于遵宏 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)