CN102688605A - 黑水处理系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及黑水处理系统和方法。本申请和得到的专利提供了一种用于黑水流(110)的黑水处理系统(10)。黑水处理系统(10)可包括一个或多个非真空闪蒸鼓(125)和洗涤冷却器(150)。洗涤冷却器(150)可包括其中具有氮管(200)和氮流(210)的水路径(160)。

Description

黑水处理系统和方法
技术领域
本申请和得到的专利大体涉及合成气的生产，并且更具体而言，涉及用于以减小的寄生能量损失来处理和再循环合成气的生产所产生的黑水流的系统和方法。
背景技术
通过在部分氧化过程中使含碳燃料起反应，可在气化反应器中产生一般所描述的合成气体或合成气。然后可将合成气发送到许多洗涤器，以从中移除污染物和细粒。具体而言，合成气可包含硫化氢、氨、氰化物、苯酚、多种卤素，以及呈碳、灰、煤、痕量金属等形式的颗粒。为了使气化过程在经济和环境上可行，必须以满意的方式处置这些污染物和细粒。
在整体气化过程中需要使用大量的水。具体而言，可在气化反应器中使用水来使合成气骤冷。另外，还可在洗涤器中使用水来移除细粒。在洗涤器中使用的水可成为所谓的“黑水”，因为被碳、灰等污染。黑水还可在其中包含可溶气体。黑水可在其中按重量计具有大约百分之五(5％)至大约百分之十(10％)的悬浮固体，并且可具有大约300摄氏度或更高的初始温度。
清洁和再循环这种黑水的已知技术一般包括使用闪蒸系统。这种闪蒸系统可包括定位成级的许多闪蒸鼓，从高压至低压至低真空以及至高真空。真空级不仅帮助移除溶解气体，而且还帮助冷却黑水。可将来自闪蒸系统的黑水发送到重力沉降器。可在重力沉降器中移除细粒和再循环净水。然后可发送来自重力沉降器的固体用于研磨，以制备浆料，浆料可被馈送给气化器，并且在气化器中燃烧。
使用高达大气压的闪蒸鼓可为经济的，因为不需要额外的能量来移除溶解的气体。但是，在真空条件中使用闪蒸一般需要有显著的能量需求和维护要求的大型装备。具体而言，这种真空系统需要大量的能量，因为闪蒸鼓不仅移除溶解的气体，而且还移除相当大量的水蒸气。因此可能需要高的冷却水消耗来使水蒸气冷凝。这个水和能量消耗总体上被认为是动力装置上的寄生损失。
因此期望有一种改进的黑水处理和再循环系统和方法。优选地，这样的改进的系统和方法可处理和再循环由气化器等产生黑水，而不需要在使用真空条件的已知闪蒸系统中出现的大型装置和高的能量需求。
发明内容
本申请和得到的专利因而提供了一种用于黑水流的黑水处理系统。该黑水处理系统可包括一个或多个非真空闪蒸鼓和洗涤冷却器。该洗涤冷却器可包括在其中具有氮管和氮流的水路径。
本申请和得到的专利进一步提供了一种处理黑水流的方法。该方法可包括以下步骤：将黑水流闪蒸到大气压；将氮流插入到黑水流中，以搅动黑水流，以及除去黑水流中的溶解的气体；以及间接地冷却黑水流。
本申请和得到的专利进一步提供了一种用于黑水流的黑水处理系统。该黑水处理系统可包括高压闪蒸鼓、大气压闪蒸鼓和洗涤冷却器。该洗涤冷却器可包括在其中具有氮管和氮流的水路径。
在审阅结合若干附图和所附权利要求而得到的以下详细描述之后，本申请和得到的专利的这些和其它特征与改进将对本领域普通技术人员变得显而易见。。
附图说明
图1是具有使用多个闪蒸鼓的闪蒸系统的已知黑水处理系统的示意图。
图2是如可在本文中描述的黑水处理系统的示意图。
图3是如可用于图2的黑水处理系统的洗涤冷却器的示意图。
部件列表
10黑水处理系统
15闪蒸系统
20高压闪蒸鼓
25低压闪蒸鼓
30低真空闪蒸鼓
35高真空闪蒸鼓
40回水流
45重力沉降器
50细粒
55净水
100黑水处理系统
110黑水流
120闪蒸系统
125非真空闪蒸鼓
130高压闪蒸鼓
140大气压闪蒸鼓
150洗涤冷却器
160水路径
170水进入端口
180水离开端口
190重力沉降器
200氮管
210氮流
220管孔口
230水套
240冷却水供应端口
250冷却水离开端口
260伸长形状
270氮出口
280经洗涤的流
290细粒
300净水
具体实施方式
现在参照附图，其中相同标号在若干视图中指示相同元件，图1显示了已知的黑水处理系统10的一部分的实例。如上面描述的那样，黑水处理系统10可包括闪蒸系统15。闪蒸系统15可包括高压闪蒸鼓20、低压闪蒸鼓25、低真空闪蒸鼓30和高真空闪蒸鼓35。也可使用其它类型的闪蒸鼓。闪蒸系统15用来移除黑水流35中溶解的气体，而且还用来冷却流体流。可在本文中使用其它构件和其它构造。
具体而言，黑水流40被发送通过闪蒸系统15，以便降低温度和压力，同时增大流率。如上面描述的那样，使用真空闪蒸鼓30、35需要大量的寄生能量。然后可将黑水40发送到重力沉降器45，其中大量细粒50沉降在底部中，并且将净水流55留在顶部。净水55可用于冷却和其它目的。
图2显示了如可在本文中描述的黑水处理系统100。黑水处理系统100清洁和再循环一个或多个黑水流110。黑水处理系统100可包括闪蒸系统120。但是，在闪蒸系统120中，可仅使用许多非真空闪蒸鼓125：高压闪蒸鼓130和大气压闪蒸鼓140。因此黑水流110在闪蒸鼓130、140中被闪蒸到大气压，这与上面描述的真空相反。可在本文中使用其它类型和数量的非真空闪蒸鼓125。
然后黑水流110可被发送到洗涤和冷却容器150(“洗涤冷却器”)。在图3中显示了洗涤冷却器150的一个实例。洗涤冷却器150可具有从与闪蒸系统120连通的水进入端口170和水离开端口180延伸的内部水路径160。水离开端口180可与重力沉降器190等连通。洗涤冷却器150还可包括内部氮管200。氮管200可在其中具有氮流210。氮管200可具有定位在其上的许多管孔口220。可在本文中使用任何数量或形状的管孔口220。氮管200沿着水路径160的长度延伸。
水套230可包围洗涤冷却器150。水套230可具有与冷却水源(未显示)连通的冷却水供应端口240和冷却水返回端口250。水套230对黑水流110提供间接冷却。
洗涤冷却器150将氮流210用作洗涤介质，并且用于搅动黑水流110。具体而言，氮流210除去黑水流110中溶解的气体，并且将流冷却到较低的温度。可通过经由水套230进一步冷却黑水110来实现最终的期望温度。此外，在黑水流110中喷射氮流210会提供搅动，以增强热传递。氮流210以气泡的方式通过管孔口230，并且通过液体朝表面上升。氮流210中的气泡可被静水压力压缩，并且从而在朝向表面的途中膨胀。因此洗涤冷却器150可呈伸长形状260，以便使氮流210的路径尽可能地长，以改进其中的相互作用。可在本文中使用氮出口270来排出氮气泡等。
在使用中，黑水流110通过闪蒸系统120而进入黑水处理系统100。黑水流110传送通过高压闪蒸鼓130和大气压闪蒸鼓140，以降低温度和压力。然后黑水流110通过水进入端口170而进入洗涤冷却器150。同样，氮流210进入氮管200，并且流过管孔口220。因而氮流210在黑水流110中提供搅动和洗涤作用。在黑水流110传送通过水套230时，黑水流110可被水套230进一步冷却。因而现在被洗涤的流280可通过水离开端口180离开洗涤冷却器150。经洗涤的流280可传送到重力沉降器190或其它装置，以便如上面描述的那样分离出细粒290和净水流300。
因而黑水处理系统100在不使用上面描述的真空闪蒸鼓30、35的情况下对黑水流110提供冷却。因此黑水处理系统100不需要真空系统和相关联的寄生能量要求。流黑水110的进一步的冷却同样由水套230提供。使用通过水套230得到的间接冷却会消除对壳管或可由于黑水流110中的悬浮固体而被淤塞的其它类型的热交换器的要求。此外，在本文描述的洗涤冷却器150中的冷却水的消耗限于大气洗涤条件。另外，消除真空鼓30、35允许黑水处理系统100与已知装置相比具有更小的总覆盖范围。
应当显而易见的是，前述内容仅涉及本申请和得到的专利的优选实施例。本领域普通技术人员可在本文中作出许多改变和改良，而不偏离由所附权利要求及其等效方案所限定的本发明的一般精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于黑水流的黑水处理系统(10)，包括：
一个或多个非真空闪蒸鼓(125)；以及
洗涤冷却器(150)；
其中，所述洗涤冷却器(150)包括在其中具有氮管(200)和氮流(210)的水路径(160)。
2.根据权利要求1所述的黑水处理系统(10)，其特征在于，所述一个或多个非真空闪蒸鼓(125)包括高压闪蒸鼓(130)。
3.根据权利要求1所述的黑水处理系统(10)，其特征在于，所述一个或多个非真空闪蒸鼓(125)包括大气压闪蒸鼓(140)。
4.根据权利要求1所述的黑水处理系统(10)，其特征在于，所述水路径(160)包括与所述一个或多个非真空闪蒸鼓(125)连通的水进入端口(170)。
5.根据权利要求1所述的黑水处理系统(10)，其特征在于，所述黑水处理系统(10)进一步包括重力沉降器(190)，以及其中，所述水路径(160)包括与所述重力沉降器(190)连通的水离开端口(170)。
6.根据权利要求5所述的黑水处理系统(10)，其特征在于，所述重力沉降器(190)在其中分离多个细粒(50)和净水流(55)。
7.根据权利要求1所述的黑水处理系统(10)，其特征在于，所述氮管(200)在其中包括多个管孔口(220)，以便所述氮流(210)传送到所述水路径(160)中。
8.根据权利要求1所述的黑水处理系统(10)，其特征在于，所述洗涤冷却器(150)在其上包括用于进行间接冷却的冷却水套(230)。
9.根据权利要求8所述的黑水处理系统(10)，其特征在于，所述水套(230)包括冷却水供应端口(240)和冷却水离开端口(250)。
10.根据权利要求1所述的黑水处理系统(10)，其特征在于，所述黑水流(110)进入所述洗涤冷却器(150)，而经洗涤的流(280)离开所述洗涤冷却器(150)。
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