CN102781844B - 具有设备工艺水总零排放的气化设备 - Google Patents

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Abstract

在某些实施例中，系统包括气化系统，气化系统被构造为输出灰水。该系统还包括灰水零液体排放(ZLD)系统，其被构造为接收灰水且构造为生成第一蒸馏物流。灰水ZLD系统包括氨气提系统。进出灰水ZLD系统的水量大致相等。

Description

具有设备工艺水总零排放的气化设备
技术领域
本文所公开的主题涉及用于化学生产的气化工艺设备和/或整体气化联合循环(IGCC)发电设备。更具体而言，所公开的实施例涉及与IGCC发电设备相关联的零液体排放(ZLD)工艺水系统，其改进了效率且减少了原水消耗。
背景技术
IGCC发电设备能相对清洁且高效地从各种碳质原料(例如，煤、油或天然气)生成能量。气化技术可通过与气化器中的氧气和蒸汽起反应而将碳质原料转变成一氧化碳(CO)和氢气(H2)的气体混合物，即，合成气。这些气体可被清洁、加工并用作IGCC发电设备中的燃料。例如，合成气可被供给到IGCC发电设备的燃气轮机的燃烧器内且被点燃以向燃气轮机提供动力用于发电。但是，IGCC设备的气化工艺倾向于生成相当大量的灰水，其必须在气化工艺中利用。灰水的一部分在IGCC发电设备外处理以防止不想要的累积。
发明内容
在范围上与原始的主张权利的本发明相称的某些实施例在下文中总结。这些实施例并不意图限制所主张权利的本发明的范围，而是这些实施例仅意图提供本发明的可能形式的简要总结。实际上，本发明可涵盖可类似于或不同于下文所述的实施例的各种形式。
在第一实施例中，一种系统包括气化系统，气化系统具有灰水输出。该系统还包括冷却塔系统，其被构造为接收原水且向所述气化系统供应工艺水。该系统还包括灰水ZLD系统，其被构造为从气化系统接收灰水、生成第一蒸馏物流且将第一蒸馏物流引导至气化系统。此外，该系统包括冷却水ZLD系统，其被构造为接收自冷却塔系统的冷却塔排污(blowdown)、生成第二蒸馏物流且将第二蒸馏物引导至冷却塔系统。
在第二实施例中，一种系统包括气化系统，气化系统被构造为输出灰水。该系统还包括灰水ZLD系统，其被构造为接收灰水且生成第一蒸馏物流。灰水ZLD系统包括氨气提系统。进出灰水ZLD系统的水量大致相等。
在第三实施例中，一种系统包括冷却塔。该系统还包括具有蒸发池的冷却水ZLD系统。冷却水ZLD系统被构造为自冷却塔接收冷却塔排污且生成卤水，卤水被引导至蒸发池。进出冷却水ZLD系统的水量大致平衡。
附图说明
当参看附图来阅读下文的详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在所有附图中，相似的附图标记表示相似的部件，其中：
图1为整体气化联合循环(IGCC)系统的实施例的示意框图；
图2为与图1的IGCC系统有关的工艺水系统的实施例的示意框图；以及
图3为IGCC设备的实施例的示意框图，该IGCC设备合并了形成废水总零排放(TZD)系统的工艺水和废水技术。
具体实施方式
将在下文中描述本发明的一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简洁描述，在说明书中可不描述实际实施方式的所有特征。应了解在任何这种实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多具体实施决策来实现开发者的具体目的，诸如符合系统相关和行业相关约束，对于不同的实施方式，这些约束可不同。此外，应了解，这些开发努力可为复杂且耗时的，但仍然是对于受益于本公开的本领域技术人员的设计、制作和制造的常规任务。
当介绍本发明的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”“该”和“所述”意图表示存在一个或多个这种元件。术语“包括”、“包含”和“具有”意图是包括性的且意味着可存在除了所列元件之外的额外元件。
本公开针对用于利用工艺水和废水技术来形成多个零液体排放(ZLD)系统的技术和系统，其总体上形成用于整个设备或设施的废水的总零排放(TZD)系统。特定而言，在某些实施例中，IGCC设备可包括灰水ZLD系统和冷却水ZLD系统。灰水ZLD系统可被构造为从IGCC设备的气化工艺接收灰水且构造为将灰水的一部分转变成第一蒸馏物流，第一蒸馏物流可引导至IGCC设备的气化工艺内。相反，冷却水ZLD系统可被构造为接收冷却塔排污(例如，从冷却塔排放的水以防止水变得被盐饱和等)且构造成将冷却塔排污转变为第二蒸馏物流，第二蒸馏物流可引导至冷却水系统。灰水ZLD系统和冷却水ZLD系统的水平衡(例如，进入水量相对于出来水量)将大致平衡。此外，总设备水排放大致为零。而且，在某些实施例中，可使用卤水蒸发池来替换冷却水ZLD系统的热蒸发系统(例如，卤水ZLD系统)。在此情况下，并不产生第二蒸馏物流。
在某些实施例中，灰水ZLD系统可包括用于在氨气提工艺的上游移除结垢化合物(例如，钙和二氧化硅)的软化预处理工艺。此外，在某些实施例中，冷却水ZLD系统可包括软化澄清器、一个或多个过滤器、超滤工艺和反渗透工艺，通过这些可处理冷却塔排污。在某些实施例中，第一蒸馏物流和第二蒸馏物流可保持与蒸汽冷凝物分离，蒸汽冷凝物可进入和来自IGCC设备的冷却塔和气化工艺循环。而且，在某些实施例中，热交换器可用于在第一蒸馏物流和第二蒸馏物流被引导至冷却塔内之前冷却第一蒸馏物流和第二蒸馏物流。
每当使用蒸发冷却时，IGCC设备的冷却水消耗较大。此外，水流排放为除其它地区之外的美国西部干燥部分和存在严格水排放限制的地区日益重要的问题。可通过使用本文所公开的ZLD系统来减少水消耗，其可最小化上文所提到的约束的操作影响。更具体而言，所公开的实施例表示技术和水流工艺路线(routine)的独特集成来实现液压平衡的系统，换言之，用于整个IGCC设备的废水的TZD系统。特别地，所公开的实施例最小化用水，提供了能量节省，减少或甚至消除了对许可申请问题的需要等，通过水平衡子系统(例如，灰水ZLD系统和冷却水ZLD系统)的组合，其合并了具体器械、水工艺路线和热集成方法。
图1示出了可由合成气体(例如，合成气)提供动力的IGCC系统10。IGCC系统10的元件可包括原料制备单元12。原料制备单元12可接收燃料源和添加剂，其可用作IGCC系统10的能量源。燃料源可包括煤、石油焦炭、生物质、木基材料、农业废料、焦油、焦炉煤气和沥青，或者其它含碳物质。原料制备单元12可例如通过将燃料源切碎、碾磨、粉碎、磨碎、压块或粒化而重整燃料源的大小或形状以生成原料。此外，添加剂(例如，水或其它合适液体)可添加到原料制备单元12中的燃料源以形成浆状原料。在其它实施例中，并不向燃料源添加液体，因此得到干的原料。
原料然后可从原料制备单元12传递到气化和洗涤系统14。气化和洗涤系统14的气化器可将原料转变为一氧化碳与氢气的组合，例如合成气。这种转化可通过使原料经受在升高的压力(例如，从大约290 psia至1230 psia)和温度(例如，大约1300℉至2900℉)下的受控量的蒸汽和氧气而完成，取决于所用气化器的类型。
在气化和洗涤系统14的气化器中发生燃烧过程。燃烧可包括将氧气引入到炭和残余气体。炭和残余气体可与氧气起反应以形成二氧化碳和一氧化碳，其提供热用于随后的气化反应。在燃烧过程中的温度可处于从大约1300℉至2900℉的范围。之后，蒸汽可在气化步骤中引入到气化器内。炭可与一氧化碳和蒸汽在从大约1500℉至2000℉的范围起反应以产生一氧化碳和氢气。大体上，气化器利用蒸汽和氧气来允许一些进料“焚烧”以产生一氧化碳和能量，其驱动第二反应，第二反应将更多原料转变成氢气和额外二氧化碳。以此方式，由气化器来制造所得气体。所得合成气可包括大约85%的一氧化碳和氢气，以及CH4、CO2、H2O、HCl、HF、COS、NH3、HCN和H2S(基于原料中的硫含量)。
气化和洗涤系统14的气化器也可生成废料，诸如渣料，其可为湿灰材料。此渣料可从气化器移除且被处理为例如路基或其它建筑材料。特定而言，在某些实施例中，渣料可首先发送到粗渣料处置系统16，且然后发送到细渣料处置系统18。可处理从粗渣料处置系统16移除的粗渣料，而从粗渣料处置系统16移除的细渣料可发送到细渣料处置系统18。此外，自气化器的黑水可经由黑水闪蒸系统20发送到细渣料处置系统18。因此，细渣料可与黑水混合以在细渣料处置系统18中进一步加工。从粗渣处置系统16移除的工艺水可发送回到原料制备单元12用于在气化工艺中进一步使用。类似地，从细渣处置系统18移除的包含高碳含量和灰水的细渣可发送回到原料制备单元12和气化和洗涤系统14用于进一步在气化工艺中使用，而自细渣处置系统18的灰水的一部分可引导至灰水零液体排放(ZLD)系统22，在下文中更详细地描述。一般而言，灰水ZLD系统22可以以如下方式加工灰水，即使得进入灰水ZLD系统22的水量大致等于从灰水ZLD系统22出来的水量。
从气化和洗涤系统14，合成气可引导至变换(shift)和气体冷却系统24。变换和气体冷却系统24可执行水气变换(WGS)反应，其中一氧化碳与水(例如，蒸汽)反应以形成二氧化碳和氢气。此工艺可将原料合成气中的氢气与一氧化碳的比例从大约1比1调整为大约3比1。此外，变换和气体冷却系统24可包括旁路，其可用于辅助适当地控制粗制变换合成气的氢气与一氧化碳的比例。应当指出的是WGS反应可为酸性WGS反应，即，在WGS反应期间在粗制合成气中可存在硫。此外，变换和气体冷却系统24可使用合适热交换器来冷却合成气。
自变换和气体冷却系统24的冷却的合成气可被清洁以从冷却的合成气移除HCl、HF、COS、HCN和H2S。例如，可在酸气移除(AGR)工艺26中从冷却的合成气移除H2S。可由硫回收单元28从H2S回收元素硫。此外，在某些实施例中，冷凝物气提工艺30还可用于从合成气冷凝物移除氨，其中氨作为燃料源引导至硫回收单元28。气提的合成气冷凝物在气化和洗涤系统14中再使用。而且，在某些实施例中，废气处理工艺32可用于从硫回收单元28移除残余气体组分，诸如氨、甲醇或任何残余化学品。最后，自AGR工艺26的合成气可引导至合成气调节单元34，用于在发送到发电系统36之前的最后加工。
此外，在某些实施例中，二氧化碳(CO2)再循环系统38可移除并加工包含于合成气中的碳质气体(例如，纯度为按体积计80-100%的CO2)。二氧化碳(CO2)再循环系统38还可包括压缩机、纯化器、管线(其供应CO2用于分离(sequestration)或提高油回收)、CO2储存罐或其任何组合。经历了其含硫组分移除的其二氧化碳的小部分可然后传输回到气化和洗涤系统14。
IGCC系统10还可包括空气分离单元(ASU)40。ASU 40可操作以通过例如利用蒸馏技术将空气分离成组分气体。ASU 40可从自相关联的ASU压缩机供应到它的空气分离氧气，且ASU 40可将分离的氧气转移到气化和洗涤系统14的气化器。此外，自ASU 40的分离的氧气和氮气的一部分可引导至硫回收单元28和合成气调节单元34用于在其相应加工中使用。
在某些实施例中，发电系统36可包括燃气轮机发动机，其具有涡轮、燃烧器、压缩机和驱动轴。如上文所述地那样，燃烧器可接收合成气，其可在压力下从燃料喷嘴喷射。合成气可与压缩空气以及来自DGAN压缩机的压缩氮气混合，且在燃烧器内燃烧。此燃烧可形成热加压燃烧气体。燃烧器可将燃烧气体朝向涡轮的入口引导。当来自燃烧器的燃烧气体行进通过涡轮时，燃烧气体可迫使涡轮中的涡轮叶片沿着燃气轮机发动机的轴线旋转共用驱动轴。
共用驱动轴可将涡轮连接到压缩机以形成转子。压缩机可包括联接到共用驱动轴的叶片。因此，涡轮中涡轮叶片的旋转使将涡轮连接到压缩机的共用驱动轴使压缩机内的叶片旋转。压缩机中叶片的这种旋转可使压缩机压缩经由压缩机中的进气口接收的空气。压缩空气可然后被供给到燃烧器且与合成气和压缩的氮气混合以允许更高效的燃烧。共用驱动轴也可连接到负载，其可为固定负载，诸如用于发电的发电机。实际上，负载可为由燃气轮机发动机的旋转输出提供动力的任何合适的装置。
发电系统36还可包括蒸汽轮机发动机。蒸汽轮机发动机也可驱动负载。该负载也可为用于发电的发电机。但是，由燃气轮机发动机和蒸汽轮机发动机驱动的负载可为能由燃气轮机发动机和蒸汽轮机发动机分别驱动的其它类型的负载。此外，尽管燃气轮机发动机和蒸汽轮机发动机可驱动单独负载，燃气轮机发动机与蒸汽轮机发动机也可协力地利用以经由单个轴驱动单个负载。蒸汽轮机发动机以及燃气轮机发动机的具体构造可根据具体实施方式而定且可包括部段的任何组合。
发电系统36也可包括热回收蒸汽发生(HRSG)系统。自燃气轮机发动机的热排气可被输送到HRSG且用于加热水及产生蒸汽，蒸汽用于例如向蒸汽轮机发动机提供动力。自例如蒸汽轮机发动机的低压部段的排气可被引导至冷凝器。冷凝器可利用冷却塔，如在下文中更详细地描述地，以用冷水来交换热水。冷却塔可向冷凝器提供冷水以辅助冷凝从蒸汽轮机发动机传输到冷凝器的蒸汽。自冷凝器的冷凝物可继而被引导至HRSG 内。同样，自燃气轮机发动机的排气也可被引导至HRSG内以加热来自冷凝器的水且产生蒸汽。
在诸如发电系统36的联合循环系统中，热排气可从燃气轮机发动机流动且行进到HRSG，在HRSG中其可用于生成高压、高温的蒸汽。由HRSG产生的蒸汽可然后行进通过蒸汽轮机发动机用于发电。此外，所产生的蒸汽也可被供应到其中可使用蒸汽的任何其它工艺，诸如供应到气化和洗涤系统14的气化器。燃气轮机发动机发生循环通常被称作“顶循环”，而蒸汽轮机发动机发生循环常常被称作“底循环”。通过组合这两个循环，发电系统36可得到在两个循环中的更大的效率。特别地，自顶循环的废热可被俘获且用于生成蒸汽以用于底循环。
图2为与图1的IGCC系统10有关的工艺水系统42的实施例的示意框图。如在下文中更详细地描述地，工艺水系统42能生成废水的总零排放(TZD)。换言之，到工艺水系统42内的工艺水量可等于从工艺水系统42出来的工艺水量。如图所示，原水可通过包含水澄清器的原水系统44进入工艺水系统42。自原水系统44的澄清的水可引导至工艺水系统42的三个主水系统：如在上文中关于图1所述的冷却塔系统46；锅炉给水系统48；以及用水系统50。冷却塔系统46大体上起用于IGCC系统10和工艺水系统42的冷却水源的作用。锅炉给水系统48大体上起锅炉给水源的作用，其用于在整个IGCC系统10和工艺水系统42中使用的蒸汽和热水的生成。用水系统50用于供水，该水用于在整个IGCC系统10和工艺水系统42中的一般用途使用。
IGCC系统10利用自冷却塔系统46、锅炉给水系统48和用水系统50的大部分水。进入IGCC系统10的水可以以各种方式离开IGCC系统10。例如，某些水可由于蒸发和漂流(drift)52而从IGCC系统10失去，可在工艺反应54中消耗或者可转移到油和固体56中。在IGCC系统10中用过的大量的工艺水可往回引导至冷却塔系统46或到用过的工艺水处理系统58。用过的工艺水处理系统58可产生用于再使用的水和废卤水，其可置于卤水蒸发池中或者在热处理工艺中加工用于回收水和干燥盐混合物以处理。更具体而言，自用过的工艺水处理系统58的水可通过蒸发池或通过热蒸发60而蒸发。应当指出的是IGCC系统10的气化和洗涤系统14和发电系统36分享冷却塔系统46和用过的工艺水处理系统58，使得能促进工艺水和热集成。
组合的用过的工艺水不仅包含煤堆排水，而且还包括冷却水排污、锅炉排污等。实际上，此组合的用过的工艺水到用过的工艺水处理系统58内的流率可比自气化和洗涤系统14发送到灰水ZLD系统22的的灰水排污的流率高若干倍。用过的工艺水处理系统58和灰水ZLD系统22回收供再使用的水以及生成固体废料。
此外，如上文所述，一定量的工艺水可在IGCC系统10的气化和洗涤系统14中变成灰水。此灰水可在IGCC系统10的灰水ZLD系统22中处理。灰水ZLD系统22将生成用于在冷却塔系统46中再使用的蒸馏物和将处理的固体(例如，污泥和干燥盐混合物)。此外，在某些实施例中，蒸馏物可往回引导至气化和洗涤系统14。灰水ZLD系统22可包括两个主要步骤：气化工艺水的软化预处理和热处理。在热处理步骤之前使用软化预处理步骤通过移除结垢化合物(例如，二氧化硅)和挥发性有气味的和有害的气体以改进固体管理(例如，氨和硫化物成分)而提高了灰水ZLD系统22器械的可靠性和可用性。此外，在热处理之前移除结垢化合物降低了维护要求。
此外，在某些实施例中，灰水ZLD系统22可包括在灰水软化预处理下游和灰水热处理上游的氨气提工艺。在灰水中的铵盐通常比灰水中的钠盐腐蚀性更强。因此，所公开的实施例在该工艺中尽快移除铵盐。这样做可降低器械成本，因为在氨气提工艺下游的器械可被设计用于更轻腐蚀性用途，而不是高腐蚀性用途。气提的氨可用作硫回收单元28的硫回收炉中的燃料、可用作肥料(例如，硫酸铵)生产的部分组成或者可在废气处理系统中破坏掉。
因此，IGCC系统10生成两个主要废水流。一个主要废水流为自IGCC系统10的气化和洗涤系统14的气化灰水排污62，其可需要有效的处理。其它主要废水流为用过的工艺水64，其从气体冷凝或者从在IGCC系统10中的蒸汽使用而得到，其可仅需要一些处理。此外，工艺水系统42从自冷却塔系统46的冷却塔排污66、从锅炉给水系统48的锅炉排污68和从各种纯化系统的水而生成额外水排放流，在下文中更详细地描述。因此，除了与这种处理相关联的热集成以及最小化蒸发或排放的水之外，这些流的处理可影响IGCC系统10和工艺水系统42的总输出和效率。
本文所公开的实施例应用工艺水和废水技术用于高效地热集成且再利用水以形成用于废水的TZD系统。所公开的实施例可特别有益于具有受限制的水供应的设备且可为环境友好的，对于设备的资本费用、操作费用、输出和效率具有很小的影响。此外，所公开的实施例可减小或甚至消除符合工艺水排放许可所需的繁琐且费时的许可申请过程。
更具体而言，图3为IGCC设备70的实施例的示意框图，其合并了形成用于废水的TZD系统的工艺水和废水技术。图3所示的IGCC设备70通常合并图1和图2的IGCC系统10和工艺水系统42。如图所示，原水可进入澄清器72，澄清器72可从原水移除污泥。自澄清器72的相对干净的水74可引导至冷却塔46，如在上文中关于图2所述地。自澄清器72的污泥76可被引导至污泥处置工艺78，其可从污泥产生污泥块80用于处理，且可将所得到的水82引导至软化澄清器84内，如在下文中所述地。
自澄清器72的澄清水可通过一个或多个用水过滤器88过滤，其中自用水过滤器88的特定量的过滤水90作为用水90引导至IGCC系统10。自用水过滤器88的包含用过的过滤回洗水的流86和自去矿化超滤工艺92的废弃物可返回到澄清器72用于固体移除。但是，自用水过滤器88的一些水可引导至去矿化超滤工艺92、去矿化反渗透工艺94和离子交换工艺96，其中盐可从过滤的水移除且引导至卤水池98(例如，热蒸发系统)，在卤水池98中水可由于蒸发100而失去。使用卤水池98可使高强度离子交换再生废料能够实现。自离子交换工艺96的包含离子交换冲洗(rinse)的流102和自去矿化反渗透工艺94的废弃物可引导至软化澄清器84，而不是冷却塔系统46，以避免冷却塔系统46的减小的操作循环。应当指出的是软化澄清器84也可从IGCC设备70的供给区排水104接收水。
结合相关联的下游过滤器106(例如，多介质过滤器)的软化澄清器84可用于从冷却塔排污66移除铝、氟化物、钙和镁硬度、二氧化硅和其它结垢化合物。在软化澄清器84和过滤器106的下游可为超滤工艺108和反渗透工艺110以移除任何剩余盐，其可被引导至卤水池98。经由在超滤工艺108和反渗透工艺110上游的软化澄清器84和过滤器106使用冷却塔排污软化和过滤帮助保护超滤工艺108和反渗透工艺110的膜完整性和效率。
自反渗透工艺110的所有渗透物112完全返回到冷却塔系统46。换言之，自反渗透工艺110的所有渗透物112仅返回到冷却塔系统46。在某些实施例中，自反渗透工艺110的渗透物112与自灰水ZLD系统22的蒸馏物114组合。
此外，在某些实施例中，在软化澄清器84和过滤器106下游的软化和过滤的冷却塔排污的过滤的冷却水116的一部分可往回返回到冷却塔系统46，其中剩余的过滤冷却水通过超滤工艺108和反渗透工艺110加工。这使得超滤工艺108和反渗透工艺110器械大小能够最小化。在某些实施例中，自超滤工艺108的废弃物118可直接返回到软化澄清器84以移除悬浮的固体。此外，自反渗透工艺110的渗透物112可按工艺路线发往冷却塔系统46的贮槽作为用于冷却塔蒸发52的低总溶解固体(TDS)补给水。自冷却塔系统46的蒸发和漂流52为IGCC设备70的主要水损失源。因此，使用自反渗透工艺110的补给水可帮助抵消这些损失中的某些。
卤水池98可由卤水ZLD系统120替换。类似于灰水ZLD系统22，卤水ZLD系统120使冷却水系统的零液体排放(ZLD)能够实现。结合灰水ZLD系统22，卤水ZLD系统120使得IGCC设备70能具有TZD特征。换言之，灰水ZLD系统22和卤水ZLD系统120，除了为个别ZLD系统之外，可导致整个IGCC设备70具有总零废水排放。
此外，卤水ZLD系统120的流动路径的组合使得IGCC设备70能处置较差品质的循环原水的冷却塔浓度效果(例如，高硬度和/或二氧化硅水平)，从而使冷却塔系统46的增加的操作循环能够实现。此外，可减小或甚至消除基础负荷冷却能力的中断(例如，对于气化和洗涤系统14的气化器，发电系统36和ASU 40)。而且，也可减少或甚至消除对于结垢移除的维护(例如，工艺管、冷却环路和其它相关联的器械)或分散剂或结垢抑制剂增加的化学消耗。此外，自灰水ZLD系统22的蒸馏物114到反渗透工艺110下游的冷却塔系统46的工艺路线能够与自反渗透工艺110的渗透物112混合，渗透物112按工艺路线发送到冷却塔系统46。
所公开的实施例将通过渗透物112和蒸馏物114的特定工艺路线导致减少IGCC设备70的原水消耗和处理化学品使用。特别地，蒸馏物的一部分可返回到气化和洗涤系统14以供再使用，诸如在仪器冲洗、清洁净化水、固体浆液制备、闭锁式料斗冲洗鼓补给、骤冷水或喷雾中等。此外，在气化和洗涤系统14内的热集成回收能在任何适用的情况下进行。所公开的实施例也可保持自灰水ZLD系统22的蒸馏物114和自冷却水反渗透工艺110的渗透物112与自IGCC系统10的蒸汽系统冷凝物124分离(例如，通过图2的用过的工艺水处理系统58)，自IGCC系统10的蒸汽系统冷凝物124可单独地进入和来自冷却塔系统46循环。这可避免冷凝物化学问题和高压蒸汽系统污染。
使用两个ZLD系统(例如，灰水ZLD系统22和卤水ZLD系统120)来形成IGCC设备70的TZD系统可需要内部水流的独特集成处于平衡状态。例如，所公开的实施例可包括对于多种操作条件的冷却水负荷计算，操作条件可包括热天、冷天、可能会影响到工艺水排污速率的不同的燃料包络(envelop)特征(例如，高硫、高灰分、高湿气等)、可限定液压限制、瓶颈和峰值需求和调低水平衡的补给水品质和可用性(例如，自单个或多个气化器系列操作和子系统顺序或紧急停机操作)。所公开的实施例还可包括水流工艺路线的计算、离子盐平衡和闪蒸冷却温度的估计以限制腐蚀，允许使用预处理的膜工艺并且确定器械大小。所公开的实施例还可使用各种叉流式热交换器以允许对系统效率而言的最大热回收。
本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括做出和使用任何装置或系统及执行任何合并的方法。本发明的专利保护范围由权利要求限定，且可包括本领域技术人员所想到的其它实例。如果其它实例具有与权利要求的字面语言并无不同的结构元件或者如果其它实例包括与权利要求的字面语言并无实质不同的等效结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的保护范围内。

Claims (19)

1.一种零液体排放工艺水系统，包括：
气化系统，其带有灰水的输出；
冷却塔系统，其被构造为接收原水且构造成向所述气化系统供应工艺水；
灰水零液体排放(ZLD)系统，其被构造为从所述气化系统接收所述灰水、生成第一蒸馏物流，且将所述第一蒸馏物流引导至所述气化系统；以及
冷却水ZLD系统，其被构造为接收自所述冷却塔系统的冷却塔排污、生成第二蒸馏物流，且将所述第二蒸馏物引导至所述冷却塔系统。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进出所述灰水ZLD系统的水流大致相等，并且其中，进出所述冷却水ZLD系统的水流大致相等。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一蒸馏物流和第二蒸馏物流在所述冷却塔系统的上游组合。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述灰水ZLD系统包括软化预处理系统，其被构造为从所述灰水移除结垢化合物。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述灰水ZLD系统包括在所述软化预处理系统下游的氨气提系统。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，蒸汽冷凝物循环到所述冷却塔系统且从所述冷却塔系统循环，且所述气化系统分离所述第一蒸馏物流和第二蒸馏物流。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷却水ZLD系统包括软化澄清器、一个或多个过滤器、超滤系统、反渗透系统和热蒸发系统，所述热蒸发系统被构造为加工所述冷却塔排污。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，自所述反渗透系统的卤水被引导至所述热蒸发系统。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，渗透物流从所述反渗透系统仅引导至所述冷却塔系统。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，用于化学生产的气化工艺设备包括所述气化系统。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，整体气化联合循环系统发电设备包括所述气化系统。
12.一种零液体排放工艺水系统，包括：
气化系统，其被构造为输出灰水；以及
灰水零液体排放(ZLD)系统，其被构造为接收所述灰水且被构造为生成第一蒸馏物流，其中，所述灰水ZLD系统包括氨气提系统，且进出所述灰水ZLD系统的水量大致相等；以及冷却水ZLD系统，其构造成从冷却塔系统接收冷却塔排污，产生第二蒸馏物流，并且将所述第二蒸馏物流导向所述冷却塔。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述灰水ZLD系统包括软化预处理系统，所述软化预处理系统被构造为从所述氨气提系统上游的所述灰水移除结垢化合物。
14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，自所述灰水ZLD系统的第一蒸馏物流与自冷却水ZLD系统的第二蒸馏物流组合。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，自所述灰水ZLD系统的第一蒸馏物流与自所述冷却水ZLD系统的反渗透系统的渗透物流组合。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述第一蒸馏物流和所述渗透物流的组合流引导至冷却水系统。
17.根据权利要求14所述的系统，其中所述第一蒸馏物流和所述第二蒸馏物流引导至所述气化系统或冷却塔内。
18.一种零液体排放工艺水系统，其包括：
气化系统，其被构造为输出灰水；
冷却塔；以及
冷却水零液体排放(ZLD)系统，其具有蒸发池，其中，所述冷却水ZLD系统被构造为从所述冷却塔接收冷却塔排污且构造成生成卤水，所述卤水被引导至所述蒸发池，并且其中，进出所述冷却水ZLD系统的水量大致平衡；以及灰水ZLD系统，其构造成接收灰水并产生蒸馏物，其中所述灰水ZLD系统包括氨气提系统，并且进出所述灰水ZLD系统的水量大致平衡。
19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述系统的总废水排放大致为零。
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