CN102936063A

CN102936063A - 从褐煤干燥烟气中回收水的工艺方法及系统

Info

Publication number: CN102936063A
Application number: CN2012104117693A
Authority: CN
Inventors: 张宗飞; 唐凤金; 徐建民; 夏吴
Original assignee: China Wuhuan Engineering Co Ltd
Current assignee: China Wuhuan Engineering Co Ltd
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2032-10-25
Also published as: CN102936063B

Abstract

本发明涉及褐煤干燥烟气回收水的工艺及系统，解决了水回收工艺复杂，占地面积大、固定资产投资及运行成本高的问题。技术方案包括含水高温烟气由洗涤塔下段进入，在洗涤塔内与工艺水直接逆流接触、洗涤换热，烟气中的蒸汽部分冷凝进入含尘灰水中，洗涤后的烟气由洗涤塔顶部的烟气出口排出，洗涤后的含尘含油灰水由底部的灰水出口送入冷却器中进一步降温至45-50℃后送入油水分离器分离出污油排出，含尘灰水送入澄清器分离出上层的灰水及下层的灰浆，上层的灰水澄清溢流后进入灰水槽，澄清后灰水悬浮固体浓度小于100ppm，再经过滤器过滤后得到含尘量＜ 5 ppm的清洁水。本发明投资少、占地面积小、设备紧凑、作业率高，运行成本低。

Description

从褐煤干燥烟气中回收水的工艺方法及系统

技术领域

本发明涉及一种从褐煤干燥烟气中回收水的工艺方法及系统。

背景技术

我国褐煤资源丰富，己探明的保有储量达1303亿吨，占全国煤炭储量的13%左右，主要分布在东北、西北、西南、华北等地，集中在内蒙古、云南和黑龙江等省。我国对褐煤资源主要采用提质的方法进行加工处理和利用。

我国北方褐煤的含水率一般在30％～50％，在褐煤提质工艺过程中，褐煤中90％左右的水分可被挤出，大量的水份将随褐煤干燥烟气带出，一般这些干燥烟气直接放空，不但造成对大气环境的污染，还造成大量水分的损失。对于褐煤产区来说，水是极为宝贵的资源。由于在褐煤提质工艺中产生的水体积庞大，且烟气中的水份直接放空或冷凝排入水体会造成大气或自然水体的污染。为了节约水资源、减少废水排放以达到节能减排的目标，需要从褐煤干燥烟气中回用其中的水份。目前国内外关于褐煤提质过程中回用水的报道较少，仅有文献报导采用厌氧+臭氧氧化的方法、厌氧-缺氧-好氧生物法（A2/O）和升流式曝气生物滤池(UBAF)组合工艺对褐煤提质冷凝水进行处理。前两种工艺方法均属生物法处理回用水，这种生物法占地面积大、固定资产投资及运行成本高。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种从褐煤干燥烟气中回收水的工艺方法以及褐煤干燥烟气水回收系统。

技术方案包括洗涤塔，所述洗涤塔灰水出口经管道依次连接灰水冷却器、油水分离器、澄清器、灰水槽和过滤器。

所述澄清器底部的灰浆出口经离螺机与澄清槽的灰水进口连接。

所述过滤器的水出口经管道与洗涤塔的工艺水入口连接。

所述洗涤塔的烟气出口经管道依次连接的蒸发器组、汽液分离器以及引风机。

本发明从褐煤干燥烟气中回收水的工艺方法，包括如下步骤：

含水高温烟气由洗涤塔下段进入，在洗涤塔内与工艺水直接逆流接触、洗涤换热，烟气中的蒸汽部分冷凝进入含尘灰水中，洗涤后的烟气由洗涤塔顶部的烟气出口排出，洗涤后的含尘含油灰水由底部的灰水出口送入冷却器中进一步降温至45-50℃后送入油水分离器分离出污油排出，含尘灰水送入澄清器分离出上层的灰水及下层的灰浆，上层的灰水澄清溢流后进入灰水槽，澄清后灰水悬浮固体浓度小于100ppm（质量百分数），再经过滤器过滤后得到含尘量＜ 5 ppm（质量百分数）的清洁水。

所述澄清器分离出的灰浆经灰浆出口送入离螺机分离出灰水及滤饼，灰水回送入澄清器进行澄清分离。

所述经过滤器过滤后得到的清洁水部分作为工艺水回送至洗涤塔内洗涤烟气，余量排出。

所述洗涤塔顶部排出的110℃-130℃的烟气经蒸发器组进一步回收余热及冷凝液并降温至60～90℃后送汽液分离罐分离出不凝气体和冷凝液，所述不凝气体经引风机排出，蒸发器组及汽液分离罐分离出的冷凝液为含尘量＜ 5 ppm的清洁水，其中，通过控制引风机使蒸发器组的真空压力维持在30～70kPaA。

发明人改变了过去含水高温烟气通常采用间接换热的方式，通过与工艺水直接接触换热，能够有效提高换热效率、对烟气的洗涤效果好，能有效净化外排的烟气，也使烟气中的大部分蒸汽冷凝进入工艺水中，然后再对洗涤烟气后的灰水进行处理，回收水分；同时发明还对褐煤气烟进行了深入研究，发现其烟气除具有高温、含尘以及含水量高外，还含有少量的油，这些油会在与工艺水的直接接触过程中进入水中，若不处理灰水中的污油，难溶于水的油类物质漂浮在水上，形成一层薄膜，阻止空气中的氧在水中的溶解，使水中的溶解氧减少，致使水体中浮游生物等因缺氧而死亡，也妨碍水生生物的光合作用，从而影响水体的自净作用，恶化水质，危害水产资源。同时水体表面的聚结油还有可能燃烧产生安全问题，并且油污还会对设备带来各种不良影响。因此从洗涤塔出来灰水必需首先经油水分离器行除油后再进行后续的水回收过程，为了保持好的除油效果，应先将灰水温度降至45-50℃后再进入油水分离器，除油后的灰水再经澄清器、灰水槽及过滤器得到含尘量＜ 5 ppm的清洁水，该清洁水不仅可作为工艺水回送至洗涤塔，多余部分还可送入褐煤提质工艺中的其它系统中使用，从而大大缓解了缺水地区在进行褐煤提质工艺过程中水的供应问题。进一步的，在澄清器中分离中的灰浆中仍含有一定的水分，并且灰浆直接外排同样会对环境造成影响，因此增加离螺机对灰浆进行进一步分离，分离出的灰水和滤饼，灰水可回送至澄清器，而滤饼中含水量可降至30%～60%，这种滤饼含有大量煤粉可作为锅炉燃煤或气化用煤的混煤再生使用，带来了附加的经济效益。

另外，被工艺水洗涤后的烟气中尚含有部分饱和水以蒸汽的形式与烟气混合存在，并且洗涤后的烟气温度仍高达110℃-130℃，应考虑尽可能的回收部分热量及水分，这里，采用蒸发器组对烟气进行间接降温换热的同时，还可获得冷凝液，经蒸发器组处理后的烟气再经汽液分离罐再次进行烟气和冷凝液的分离，同时通过置引风机维持蒸发器组内近真空压力环境，显著降低蒸发器组内操作介质的沸点，利用多效蒸发器组可充分回收烟气中所含热量，同时提高水的回收率，蒸发器组及汽液分离罐中的冷凝液均可引出作为清洁水，经降温后烟气经引风机引出排入大气，经处理后的烟气中含尘量可降至1mg/Nm³，温度可降至60～90℃，水份回收率达95%以上。

在油水分离器中加入亲油添加剂以利于后续污油的分离，污油去除率可达99.5%以上，所述亲油添加剂可以选用单甘油酯乳化剂、乳化剂MOA-3B及乳化剂AOE-3；同时在澄清器内加入絮凝剂药剂，以利于灰水中的灰尘沉降，所述絮凝剂可以选用聚丙烯酰胺、明钒、硫酸铝、氧化铝或硫酸铁等药剂。

本发明系统具有固定资产投资少、占地面积小、设备紧凑、运行的作业率高，运行成本低等有益效果。本发明工艺可在褐煤干燥烟气水回收系统中进行，对褐煤提质过程中产生的烟气回收热量及水分并除尘，烟气中的水份回收率高达95%以上，除尘效果好，得到的滤饼还能再生利用，本发明工艺简单、操作简便、同时兼具除尘、回收余热和水分的多种效果、得到的清洁水中含尘量少，利于系统回用，大大缓解了缺水地区煤提质工艺系统用水不足的问题，节能降耗，具有广阔的市场应用前景。

附图说明

图1为本发明系统结构图暨工艺流程图。

其中：1-洗涤塔、1.1-烟气进口、1.2-烟气出口、1.3-工艺水进口、1.4-灰水出口、2-汽液分离罐、3-油水分离器、4-澄清器、4.1-灰水进口、4.2-灰水出口、4.3-灰浆出口、5-灰水槽、6-过滤器、7-离螺机、8-蒸发器组、9-灰水冷却器、10-引风机。A-含水高温烟气、B-污油、C-滤饼、D-换热介质、E-清洁水、F-尾气。

具体实施方式

参照图1，所述洗涤塔1设烟气进口1.1、烟气出口1.2、工艺水进口1.3和灰水出口1.4、灰水出口1.4经管道依次连接灰水冷却器9、油水分离器3、澄清器4、灰水槽5、过滤器6及工艺水进口1.3。所述烟气出口1.2经管道依次连接串联的蒸发器组8、汽液分离罐2以及引风机10。所述澄清器4设灰水进口4.1、灰水出口4.2和灰浆出口4.3，所述灰水进口4.1与油水分离器连接，灰水出口4.2（溢流出口）与灰水槽5连接，所述灰浆出口4.3经离螺机7与灰水进口4.1连接。所述管道上根据需要可设置阀门、水泵等，此为常规技术，在此不作详述。

工作原理：

含水高温烟气A由洗涤塔1的烟气进口1.1进入，在洗涤塔1内与循环来的工艺水直接逆流接触、洗涤换热，烟气中的蒸汽部分冷凝（还包括烟气中的灰尘和污油）进入工艺水中形成含尘含油灰水，含尘含油灰水由灰水出口1.4送入冷却器9中进一步降温至45-50℃后送入油水分离器3分离出污油B排出，含尘灰水经灰水进口4.1送入澄清器4中分离出上层的灰水及下层的灰浆，上层的灰水澄清溢流后经灰水出口4.2进入灰水槽5，澄清后的灰水悬浮固体浓度小于100ppm，再经过滤器5过滤后得到滤饼C及含尘量＜ 5 ppm的清洁水E，得到的清洁水E部分作为工艺水经工艺水进口1.3回送至洗涤塔1内循环洗涤烟气，余量排出可为褐煤提质系统供水，从而解决了缺水地区水资源不足的问题。所述澄清器4分离出下层的灰浆经灰浆出口4.3送入离螺机7分离出灰水及滤饼C，灰水经灰水进口4.1回送入澄清器4内进行澄清分离。所述洗涤塔1顶部烟气出口1.2排出的经洗涤的110℃-130℃的烟气经蒸发器组8（包括至少2台串联的蒸发器）进一步回收余热及冷凝液并降温至60～90℃后送汽液分离罐2分离出不凝气体和冷凝液，所述不凝气体经引风机10作为尾气F排入大气，蒸发器组8及汽液分离罐2分离出的冷凝液为含尘量＜ 5 ppm的清洁水E可再生使用，其中，通过控制引风机2使蒸发器组8的真空压力维持在30～70kPaA，以显著降低蒸发器组8内换热介质D的沸点，所述换热介质D可以选用冷却水或其它介质。

以内蒙古缺水地区的60万吨/年褐煤提质工艺为例，原料褐煤含水量约为40%，一般传统工艺对褐煤干燥烟气放空处理，未对烟气中大量饱和水进行回收。若采用本方明的新工艺，可回收工艺水约20万吨，为内蒙古缺水地区节约大量水资源；同时该工艺充分回收了烟气中的热量，折合成标准煤，约节省标准煤3万吨；另外该工艺获得副产品滤饼16000 吨，产生附加效益500万元。

Claims

1.一种褐煤干燥烟气水回收系统，包括洗涤塔，其特征在于，所述洗涤塔灰水出口经管道依次连接灰水冷却器、油水分离器、澄清器、灰水槽和过滤器。

2.如权利要求1所述的褐煤干燥烟气水回收系统，其特征在于，所述澄清器底部的灰浆出口经离螺机与澄清槽的灰水进口连接。

3.如权利要求1所述的褐煤干燥烟气水回收系统，其特征在于，所述过滤器的水出口经管道与洗涤塔的工艺水入口连接。

4.如权利要求1-3任一项所述的褐煤干燥烟气水回收系统，其特征在于，所述洗涤塔的烟气出口经管道依次连接的蒸发器组、汽液分离器以及引风机。

5.一种从褐煤干燥烟气中回收水的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

含水高温烟气由洗涤塔下段进入，在洗涤塔内与工艺水直接逆流接触、洗涤换热，烟气中的蒸汽部分冷凝进入含尘灰水中，洗涤后的烟气由洗涤塔顶部的烟气出口排出，洗涤后的含尘含油灰水由底部的灰水出口送入冷却器中进一步降温至45-50℃后送入油水分离器分离出污油排出，含尘灰水送入澄清器分离出上层的灰水及下层的灰浆，上层的灰水澄清溢流后进入灰水槽，澄清后灰水悬浮固体浓度小于100ppm，再经过滤器过滤后得到含尘量＜ 5 ppm的清洁水。

6.如权利要求5所述的从褐煤干燥烟气中回收水的工艺方法，其特征在于，所述澄清器分离出的灰浆经灰浆出口送入离螺机分离出灰水及滤饼，灰水回送入澄清器进行澄清分离。

7.如权利要求5所述的从褐煤干燥烟气中回收水的工艺方法，其特征在于，所述经过滤器过滤后得到的清洁水部分作为工艺水回送至洗涤塔内洗涤烟气，余量排出。

8.如权利要求5-7任一项所述的从褐煤干燥烟气中回收水的工艺方法，其特征在于，所述洗涤塔顶部排出的110℃-130℃的烟气经蒸发器组进一步回收余热及冷凝液并降温至60～90℃后送汽液分离罐分离出不凝气体和冷凝液，所述不凝气体经引风机排出，蒸发器组及汽液分离罐分离出的冷凝液为含尘量＜ 5 ppm的清洁水，其中，通过控制引风机使蒸发器组的真空压力维持在30～70kPaA。