CN103224811B - 一种处理工业园区有机废水的耦合气化工艺及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种处理工业园区有机废水的耦合气化工艺及系统，湿法制浆装置出口与湿法气化装置进口连通，湿法气化装置气体出口与合成气收集调配系统的主输送管连通，湿法气化装置液体出口与黑水收集系统的主管线连通；干粉制备装置出口与干法气化装置进口连通，干法气化装置气体出口与合成气收集调配系统的主输送管连通，干法气化装置液体出口与黑水收集系统的主管线连通。通过合成气收集调配系统和黑水收集系统实现了干法气化和湿法气化工艺的耦合，将工业园区有机废水作为粉焦气化的原料，既保证了粉焦的高效率气化，同时又消化处理了有机废水，环境效益良好。

Description

一种处理工业园区有机废水的耦合气化工艺及系统

技术领域

本发明属于气化及废水处理领域，涉及粉焦气化技术和有机废水处理技术，具体涉及一种处理工业园区有机废水的耦合气化工艺及系统。

背景技术

粉状半焦是煤炭中低温热解过程的重要产物，约占整个原料煤质量的60％-70％。目前这些粉焦主要用于冶金焦和电石生产方面，在钢铁行业出现市场低迷及电石法生产PVC(聚氯乙烯)行业受限的条件下，粉焦的有效利用成为一个重大的问题。煤炭气化技术为这一问题提供了良好的解决方案。

目前的煤炭气化技术在原料制备时，多采用湿法制浆和干法制粉两种方案，对应的气化技术为湿法气化工艺和干法气化工艺。湿法制浆过程中常因多种因素时常造成跑浆，跑浆资源无法利用造成资源浪费，同时还带来了环境污染及煤浆浓度偏低的问题，与干法气化工艺相比，湿法气化工艺粉焦气化效率低。在干粉制备及输送工艺中，干粉经载气输送过程常存在干粉泄露的问题，这部分泄露的干粉也无法有效利用，同样造成资源的浪费和粉尘污染。

工业园区尤其是煤化工工业园区生产过程中会产生大量的有机废水，这些有机废水通常采用生化法进行处理，面临成本高、经济性差的问题，如何合理处理利用这些有机废水同样是煤化工产业发展遇到的严峻问题。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术缺陷提供一种处理工业园区有机废水的耦合气化工艺及系统，将工业园区的有机废水与粉焦气化过程结合起来，将有机废水作为气化原料，既保证粉焦的高效气化，又避免了有机废水对环境的影响问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种处理工业园区有机废水的耦合气化系统，包括设有有机废水入口和制浆原料入口的湿法制浆装置和设有干粉原料入口的干粉制备装置，干粉原料为粉焦，湿法制浆装置出口与湿法气化装置进口连通，湿法气化装置液体出口与黑水收集系统的主管线连通；湿法气化装置气体出口与湿法气化除尘装置连通，湿法气化除尘装置气体出口与合成气收集调配系统的主输送管连通，湿法气化除尘装置液体出口与黑水收集系统的主管线连通；干粉制备装置出口与干法气化装置进口连通，干法气化装置液体出口与黑水收集系统的主管线连通；干法气化装置气体出口与干法气化除尘装置连通，干法气化除尘装置气体出口与合成气收集调配系统的主输送管连通，干法气化除尘装置液体出口与黑水收集系统的主管线连通；所述湿法制浆装置跑浆出口通过过滤装置与跑浆收集装置连通，跑浆收集装置出口与干粉制备装置的干粉原料入口连通；所述干粉制备装置连接有干粉收集装置，干粉收集装置出口与湿法制浆装置的制浆原料入口连通。

所述黑水收集系统的主管线经黑水收集至制浆系统调节阀与湿法制浆装置的有机废水入口连通。

所述湿法制浆装置出口并联有多个湿法气化装置，各湿法气化装置气体出口经湿法气化除尘装置分别与合成气收集调配系统的主输送管连通，各湿法气化装置液体出口分别与黑水收集系统的主管线连通；所述干粉制备装置出口并联有多个干法气化装置，各干法气化装置气体出口经干法气化除尘装置分别与合成气收集调配系统的主输送管连通，各干法气化装置液体出口分别与黑水收集系统的主管线连通。

所述湿法气化装置为水冷壁结构气化装置。

所述湿法气化装置液体出口经湿法气化黑水控制阀与黑水收集系统的主管线连通；湿法气化除尘装置气体出口经湿法气化合成气控制阀与合成气收集调配系统的主输送管连通，湿法气化除尘装置液体出口经湿法气化除尘黑水控制阀与黑水收集系统的主管线连通；干法气化装置液体出口经干法气化黑水控制阀与黑水收集系统的主管线连通；干法气化除尘装置气体出口经干法气化合成气控制阀与合成气收集调配系统的主输送管连通，干法气化除尘装置液体出口经干法气化除尘黑水控制阀与黑水收集系统的主管线连通。

一种处理工业园区有机废水的耦合气化工艺，包括以下步骤:

(1)将制浆原料粉焦、水、添加剂和工业园区有机废水一同送入湿法制浆装置制成料浆，将干粉原料粉焦送入干粉制备装置制成干粉；料浆制备过程中产生的跑浆被跑浆收集装置收集、干燥后重新送入干粉制备装置二次研磨制成干粉；将黑水收集系统收集的部分黑水送入湿法制浆装置中，与制浆原料一同制成料浆；

(2)将步骤(1)所得料浆与气化剂一同进送入湿法气化装置进行反应，所得合成气经湿法气化除尘装置除尘、降温之后，再经过湿法气化合成气控制阀调整压力后送入合成气收集调配系统，所得气化黑水通过湿法气化黑水控制阀进入黑水收集系统，气化渣排出；与此同时，将步骤(1)所得干粉与气化剂一同送入干法气化装置进行反应，生成的合成气经干法气化除尘装置除尘、降温之后，再经过干法气化合成气控制阀调整压力后送入合成气收集调配系统，所得气化黑水通过干法气化黑水控制阀送入黑水收集系统，气化渣排出；干粉输送过程中泄漏及返回的干粉经干粉收集装置收集后送入湿法制浆装置二次研磨制成料浆。

本发明的湿法气化装置与干法气化装置分别与合成气收集调配系统和黑水收集系统连通，通过合成气收集调配系统和黑水收集系统实现了干法气化和湿法气化工艺的耦合，很好的解决了粉焦气化的问题，将工业园区有机废水作为粉焦气化的原料，既保证了粉焦的高效率气化，同时又消化了有机废水，环境效益良好。

进一步，本发明湿法制浆装置跑浆出口连接有跑浆收集装置，干粉制备装置连接有干粉收集装置，通过原料制备过程的耦合，将跑浆经收集、干燥后送入干粉制备装置进行二次研磨，优化了干粉的粒径配比，原料中大小颗粒的比例更加合理，从而有利于降低干粉输送过程的阻力，减少设备磨损，改善输送性能。同时，将干粉输送过程泄露的干粉收集后送入制浆装置进行二次研磨，既提高了煤浆浓度又优化了粒径分布，有利于降低料浆黏度和输送能耗，同时提高了气化效率。

干法气化、湿法气化工艺采用相同的工作压力。通过这种设置方式可以避免一系列的压力控制元件和动力消耗，有利于降低整个系统的复杂程度，控制投资额，同时提高装置的操作性能。

目前，干法气化主体均采用水冷壁结构，湿法气化既有水冷壁也有耐火砖，为降低整个系统的复杂度，增加可操作性，本系统湿法气化装置采用水冷壁结构，以降低整个系统的复杂度，提高操作性能。

进一步，干法气化装置、湿法气化装置、干法气化除尘装置、湿法气化除尘装置合成气出口分别通过调节阀与合成气收集调配系统主输送管连通，通过调节阀控制各合成气压力和流量，实现了气化合成气中CO/H2比例的调节功能，可以减少下游变换过程的变换程度，有利于下游生产过程的控制与操作。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

1.湿法气化装置；2.湿法气化除尘装置；3.干法气化装置；4.干法气化除尘装置；5.湿法制浆装置；6.跑浆收集装置；7.干粉制备装置；8.干粉收集装置；9.湿法气化黑水控制阀；10.湿法气化除尘黑水控制阀；11.干法气化黑水控制阀；12.干法气化除尘黑水控制阀；13.黑水收集系统总调节阀；14.湿法气化合成气控制阀；15.干法气化合成气控制阀；16.合成气收集调配系统总调节阀；17.黑水收集至制浆系统调节阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述：

本发明由原料制备系统、气化系统、合成气收集调配系统、黑水收集系统组成。

原料制备系统由湿法制浆装置5，跑浆收集装置6，干粉制备装置7，干粉收集装置8组成。园区有机废水和粉焦等制浆原料通过管道输送至湿法制浆装置5中，湿法制浆装置5的主出口与湿法气化系统的湿法气化装置1进口连通，湿法制浆装置5的跑浆出口通过过滤装置与跑浆收集装置6连接，跑浆收集装置6出口与干粉制备装置7的干粉原料入口连通。干粉制备装置7的出口与干法气化系统的干法气化装置3进口连接，干粉制备装置7连接有干粉收集装置8，干粉收集装置8出口与湿法制浆装置5的干粉原料入口连通，将输送过程返回及泄露的干粉通过管线送入湿法制浆装置5。

其中，跑浆回收装置6为设置在湿法制浆装置磨机下方的小型空间或容器；干粉收集装置8为干粉输送管线上的收集容器。

气化系统由湿法气化装置1及对应湿法气化除尘装置2、干法气化装置3及对应干法气化除尘装置4组成。湿法气化装置1的顶部气体出口通过管线与湿法气化除尘装置2连接，湿法气化装置1的底部液体出口通过管线与黑水收集系统的湿法气化黑水控制阀9相连。湿法气化除尘装置2的顶部气体出口管线与合成气收集调配系统的湿法气化合成气控制阀14连接，湿法气化除尘装置2的液体出口与黑水收集系统的湿法气化除尘黑水控制阀10连接。

干法气化装置3的气体出口通过管线与干法气化除尘装置4连接，干法气化装置3的液体出口与黑水收集系统的干法气化黑水控制阀11连接，干法气化过程包括干法气流床气化工艺或固定床气化工艺。干法气化除尘装置4的气体出口通过管线与合成气收集调配系统的干法气化合成气控制阀15连接，干法气化除尘装置4底部液体出口与黑水收集系统的干法气化除尘黑水控制阀12连接。

合成气收集调配系统由湿法气化合成气控制阀14，干法气化合成气控制阀15，合成气收集调配系统总调节阀16，合成气收集调配系统主输送管组成。湿法气化合成气控制阀14、干法气化合成气控制阀15分别通过管线与合成气收集调配系统主输送管连通，合成气收集调配系统总调节阀16安装在合成气收集调配系统主输送管上，合成气收集调配系统主输送管通过管线与下游工段连接。

黑水收集系统由湿法气化黑水控制阀9，湿法气化除尘黑水控制阀10，干法气化黑水控制阀11，干法气化除尘黑水控制阀12，黑水收集系统总调节阀13，黑水收集至制浆系统调节阀17和黑水收集系统的主管线组成。湿法气化黑水控制阀9、湿法气化除尘黑水控制阀10、干法气化黑水控制阀11、干法气化除尘黑水控制阀12和黑水收集至制浆系统调节阀17通过管线与黑水收集系统的主管线连通，黑水收集系统总调节阀13安装在黑水收集系统的主管线上，黑水收集系统的主管线通过管线与下游灰水处理工段连接；黑水收集至制浆系统调节阀17通过管线与制浆系统的湿法制浆装置5连接。

作为本发明的优化方案，根据实际产能在湿法制浆装置5出口并联有多个湿法气化装置1，各湿法气化装置1气体出口经湿法气化除尘装置后分别经调节阀与合成气收集调配系统的主输送管连通，各湿法气化装置1液体出口分别经调节阀与黑水收集系统的主管线连通；同时，在所述干粉制备装置7出口并联有多个干法气化装置3，各干法气化装置3气体出口经干法气化除尘装置后分别经调节阀与合成气收集调配系统的主输送管连通，各干法气化装置3液体出口分别经调节阀与黑水收集系统的主管线连通，干法气化装置与湿法气化装置的数目比可以设为4:1，3:1，2；1或1:1等。

根据生产能力，可以选择并联多套干法气化系统或湿法气化系统，系统组装方式灵活，实用性更强。

本发明还提供一种处理工业园区有机废水的耦合气化工艺，具体包括以下步骤：

本工艺由原料制备、气化制合成气、合成气收集混合调配、黑水收集调配四个步骤组成；

(1)将原料粉焦、水、添加剂等制浆原料、以及工业园区有机废水一同送入湿法制浆装置5制成料浆，所得料浆主体送往湿法气化装置1，制浆过程产生的少量跑浆进入跑浆收集装置6，在自然条件下干燥后，重新送入干粉制备系统进行二次研磨作为干粉原料；同时，将粉焦和跑浆干燥后所得粉煤共同送入干粉制备装置7制成干粉，所得干粉主体进入干法气化装置3，输送过程中返回及泄露的干粉经干粉收集装置8收集后送入湿法制浆装置1进行二次研磨作为制浆原料；

(2)将来自湿法制浆装置的料浆与气化剂一同进入湿法气化装置1进行反应，生成的合成气经湿法气化除尘装置2除尘、降温之后，再经过湿法气化合成气控制阀14调整压力后进入合成气收集调配系统，所得气化黑水通过湿法气化黑水控制阀9进入黑水收集系统，气化渣定期外排；与此同时，来自干粉制备装置的干粉与气化剂一同进入干法气化装置3进行反应，生成的合成气经干法气化除尘装置4除尘、降温之后，再经过干法气化合成气控制阀15后进入合成气收集调配系统，所得气化黑水通过干法气化黑水控制阀11进入黑水收集混合系统，气化渣定期外排。

作为本发明工艺的进一步优化方案，将黑水收集系统收集的部分黑水与干法输送过程返回的干粉、原料粉焦、水、添加剂等制浆原料、以及工业园区有机废水一同送入湿法制浆装置5中，作为制备料浆的原料。

在合成气收集混合与调配过程中，来自湿法气化系统与干法气化系统的合成气经湿法气化合成气控制阀14，干法气化合成气控制阀15，调节压力后相互混合，再通过合成气收集调配系统总调节阀16调节压力和流量后送往下游工段。

在气化黑水收集系统中，来自湿法气化系统与干法气化系统的气化黑水分别经过湿法气化黑水控制阀9，湿法气化除尘黑水控制阀10，干法气化黑水控制阀11，干法气化除尘黑水控制阀12调节压力后相互混合，再通过黑水收集系统总调节阀13调节压力和流量后送往灰水处理工段，另外一部分黑水通过黑水收集至制浆系统调节阀17调节压力和流量后送至制浆系统二次利用。

与现有技术相比，本发明的耦合气化系统及工艺有益效果在于：

1.干法气化技术具有气化效率高的特点，本系统通过干、湿耦合工艺保持了干粉气化的优势，实现了较高的气化效率。

2.本系统可以回收利用工业园区的有机废水，同时回收利用部分气化黑水，实现很好的环保效应。

3.将干法输送过程返回及泄露的原料送入湿法制浆装置、同时将湿法制浆过程的跑浆部分干燥后送入干粉制备装置进行二次研磨，同时对制浆与干粉输送过程的废料进行了有效利用，提高了煤浆浓度，降低了输送难度。

4.为粉焦提供了一种良好的气化方式，实现了粉焦资源的高效利用。

Claims (6)

1.一种处理工业园区有机废水的耦合气化系统，其特征在于：包括设有有机废水入口和制浆原料入口的湿法制浆装置(5)和设有干粉原料入口的干粉制备装置(7)，干粉原料为粉焦，湿法制浆装置(5)出口与湿法气化装置(1)进口连通，湿法气化装置(1)液体出口与黑水收集系统的主管线连通；湿法气化装置(1)气体出口与湿法气化除尘装置(2)连通，湿法气化除尘装置(2)气体出口与合成气收集调配系统的主输送管连通，湿法气化除尘装置(2)液体出口与黑水收集系统的主管线连通；

干粉制备装置(7)出口与干法气化装置(3)进口连通，干法气化装置(3)液体出口与黑水收集系统的主管线连通；干法气化装置(3)气体出口与干法气化除尘装置(4)连通，干法气化除尘装置(4)气体出口与合成气收集调配系统的主输送管连通，干法气化除尘装置(4)液体出口与黑水收集系统的主管线连通；

所述湿法制浆装置(5)跑浆出口通过过滤装置与跑浆收集装置(6)连通，跑浆收集装置(6)出口与干粉制备装置(7)的干粉原料入口连通；所述干粉制备装置(7)连接有干粉收集装置(8)，干粉收集装置(8)出口与湿法制浆装置(5)的制浆原料入口连通。

2.根据权利要求1所述的处理工业园区有机废水的耦合气化系统，其特征在于：所述黑水收集系统的主管线经黑水收集至制浆系统调节阀(17)与湿法制浆装置(5)的有机废水入口连通。

3.根据权利要求1所述的处理工业园区有机废水的耦合气化系统，其特征在于：所述湿法制浆装置(5)出口并联有多个湿法气化装置(1)，各湿法气化装置(1)气体出口经湿法气化除尘装置分别与合成气收集调配系统的主输送管连通，各湿法气化装置(1)液体出口分别与黑水收集系统的主管线连通；所述干粉制备装置(7)出口并联有多个干法气化装置(3)，各干法气化装置(3)气体出口经干法气化除尘装置分别与合成气收集调配系统的主输送管连通，各干法气化装置(3)液体出口分别与黑水收集系统的主管线连通。

4.根据权利要求1所述的处理工业园区有机废水的耦合气化系统，其特征在于：所述湿法气化装置(1)为水冷壁结构气化装置。

5.根据权利要求1所述的处理工业园区有机废水的耦合气化系统，其特征在于：所述湿法气化装置(1)液体出口经湿法气化黑水控制阀(9)与黑水收集系统的主管线连通；湿法气化除尘装置(2)气体出口经湿法气化合成气控制阀(14)与合成气收集调配系统的主输送管连通，湿法气化除尘装置(2)液体出口经湿法气化除尘黑水控制阀(10)与黑水收集系统的主管线连通；干法气化装置(3)液体出口经干法气化黑水控制阀(11)与黑水收集系统的主管线连通；干法气化除尘装置(4)气体出口经干法气化合成气控制阀(15)与合成气收集调配系统的主输送管连通，干法气化除尘装置(4)液体出口经干法气化除尘黑水控制阀(12)与黑水收集系统的主管线连通。

6.一种处理工业园区有机废水的耦合气化工艺，其特征在于包括以下步骤:

(1)将制浆原料粉焦、水、添加剂和工业园区有机废水一同送入湿法制浆装置(5)制成料浆，将干粉原料粉焦送入干粉制备装置(7)制成干粉；料浆制备过程中产生的跑浆被跑浆收集装置(6)收集、干燥后重新送入干粉制备装置(7)二次研磨制成干粉；将黑水收集系统收集的部分黑水送入湿法制浆装置(5)中，与制浆原料一同制成料浆；

(2)将步骤(1)所得料浆与气化剂一同进送入湿法气化装置(1)进行反应，所得合成气经湿法气化除尘装置(2)除尘、降温之后，再经过湿法气化合成气控制阀(14)调整压力后送入合成气收集调配系统，所得气化黑水通过湿法气化黑水控制阀(9)进入黑水收集系统，气化渣排出；与此同时，将步骤(1)所得干粉与气化剂一同送入干法气化装置(3)进行反应，生成的合成气经干法气化除尘装置(4)除尘、降温之后，再经过干法气化合成气控制阀(15)调整压力后送入合成气收集调配系统，所得气化黑水通过干法气化黑水控制阀(11)送入黑水收集系统，气化渣排出；干粉输送过程中泄漏及返回的干粉经干粉收集装置(8)收集后送入湿法制浆装置(5)二次研磨制成料浆。