CN103237874A - 借助于压力过滤进行的灰水净化 - Google Patents

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Abstract

在用于净化在提高的压力下气化含碳燃料的气化装置的剩余激冷水的压力过滤系统中，将灰水从激冷器输入过滤器系统（1），该过滤器系统具有多个交替地在气化压力下在过滤运行中或者在净化运行中工作的压力过滤腔室。来自压力过滤腔室的滤出液输入激冷水储存容器，由该激冷水储存容器向激冷器提供激冷水。在此，仅仅出现很小的用于使剩余激冷水排出的温度以及压力损失并且只需使用很小的额外的能量用于克服剩余的压力差，以将回输的滤出液再置于气化压力。剩余激冷水基本上在气化压力下在压力过滤器中进行净化的本发明，避免了用余气冷却器将剩余激冷水闪减压到真空范围内以及随后的压力增加和再加热。以这种方式可以将气化过程的自身电能需求降低数量级，并且不用额外的热量消耗将原料气的能量含量以及与之联系的水含量调节到对于CO变换反应来说所需的蒸汽含量上。这总体改善了IGCC和化学合成过程的总效率。以有利的方式避免灰水系统中的碳酸钙沉淀，因为不需要对回输的剩余激冷水进行减压和预加热。

Description

借助于压力过滤进行的灰水净化
技术领域
本发明涉及一种用于净化在增加的压力下气化含碳燃料的气化装置的剩余激冷水的压力过滤系统。
背景技术
在气流床气化中形成的过剩的剩余激冷水在现今的气化过程中在灰水减压系统中在对可能处于2到5MPa（20到50巴）之间的气化压力进行一级到多级减压中被置于在环境压力以下的压力中，并且在此通常首先冷却到大约100-110℃并且随后冷却到大约50-80℃。在此，在第一级中借助于专门的调节阀将处于压力下的灰水减压到大约环境压力。形成的闪蒸汽（Brüdendampf）-液体混合物在液相以相同的方式输入第二减压容器之前在分离容器中相互分离，在所述第二减压容器中实现到真空范围内的减压。在此分离的液相在随后的灰水处理中与凝聚剂交联，从而在连接在后面的浓缩器/片式净化器中促进固体物质分离。在此富含固体物质的下溢（淤渣）到达另一除水级。浓缩器/片式净化器（Lamellenklärer）的清液（Klarlauf）以及该除水级（例如压滤）的滤出液得到缓冲并且作为循环水通过相应的高压泵导回气化过程。
仅仅通过所描述的两级减压，可以以所需要的方式不用接触换热器表面地冷却含有固体物质的灰水，并且同时将其无压力地输入所使用的坚固的固体物质分离级，该固体物质分离级由浓缩器/片式净化器以及其它除水级构成。因为如此净化的灰水在过程中几乎回输到相同的位置，因此必须将减压并且冷却的水再次置于相应的气化压力下，并且如果可能的话也可以进行加热。然而这由于减压流体中变动的钙-碳酸比例以及pH值>8而导致尤其在换热器表面上形成碳酸盐以及由此固定粘附的沉积以及起层。随着回输的灰水的仅仅部分或者缺少的加热，降低了激冷水的温度，这引起原料气的吸水性的降低。这又引起在CO变换系统前的额外的蒸汽加入，并且由此导致更高的运行成本。
通常一方面在使用2级减压时不加热回输的净化的灰水，以避免换热器中的结壳/沉积。为此，将输入过程的补给水（水补充）加热到所希望的激冷水温度。因为这在有些情况下是不足的，所以另一方面还在CO变换系统前注射少量高压蒸汽。
发明内容
本发明的任务是如此设计剩余激冷水的回输，从而显著降低因与减压关联的碳酸钙沉淀造成的压力增加以及pH值上升而引起的花费。
该任务通过具有权利要求1所述特征的压力过滤系统得到解决。
在按本发明的压力过滤系统中，灰水从激冷器中直接输入几乎连续工作的、在反应器压力下工作的压力过滤系统并且进行净化。从压力过滤系统流出的滤出液汇集在激冷水储存容器（10）中并且作为激冷水回输。过滤器系统（1）几乎连续地这样工作，即能够在同时将分离1）过滤、2）过滤器净化以及3）滤渣排放在空间以及时间上分开的情况下对流出的激冷水进行连续的填充度调节（9）。在1）过滤、2）过滤器净化以及3）滤渣排放这些在空间以及时间上分离进行的过程步骤之间的转换可以相互交错地这样进行，即确保填充度调节（9）。浆料形式的滤渣排放借助于为固体物质设计的浆料冷却器（2）冷却到40到90℃之间的温度，并且随后进行减压（3）。如此制备的浆料借助于压滤（5）输入到浓缩过程。在减压级（3）中形成的排气（25）通过排气系统（24）输出。
来自气化装置的残渣水（16）借助于水力旋流分离站（6）或者其它过滤单元去除粗大的固体物质组分并且与来自压力过滤系统的浆料一起输入浓缩过程或者压力过滤（5）。净化/过滤后的残渣水（28）直接输入废水容器（12），从而在需要时再将其回输到过程中，通过回输泵（11）作为冲洗水（18）排出，或者作为废水（14）借助于废水泵（13）排出。净化/过滤后的灰水在关机过程中随着压力降低借助于关机冷却器（8）在输入激冷水储存容器（10）之前进行冷却，从而在到达蒸发温度时阻止循环水的蒸发。
在尤其起动运行中在过滤系统上缺少压力降时，灰水或者剩余激冷水可以通过升压泵/增压泵（7）输入过滤系统。
所述过滤系统可以由一个或多个并联的过滤器形成，所述过滤器由多个腔室构成。
所述过滤器的清洁可以通过用所产生的滤出液或者用外部的除去矿物质的水、具有类似品质的锅炉供水或者压力水进行的回冲洗来实现。
本发明的优点在于，避免通过蒸发冷却（Brüdenkühlung）将剩余激冷水闪减压到真空范围内以及随后的压力增加和再加热。以这种方式可以将气化过程的自身电能需求降低数量级，并且不用额外的热量消耗将原料气的能量含量以及与之联系的水含量调节到对于CO变换反应来说所需的蒸汽含量上。这总体改善了IGCC和化学合成过程的总效率。以有利的方式避免灰水系统中的碳酸钙沉淀，因为不需要对回输的剩余激冷水进行减压和预加热。
本发明的构思是，通过压力过滤来净化剩余激冷水并且将其作为激冷水再次回输过程中。根据所使用的过滤材料以及有待调节的压力差，必要时需要略微进行预减压（中间减压）。冷却所述从过滤单元中分离的浆料，对其进行降压并且将其输入淤渣储存容器，该淤渣储存容器供给连接在后面的压滤机（Filterpresse）用来产生滤渣。来自残渣闸口系统的、额外的较小份额的冷的含有固体物质的残渣水在压力很小时通过其它过滤器或者水力旋流器进行清洁。在该过程步骤中分离的精细残渣或者淤渣同样输入淤渣储存容器。
灰水于是基本上在气化压力下在压力过滤器中进行净化。
本发明的有利的改进方案在从属权利要求中进行说明。
附图说明
下面作为实施例在为了理解所需的范围内根据附图详细解释本发明。
在此示出：
图1是气流床气化器连同激冷器和残渣闸门的原理图，
图2是原理图，以及
图3是按本发明的灰水净化的详细细节。
在附图中相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施方式
在气化反应器19的反应室20中，含碳燃料，例如带有水或油作为载体的气动输送的煤粉或煤粉浆料，与氧气和水蒸气共同地在1550℃的温度以及2到5MPa（20到50巴）下进行气化，由此形成了原料气以及液态的残渣，其共同地在激冷室21中通过喷入水15冷却到饱和温度。为此，在激冷室中使水15雾化，其中一部分蒸发并且由此使得原料气饱和，并且剩余部分含有粉尘地作为过剩的灰水17进行冷却。在激冷器的底壳22中汇集的残渣通过残渣闸门23周期性地排出，其中输出残渣27和残渣水16。可以用冲洗水18冲洗所述残渣系统。
根据图2，在气流床气化中形成的过剩的剩余激冷水17直接-或者在起动过程中（在原料气的量很小时并且由此原料气的路径压差很小时）通过升压泵组（7）输入机械的压力过滤系统（1）中。在此，如此实施过滤器系统（1），使得过滤、过滤器净化以及过滤器滤渣排放的过程始终在空间以及时间上分开地进行，然而其中整个过程几乎连续并且不中断地进行。为此使用多个过滤器腔，所述过滤器腔单个或者重叠地用灰水进行加载，其中一个或多个过滤器腔在过滤模式下运行并且其它过滤器腔在净化&排放模式下运行。
在此形成的滤出液直接输入激冷水储存容器（10）中，从那里滤出液直接输入（15）激冷器中。过滤器通流量根据激冷器中的填充度进行调节。单个过滤器腔的过滤的时间间隔是可变的并且根据灰水中的固体物质含量以及分别通过填充度调节（9）规定的流量进行调整。在此，对于排出的剩余激冷水来说只形成了很小的温度以及压力损失并且只需使用很小的额外能量用来克服剩余的压力差，从而将回输的滤出液再置于气化压力下。
在过滤器净化期间在灰水或者剩余激冷水中浓缩的滤渣从压力过滤系统（1）的过滤器腔中借助于减压阀作为浆料排出到减压器（3）中。在这种减压之前，浆料在浆料冷却器（2）中、专门为固体物质设置的换热器中冷却到40-90℃的温度，从而避免具有潜在的碳酸钙沉淀的闪减压。这种少量浆料随后输入呈压滤（5）或类似形式的其它浓缩过程中并且将在此获得的滤出液导入废水容器（12）中，通过废水泵（13）部分或者完全地作为废水从过程中排出或者用作残渣排放系统中的冲洗水。可能还剩余的循环水量能够通过回输泵（11）（具有较小排量的高压泵）再次输回到过程中。
来自残渣闸门系统的冷的含有固体物质的残渣水在本发明的范围内首先在大约0.3到0.4MPa（3-4巴）的较小压力下借助于水力旋流分离级（6）或/和额外的过滤单元进行预净化。来自旋流器的底流（Unterlauf）或者所述额外的过滤单元的滤渣与来自压力过滤系统（1）的浆料一起到达淤渣储罐（4）中并且输入另一除水级（压滤）5用于进一步浓缩。水力旋流器的上溢（Oberlauf）或者所述额外的过滤单元的滤出液直接到达废水汇集容器（12）中。由此可以将在循环泵送时由残渣水引起的磨损降低到最小值。
在气化系统关机时可以借助于关机冷却器（8）将激冷水循环从其工作温度（150℃到220℃）冷却到允许气化系统无危险减压的温度，而不会引起循环水蒸发。
附图标记列表
1 压力过滤系统
2 浆料冷却器
3 减压器
4 淤渣储罐
5 其它除水级（压力过滤或者类似过程）
6 分离器，水力旋流分离级
7 升压泵组
8 关机冷却器
9 填充度调节
10 激冷水储存容器
11 回输泵（具有较小容量的高压泵）
12 废水汇集容器
13 废水泵
14 废水
15 通向激冷器
16 残渣水
17 灰水
18 冲洗水残渣系统
19 气化反应器
20 反应室
21 激冷器
22 激冷器底壳
23 残渣闸门
24 排气系统
25 排气
26 滤渣
27 残渣
28 净化的残渣水。

Claims (11)

1.用于净化在提高的压力下气化含碳燃料的气化装置的剩余激冷水的压力过滤系统，其中
-没有显著压力降低或者减压到环境压力地将灰水（17）从激冷器（21）输入过滤器系统（1），
-其中过滤器系统可以由一个或多个并联的过滤器构成，
-过滤器具有多个压力过滤腔室，所述压力过滤腔室交替或者并联地在过滤运行中或者在净化运行中在气化压力下或者接近气化压力运行。
2.按权利要求1所述的压力过滤系统，
其特征在于，
过滤器系统的过滤器通流量根据激冷器中的填充度进行调节。
3.按上述权利要求中任一项所述的压力过滤系统，
其特征在于，
滤出液从压力过滤腔室输入激冷水储存容器（10）并且由激冷水储存容器向激冷器供给激冷水。
4.按上述权利要求中任一项所述的压力过滤系统，
其特征在于，
灰水直接从激冷器或者通过中间连接的中间容器输入所述压力过滤系统。
5.按上述权利要求中任一项所述的压力过滤系统，
其特征在于，
用于单个压力过滤腔室的过滤的时间间隔根据相应的通过填充度调节（9）规定的流量进行调节。
6.按上述权利要求中任一项所述的压力过滤系统，
其特征在于，
在过滤器净化期间，浓缩的滤渣从压力过滤腔室借助于减压阀作为浆料排出到减压器（3）中。
7.按权利要求6所述的压力过滤系统，
其特征在于，
所述浆料在减压之前在浆料冷却器（2）中冷却到40-90℃的温度。
8.按上述权利要求中任一项所述的压力过滤系统，
其特征在于，
在气化压力较低时在起动过程中将灰水通过升压泵组（7）输入过滤器系统。
9.按上述权利要求中任一项所述的压力过滤系统，
其特征在于，
在关机过程中随着伴随的压力降低借助于关机冷却器（8）冷却净化/过滤后的灰水。
10.按上述权利要求中任一项所述的压力过滤系统，
其特征在于，
来自残渣闸口系统（23）的残渣水（16）在大约0.3到0.4MPa（3-4巴）的压力下在过滤单元（6）中进行净化并且直接输入废水汇集器（12）。
11.按权利要求8所述的压力过滤系统，
其特征在于，
来自过滤单元（6）的下溢输入淤渣储罐（4）以及另外的除水级（5）。
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