CN103965966A - 一种带有机废水处理的干粉加压气化装置 - Google Patents

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Abstract

一种带有机废水处理的干粉加压气化装置，包括气化炉壳体，气化炉壳体内设有气化炉内水冷壁，气化炉内水冷壁的底部设有渣池，渣池底部输出管伸出气化炉壳体外和渣收集罐入口连接，渣收集罐出口和渣锁斗连接，气化炉壳体的下部设有工艺烧嘴，气化炉壳体的中部设有两段减温水喷嘴，气化炉壳体、气化炉内水冷壁上部通过导气段和激冷罐连接，激冷罐气体出口通过文丘里洗涤器和水力旋流器连接，水力旋流器气体出口和洗涤塔连接，本发明不延长传统上行式干煤粉加压气化工艺流程，不增加工艺和操作的复杂性，仅增加有机废水缓冲罐和过滤器等少量设备，即可以实现对化工生产中处理难度大、费用高的有机废水降解处理。

Description

一种带有机废水处理的干粉加压气化装置
技术领域
本发明属于能源化工技术领域，具体涉及一种带有机废水处理的干粉加压气化装置。
背景技术
近年来，我国石油消耗量逐年增加，同时国际石油价格飞涨，煤制液体燃料、煤制替代天然气、煤基化学品、IGCC及多联产等煤基清洁能源技术越来越受到广泛的关注。
大型气流床气化技术是煤基清洁能源的关键技术和龙头技术，特别是大型干粉加压气化技术由于能源利用效率高、煤种适应性广、单次运行时间长、水耗低、不产生焦油、酚、萘等有机污染物，成为现代大型气化技术发展的主流方向。按照合成气的冷却方式，大型干粉气化可分为废锅工艺流程和激冷工艺流程。
废锅工艺流程是采用废热锅炉对粗合成气的显热进行回收。为避免废锅的换热面积灰，通常抽取工艺后期的冷煤气循环的方式对高温煤气进行激冷，将其温度降低至飞灰熔点以下约200℃。典型废锅流程包括Shell煤气化工艺、华能两段式干煤粉加压气化工艺废锅流程等。废锅工艺流程的优点是可以充分回收合成气热量，提高能源利用效率。缺点气化炉后的废锅、陶瓷过滤器、洗涤塔等设备规模增大，设备初投资增加；同时也存在合成气冷却器积灰、陶瓷过滤器破损、激冷气循环系统故障等运行风险；在部分后续生产工艺中，需要对合成气进行变化，为满足变化工艺水气比的要求，将废锅产生的部分蒸汽注入到合成气变换炉，实际提高的热效率有所降低。
激冷工艺流程采用激冷水对高温粗合成气直接接触降温，同时洗涤脱除粗合成气中大部分飞灰，并使粗合成气饱和。典型的激冷工艺流程包括GSP气化工艺、华能两段式干煤粉加压气化工艺激冷流程、航天炉气化工艺、清华炉气化工艺等。同废锅工艺流程相比，激冷工艺流程工艺过程简单，运行可靠性高，设备造价低，出界区合成气含汽率可以满足后续变换工艺的要求。其缺点是回收的中压蒸汽比废锅工艺流程较少。
目前，上述两种工艺流程均已成功地得到了工业应用。尽管干粉加压气化工艺流程本身不会产生焦油、酚、萘等有机物废水，但某些生产过程中，其它并行工艺或下游工艺可能产生这类有机废水。例如，煤制替代天然气的过程中，部分煤制气装置采用固定床气化技术，可以提高合成气中的CH4含量，但固定床气化生产过程中会产生大量有机废水。另外一些生产过程装置，在下游的合成工序中，也可能产生有机废水。这些有机废水，处理困难，需要设置大型的有机废水处理装置，处理费用极为昂贵。因此，在现有技术的基础上，开发一种投资和运行费用低的现代大型干粉加压气化装置是一项十分有意义的任务。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种带有机废水处理的干粉加压气化装置，在气化炉的高温合成气区域喷入有机废水，一方面对高温合成气降温，另一方面在高温环境中分解废水中的有机物，投资少，与同类气化装置相比仅需增加少量廉价设备，工艺流程简单，操作方便。
为了达到上述目的，本发明通过如下技术方案实现：
一种带有机废水处理的干粉加压气化装置，包括气化炉壳体1，气化炉壳体1内设有气化炉内水冷壁2，气化炉内水冷壁2的底部设有渣池12，渣池12底部输出管伸出气化炉壳体1外和渣收集罐13入口连接，渣收集罐13出口和渣锁斗14连接，气化炉壳体1的下部设有工艺烧嘴11，气化炉壳体1的中部设有第一段减温水喷嘴7，脱氧有机废水依次通过第一段减温水给水过滤器8、第一段减温水缓冲罐9、第一段减温水过滤器10和第一段减温水喷嘴7连接，气化炉壳体1的上部设有第二段减温喷嘴3，脱氧锅炉给水或灰水依次通过第二段减温水给水过滤器4、第二段减温水缓冲罐5、第二段减温水过滤器6和第二段减温喷嘴3连接，气化炉壳体1、气化炉内水冷壁2上部通过导气段15和激冷罐16连接，激冷罐16气体出口通过文丘里洗涤器17和水力旋流器18连接，水力旋流器18气体出口和洗涤塔19连接。
所述的气化炉为上行式干粉加压气化炉。
所述的第一段减温喷嘴7和第二段减温喷嘴3要求使减温水雾化粒径小于400μm，并且应选择小的喷雾角，喷雾角小于90°。
所述的第一段减温喷嘴7和第二段减温喷嘴3能够在每段减温区设置两个以上，每段减温喷嘴个数由喷水量确定，对称布置。
所述第一段减温水缓冲罐9、第二段减温水缓冲罐5，其压力通过管网来的氮气维持压力稳定。
所述洗涤塔19为板式塔，塔顶合成气出口设置除沫器。
本发明不延长传统上行式干煤粉加压气化工艺流程，不增加工艺和操作的复杂性，仅增加有机废水缓冲罐和过滤器等少量设备，即可以实现对化工生产中处理难度大、费用高的有机废水降解处理。
附图说明
附图为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进行进一步说明。本领域技术人员了解，下述内容不是对本发明保护范围的限制。任何在本发明基础上做出的改进和变化都在本发明的保护范围之内。
参照附图，一种带有机废水处理的干粉加压气化装置，包括气化炉壳体1，气化炉壳体1内设有气化炉内水冷壁2，气化炉内水冷壁2的底部设有渣池12，渣池12底部输出管伸出气化炉壳体1外和渣收集罐13入口连接，渣收集罐13出口和渣锁斗14连接，气化炉壳体1的下部设有工艺烧嘴11，气化炉壳体1的中部设有第一段减温水喷嘴7，脱氧有机废水依次通过第一段减温水给水过滤器8、第一段减温水缓冲罐9、第一段减温水过滤器10和第一段减温水喷嘴7连接，气化炉壳体1的上部设有第二段减温喷嘴3，脱氧锅炉给水或灰水依次通过第二段减温水给水过滤器4、第二段减温水缓冲罐5、第二段减温水过滤器6和第二段减温喷嘴3连接，气化炉壳体1、气化炉内水冷壁2上部通过导气段15和激冷罐16连接，激冷罐16气体出口通过文丘里洗涤器17和水力旋流器18连接，水力旋流器18气体出口和洗涤塔19连接。
所述的气化炉为上行式干粉加压气化炉。
所述的第一段减温喷嘴7和第二段减温喷嘴3要求使减温水雾化粒径小于400μm，并且应选择小的喷雾角，喷雾角小于90°。
所述的第一段减温喷嘴7和第二段减温喷嘴3能够在每段减温区设置两个以上，每段减温喷嘴个数由喷水量确定，对称布置。
所述第一段减温水缓冲罐9、第二段减温水缓冲罐5，其压力通过管网来的氮气维持压力稳定。
所述洗涤塔19为板式塔，塔顶合成气出口设置除沫器，减少合成气带水，经洗涤后的合成气送下游工序。
本发明的工作原理为：
干粉燃料由惰性载气以浓相输送的方式由工艺烧嘴11的干粉通道送入气化炉，氧化剂(氧气/富氧/水蒸汽/二氧化碳)由工艺烧嘴11氧气通道送入气化炉，干粉燃料和氧化剂在气化炉反应区发生气化反应，生成高温高压的粗合成气。粗合成气携带飞灰上行，气化产生的液态渣落入渣池12激冷成固体小颗粒，激冷后的固态渣落入渣收集罐13收集，并通过渣锁斗14减压排出。
上行的高温高压粗合成气经过两级降温，使粗合成气温度降至飞灰熔点温度以下200℃左右排出气化炉。在第一段喷水减温区，采用系统外送来的有机废水。首先，有机废水经过第一段减温水给水过滤器8过滤送入第一段减温水缓冲罐9，为维持系统长周期运行，第一段减温水给水过滤器8应设置备用设备，当其差压过高时可采用在线或离线清理。第一段减温水缓冲罐9缓存的有机废水经减温水过滤器10过滤，由第一段减温水喷嘴7雾化成细微液滴喷入气化炉。为实现细微雾化的目的，应设置多台减温喷嘴，均布。在给定工况下，第一段减温水缓冲罐9应与气化炉保持稳定的压差，其压力由管网来的氮气或不溶于水的惰性气体调节，典型的调节方式为分程控制。第一段减温区出口温度控制在1050℃～1150℃以上。第二段减温区的设置和运行方式与第一段减温区类似，减温水为不含有机物的锅炉给水或循环灰水或其它脱氧水，并最终将合成气温度降低至800℃～900℃。
减温后的合成气经导气段15导入激冷罐16进一步激冷，同时脱除粗合成气中的大部分飞灰，并使合成气充分饱和，提高粗合成气含汽率。激冷后的粗合成气经文丘里洗涤器17洗涤、并使细微颗粒润湿，送入水力旋流器18进一步进行固体颗粒物的脱除。由水力旋流器18来的粗合成气进入洗涤塔19进一步洗涤，脱除细微尘粒、卤素和其它杂质。

Claims (6)

1.一种带有机废水处理的干粉加压气化装置，包括气化炉壳体(1)，其特征在于：气化炉壳体(1)内设有气化炉内水冷壁(2)，气化炉内水冷壁(2)的底部设有渣池(12)，渣池(12)底部输出管伸出气化炉壳体(1)外和渣收集罐(13)入口连接，渣收集罐(13)出口和渣锁斗(14)连接，气化炉壳体(1)的下部设有工艺烧嘴(11)，气化炉壳体(1)的中部设有第一段减温水喷嘴(7)，脱氧有机废水依次通过第一段减温水给水过滤器(8)、第一段减温水缓冲罐(9)、第一段减温水过滤器(10)和第一段减温水喷嘴(7)连接，气化炉壳体(1)的上部设有第二段减温喷嘴(3)，脱氧锅炉给水或灰水依次通过第二段减温水给水过滤器(4)、第二段减温水缓冲罐(5)、第二段减温水过滤器(6)和第二段减温喷嘴(3)连接，气化炉壳体(1)、气化炉内水冷壁(2)上部通过导气段(15)和激冷罐(16)连接，激冷罐(16)气体出口通过文丘里洗涤器(17)和水力旋流器(18)连接，水力旋流器(18)气体出口和洗涤塔(19)连接。
2.根据权利要求1所述的一种带有机废水处理的干粉加压气化装置，其特征在于：所述的气化炉为上行式干粉加压气化炉。
3.根据权利要求1所述的一种带有机废水处理的干粉加压气化装置，其特征在于：所述的第一段减温喷嘴(7)和第二段减温喷嘴(3)要求使减温水雾化粒径小于400μm，并且应选择小的喷雾角，喷雾角小于90°。
4.根据权利要求1所述的一种带有机废水处理的干粉加压气化装置，其特征在于：所述的第一段减温喷嘴(7)和第二段减温喷嘴(3)能够在每段减温区设置两个以上，每段减温喷嘴个数由喷水量确定，对称布置。
5.根据权利要求1所述的一种带有机废水处理的干粉加压气化装置，其特征在于：所述第一段减温水缓冲罐(9)、第二段减温水缓冲罐(5)，其压力通过管网来的氮气维持压力稳定。
6.根据权利要求1所述的一种带有机废水处理的干粉加压气化装置，其特征在于：所述洗涤塔(19)为板式塔，塔顶合成气出口设置除沫器。
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