CN104843813A - 一种煤气化高氨氮污水处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤气化高氨氮污水处理工艺,该工艺利用煤气化工艺中渣水处理装置产的低压闪蒸气及出汽提塔再沸器的脱氨废水对煤气化废水进行二级预热,同时利用渣水处理装置产的高压闪蒸气,或补加下游变换工段富余的低压蒸汽,对煤气化废水进行加压汽提,以降低煤气化废水中氨氮含量。本发明具有综合利用了煤气化工艺中难以利用的低品味热、大幅降低了循环冷却水用量、有效降低了下游废水处理工段氨氮处理压力等优点,可以有效的降低运行成本,减少环境污染,操作简单易行,具备良好的经济效益和环境效益。

Description

一种煤气化高氨氮污水处理工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及生产废水处理方法的技术领域,尤其是涉及一种煤气化高氨氮污水的处理工艺。
背景技术
[0002] 以煤为原料,经化学加工使煤转化为气体、液体和固体产品或半产品,而后进一步加工成化工、能源产品的过程。随着世界石油资源不断减少,煤化工有着广阔的前景。煤气化是煤化工产业发展最重要的单元,被誉为煤化工产业的龙头技术,以空气、氧气、水蒸气等作气化剂,在气化炉内进行高温气化反应,转化成具有不同组成和热值的煤气,进而合成液体燃料和多种化工产品。目前,煤气化技术按照气化炉内物料流动方式来划分,主要分为三大类,即固定床、流化床和气流床。气流床气化是最清洁,也是效率最高的煤气化类型,高的气化温度保证了煤的完全气化,适应煤种范围更广泛,单炉产量大、气化压力和效率高,适用于甲醇、醋酸、合成氨、IGCC等大型、超大型的化工装置。目前,气流床煤气化技术在国内发展迅速,应用广泛。
[0003] 本发明煤气化废水特指气流床煤气化过程中水煤气洗涤时产生的废水,相比固定床、流化床气化产生的高浓度有机废水较容易处理,有机物浓度较低。气流床煤气化废水是煤气化过程中产生的含有多种杂质的废水,含有氨氮、氰、无机氟离子等有毒有害物质,污染物色度高。对煤气化废水的处理,单纯靠物理、物理化学、化学的方法进行处理,难以达到排放标准,往往需要通过由几种方法组成的处理系统,才能达到处理要求的程度。
[0004] 煤气化废水处理通常可分为一级处理、二级处理和深度处理。一级处理包括闪蒸、沉淀、过滤、汽提等单元,以除去大部分灰渣、溶解的酸性气体等。一级处理中主要重视有价物质的回收,如用热量的回收利用、水的循环利用,避免了资源的流失浪费。二级处理主要是生化法,主要有活性污泥法和生物过滤法等,经二级处理后,废水可接近排放标准。煤气化废水普遍应用的深度处理方法是臭氧氧化法和活性炭吸附等,经深度处理后的废水一般可达标排放。虽然二级处理和深度处理能将废水中污染物降低到较低水平,但其对进水污染物指标有较高要求。煤气化废水污染物氨氮等污染物含量高,使得生物处理长期处于高负荷甚至超负荷运行状态,易导致生化处理池中微生物死亡,造成二级处理和深度处理过程瘫痪。因此一级处理必须将氨氮等污染物降低至较低水平。
[0005]目前,煤气化废水处理降低氨氮含量的主要采用蒸汽汽提方法,现有技术中常以变换工段过剩的低压蒸汽为热源对废水进行间接加热,因低压蒸汽温度相对较低或供应不足导致汽提效率低;与此同时,煤气化工艺中渣水处理装置会产生大量的低压闪蒸气、高压闪蒸气,这部分高热蒸汽常通过直接冷凝处理后排放,导致大量热能浪费的同时需要耗费大量冷却水。针对现有技术中的这一技术缺陷,本发明以煤气化工艺中渣水处理装置产生的高压闪蒸气为主要热源,以变换工段过剩的低压蒸汽为辅助热源为煤气化废水汽提塔加热,在提升汽提效率的同时降低热能损失并节约大量冷却水,达到综合利用气化界区内各种低品位热,提高热利用效率,降低综合能耗的目的。
发明内容
[0006] 针对国内外煤气化工艺中废水存在氨氮含量高、现有废水处理工艺中因热能供应不足导致处理效率低、以及对气化界区内各种低品位热利用不充分等技术问题,本发明提供一种综合利用气化界区内各种低品位热、提高热利用效率、提升煤气化废水处理效率的废水处理工艺。
[0007] 本发明的技术方案如下:
[0008] 一种煤气化高氨氮污水处理工艺,包括煤气化废水在热源作用下进行热交换后进入汽提塔、汽提塔在热源作用下使煤气化废水实现气相液相分离、得到的气相液相产物分别进入下游工段,其中的气相产物是指汽提塔顶的富氨气,液相产物是指汽提塔底的脱氨废水。
[0009] 该处理工艺主要处理氨氮含量高的煤气化废水,所有热源均是煤气化工艺中产生的低品位蒸汽,低品位蒸汽包括煤气化工艺中渣水处理装置产生的低压闪蒸气、高压闪蒸气和下游变换工段过剩的低压蒸汽。为保证废水汽提塔的处理效率,为其提供充足热能,以高压闪蒸汽和低压蒸汽为热源通过塔底再沸器为热交换设备为汽提塔供热,塔底再沸器可以外接高闪冷凝液闪蒸罐,通过塔底再沸器完成热交换的高压闪蒸汽被闪蒸罐进一步处理成闪蒸冷凝液和高压闪蒸不凝气,闪蒸冷凝液返回渣水处理工段澄清槽,高压闪蒸不凝气进入下游变换工段的二氧化碳汽提塔。
[0010] 煤气化废水进入汽提塔前需要通过热交换设备煤气化废水预热器预热,与煤气化废水进行热交换的热源为流经塔底再沸器的脱氨废水,脱氨废水与煤气化废水发生热交换后进一步经废水冷却器处理后排出工段;煤气化废水被脱氨废水加热后,可通过废水预热器由低压闪蒸气二次预热。
[0011] 预热完毕的煤气化废水直接输送至汽提塔进行处理,汽提塔在热源作用下使煤气化废水实现气相液相分离。得到的塔顶气相产物富氨气能被输送至下游变换工段进一步处理,也可以在塔顶增设塔顶冷凝器,将富氨气冷却为氨水,部分氨水可以返回汽提塔作为塔顶回流,剩余氨水抽出进入脱硫脱硝工段。为保证塔顶冷凝器的效率,还需要增设循环水和循环回水装置;塔底采出液相的脱氨废水,脱氨废水输送至煤气化废水预热器与煤气化废水发生热交换。
[0012] 本发明适用于包括褐煤在内的煤气化废水处理,适应范围广。
[0013] 本发明采用上述气化方法及装置的创新之处与积极效果是:
[0014] 本发明综合利用了煤气化工艺中难以利用的低品味热,大幅降低了循环冷却水用量,有效降低了下游废水处理工段氨氮处理压力,将废水中氨氮富集至塔顶气供下游变换工段回收利用,或采用塔顶冷凝回流方式,回收氨供脱硫装置使用。本发明可以极大的降低运行成本,减少环境污染,操作简单易行,具备良好的经济效益和环境效益。
附图说明
[0015] 图1、实施例1对应的煤气化高氨氮污水处理工艺流程图。
[0016] 图2、实施例2对应的煤气化高氨氮污水处理工艺流程图。
[0017] 图3、实施例3对应的煤气化高氨氮污水处理工艺流程图。
[0018] 图4、实施例4对应的煤气化高氨氮污水处理工艺流程图。
[0019] 图中:1、煤气化废水,2、煤气化废水预热器,3、废水输送泵,4、废水冷却器,5、低压闪蒸气,6、低压闪蒸气冷凝液,7、去废水处理工段脱氨废水,8、汽提塔,9、再沸器,10、低压蒸汽,11、高压闪蒸气,12、高闪冷凝液闪蒸罐,13、高压闪蒸气不凝气,14、冷凝液,15、下游变换工段富氨气体,16、废水预热器,17、脱氨废水,18、塔顶冷凝器,19、脱硫脱硝工段氨水,
20、返回氨水,21、蒸汽冷凝液。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图对本发明做进一步的说明。
[0021] 实施例1
[0022] 参见附图1,来自渣水处理单元的281.5t/h煤气化废水(I) (75.8°C,0.6MPaG),氨氮含量为500mg/L,经过煤气化废水预热器(2)与汽提塔底部抽出的脱氨废水(17)换热后,废水被加热至101.1°C,经预热的废水进入汽提塔(8)塔顶;汽提塔塔底设有再沸器(9),再沸器(9)采用间接换热方式进行加热,以30.05t/h的低压蒸汽(10) (0.6MPaG)为热源;含氨废水进经过汽提,水中的大部分氨进入塔顶气相,脱氨废水由塔底再沸器(9)排出,塔顶11.07t/h的富氨气体(含氨0.78%)为下游变换工段富氨气体(15);低压蒸汽变为蒸汽冷凝液(21)排出;出汽提塔再沸器(9)的脱氨废水经煤气化废水预热器(2)冷却至109.1°C,然后经废水输送泵(3)升压,经废水冷却器(4)冷却至40°C后为去废水处理工段脱氨废水
(7),送出气化界区,此时其氨氮含量为200mg/L。
[0023] 本实施例一共消耗低压蒸汽30.05t/h,消耗循环冷却水(Δ T = 10°C ) 4889t/h。
[0024] 实施例2
[0025] 参见附图2,来自渣水处理单元的281.5t/h煤气化废水(I) (75.8°C,0.6MPaG),氨氮含量为500mg/L,经过煤气化废水预热器(2)与汽提塔底部抽出的脱氨废水(17)换热后,废水被加热至101.1°C,经预热的废水进入汽提塔(8)塔顶;汽提塔塔底设有再沸器(9),再沸器(9)采用间接换热方式进行加热,以28.6t/h高压闪蒸气(11) (172.9°C,0.78MPaG)为热源,并补充7.03t/h变换装置副产的低压蒸汽(10) (0.6MPaG);含氨废水进经过汽提,水中的大部分氨进入塔顶气相,脱氨废水由塔底再沸器(9)排出,塔顶1.lt/h富氨气体(含氨0.78% )为下游变换工段富氨气体(15);高压闪蒸气(11)及低压蒸汽(10)经过再沸器(9)后进入高闪冷凝液闪蒸罐(12),进一步处理成冷凝液(14)和高压闪蒸不凝气(13);出汽提塔再沸器(9)的脱氨废水经煤气化废水预热器(2)冷却至109.1°C,然后经废水输送泵(3)升压,经废水冷却器(4)冷却至40°C后为去废水处理工段脱氨废水(7),送出气化界区,此时其氨氮含量为200mg/L。
[0026] 与实施例1相比,实施例2由于使用了 28.6t/h高压闪蒸气,低压蒸汽用量减少23.02t/h,降幅达76.6%,循环冷却水用量减少1671t/h,降幅达34.2%。
[0027] 实施例3
[0028] 参见附图3,来自渣水处理单元的煤气化废水(I) (75.8°C,0.6MPaG),氨氮含量为500mg/L,经过煤气化废水预热器(2)与汽提塔底部抽出的脱氨废水(17)换热后,废水被加热至101.1°C,而后脱氨废水(17)经过废水预热器(16)与11.6t/h低压闪蒸气(5)(139.1°C,0.25MPaG)换热,被进一步加热到121.9°C,换热后的低压闪蒸气冷凝液(6)澄清回收利用,经二级预热的废水进入汽提塔(8)塔顶;汽提塔塔底设有再沸器(9),再沸器(9)采用间接换热方式进行加热,以28.6t/h高压闪蒸气(11) (172.9°C,0.78MPaG)为热源,并补充1.84t/h变换装置副产的低压蒸汽(10) (0.6MPaG);含氨废水进经过汽提,水中的大部分氨进入塔顶气相,脱氨废水由塔底再沸器(9)排出,塔顶17.4t/h富氨气体(含氨0.5%)为下游变换工段富氨气体(15);高压闪蒸气(11)及低压蒸汽(10)经过再沸器(9)后进入高闪冷凝液闪蒸罐(12),进一步处理成冷凝液(14)和高压闪蒸不凝气(13);出汽提塔再沸器(9)的脱氨废水经煤气化废水预热器(2)冷却至109.1°C,然后经废水输送泵(3)升压,经废水冷却器(4)冷却至40°C后为去废水处理工段脱氨废水(7),送出气化界区,此时其氨氮含量为200mg/L。
[0029] 与对比例I相比,实施例3由于使用了 28.6t/h高压闪蒸气和11.6t/h低压闪蒸气,低压蒸汽用量减少28.21t/h,降幅达93.9%,循环冷却水用量减少2387t/h,降幅达48.8% ο
[0030] 实施例4
[0031] 参见附图4,来自渣水处理单元的煤气化废水(I) (75.8°C,0.6MPaG),氨氮含量为500mg/L,经过煤气化废水预热器(2)与汽提塔底部抽出的脱氨废水(17)换热后,废水被加热至101.1°C,而后脱氨废水(17)经过废水预热器(16)与11.6t/h低压闪蒸气(5)(139.1°C,0.25MPaG)换热,被进一步加热到121.9°C,换热后的低压闪蒸气冷凝液(6)澄清回收利用,经二级预热的废水进入汽提塔(8)中部;汽提塔塔底设有再沸器(9),再沸器(9)采用间接换热方式进行加热,以28.6t/h高压闪蒸气(11) (172.9°C,0.78MPaG)为热源,并补充1.84t/h变换装置副产的低压蒸汽(10) (0.6MPaG);含氨废水进经过汽提,水中的大部分氨进入塔顶气相,脱氨废水由塔底再沸器(9)排出,塔顶富氨气体进入塔顶冷凝器(18)冷却为10%氨水,部分氨水作为返回氨水(20)返回汽提塔作为塔顶回流,剩余为去脱硫脱硝工段氨水(19)抽出,可供脱硫脱硝装置使用;高压闪蒸气(11)及低压蒸汽(10)经过再沸器(9)后进入高闪冷凝液闪蒸罐(12),进一步处理成冷凝液(14)和高压闪蒸不凝气
(13);出汽提塔再沸器(9)的脱氨废水经煤气化废水预热器(2)冷却至109.1°C,然后经废水输送泵(3)升压,经废水冷却器(4)冷却至40°C后为去废水处理工段脱氨废水(7),送出气化界区,此时其氨氮含量为200mg/L。
[0032] 实施例4与对比例I相比,低压蒸汽用量减少27.63t/h,降幅达92.0%,循环冷却水用量减少1255t/h,降幅达25.7%,另副产10%氨水840kg/h,供脱硫脱硝装置使用。
[0033] 以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用于限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种煤气化高氨氮污水处理工艺,包括煤气化废水在热源作用下进行热交换后进入汽提塔、汽提塔在热源作用下使煤气化废水实现气相液相分离、得到的气相液相产物分别进入下游工段,其特征在于:所述热源是煤气化工艺中产生的低品位蒸汽。
2.根据权利要求1所述的一种煤气化高氨氮污水处理工艺,其特征在于:煤气化废水是指氨氮含量高的废水。
3.根据权利要求1所述的一种煤气化高氨氮污水处理工艺,其特征在于:所述的低品位蒸汽包括煤气化工艺中渣水处理装置产生的低压闪蒸气、高压闪蒸气和下游变换工段过剩的低压蒸汽。
4.根据权利要求1所述的一种煤气化高氨氮污水处理工艺,其特征在于:汽提塔的热源为高压闪蒸汽和低压蒸汽,热交换设备为塔底再沸器。
5.根据权利要求1所述的一种煤气化高氨氮污水处理工艺,其特征在于:与煤气化废水进行热交换的热源为流经塔底再沸器的脱氨废水,热交换设备为煤气化废水预热器。
6.根据权利要求1或5所述的一种煤气化高氨氮污水处理工艺,其特征在于:脱氨废水与煤气化废水发生热交换后进一步经废水冷却器处理后排出气化工段。
7.根据权利要求1或5所述的一种煤气化高氨氮污水处理工艺,其特征在于:煤气化废水被脱氨废水预热后,可通过废水预热器由低压闪蒸气二次预热。
8.根据权利要求4所述的一种煤气化高氨氮污水处理工艺,其特征在于:塔底再沸器可以外接高闪冷凝液闪蒸罐。
9.根据权利要求1所述的一种煤气化高氨氮污水处理工艺,其特征在于:汽提塔顶部分离的气相富氨气能被输送至下游变换工段。
10.根据权利要求1所述的一种煤气化高氨氮污水处理工艺,其特征在于:汽提塔顶部可设置有塔顶冷凝器,汽提塔顶部分离的气相富氨气能被塔顶冷凝器冷凝为氨水,部分氨水可以返回汽提塔作为塔顶回流,剩余氨水抽出进入脱硫脱硝工段。
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