CN107162102A - 一种煤气化系统细渣浆液的脱水干燥方法及其使用的脱水干燥系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤气化系统细渣浆液脱水干燥方法，其包含以下步骤：(a)煤气化系统产生的细渣浆液经过预脱水提浓装置进行预脱水，得到提浓细渣浆液；(b)将煤气化系统产生的余热资源与空气进行热交换，空气被加热成热空气；(c)将提浓细渣浆液和热空气同时送入喷雾干燥器内，提浓细渣浆液与热空气在喷雾干燥器内直接接触传热传质，脱除大部分水分后经底部流出成为干燥细渣。本发明还公开了所述方法使用的脱水干燥系统。所述方法使用煤气化系统的余热资源来加热空气，进而使用加热后的热空气通过喷雾脱水干燥技术对提浓细渣浆液进行干燥，余热资源得以充分利用，设备成本以及对场地环境的影响得以降低，排出的干燥细渣可进一步直接利用。

Description

一种煤气化系统细渣浆液的脱水干燥方法及其使用的脱水干 燥系统

技术领域

本发明涉及煤气化系统细渣浆液的处理技术领域，具体涉及一种煤气化系统细渣浆液的脱水干燥方法及其使用的脱水干燥系统。

背景技术

煤气化系统中，煤炭经过气流床气化转变为燃料用气或化工合成气，其中含有大量的飞灰需要净化去除。目前比较成熟的合成气净化工艺是湿法净化，即采用水激冷并洗涤合成气以除去合成气中的飞灰、酸性气体，湿法净化工艺会产生大量的渣水(黑水)。渣水通常是通过闪蒸和沉降浓缩得到细渣浆液，浓缩过程中会产生大量的低压闪蒸蒸汽。当前低压闪蒸蒸汽一般直接使用大量的循环冷却水进行冷凝，一方面需要消耗大量的冷却水；另一方面，换热后的冷却水富含有低位热能，但是由于冷却水蕴含的低位热能利用率通常较低，从而降低了低压闪蒸蒸汽的余热利用率，因此低压闪蒸蒸汽需要进一步的合理利用，以降低气化系统能耗，提高装置能量利用效率。

渣水浓缩得到的细渣浆液进行脱水处理可制得干燥的细渣，细渣浆液脱水工艺一般采用机械过滤的方式，机械过滤单元装置占地较大，而且目前工业实际运行情况较差，过滤装置长周期运行存在较大问题；经机械过滤后细渣滤饼含水量在50％～60％之间，脱水效果较差，导致过滤系统厂房及细渣输送、储存等相关场地卫生状况较差。另外细渣含碳量较高，可燃物含量高，具有一定的使用价值，可用作锅炉或者其他等原料，但是该高含水的滤饼给细渣后续的再利用造成一定的困难，无法直接作为锅炉燃料，同时高含水的细渣在输送和储存环节也存在诸多不便，因此为了细渣可回收利用需要进一步脱水干燥。

鉴于以上问题，需要提出新的技术方案，以解决上述余热利用率低以及细渣浆液的干燥处理的技术问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种煤气化系统细渣浆液的脱水干燥方法，以充分利用煤气化系统的余热资源尤其是低压闪蒸蒸汽，提高煤气化系统能量利用效率、减少能源和循环冷却水的消耗，同时降低设备成本以及对场地环境的影响。

所述煤气化系统细渣浆液的脱水干燥方法包括以下步骤：

(a)煤气化系统产生的细渣浆液经过预脱水提浓装置进行预脱水，得到提浓细渣浆液；

(b)将煤气化系统产生的余热资源与空气进行热交换，空气被加热成热空气；

(c)将提浓细渣浆液和热空气同时送入喷雾干燥器内，提浓细渣浆液与热空气在喷雾干燥器内直接接触传热传质，脱除大部分水分成为固体颗粒粉末后经底部流出成为干燥细渣。

优选的，所述细渣浆液为煤气化系统产生的渣水依次经低压闪蒸、真空闪蒸和沉降分离后得到，固含量为5-20％。低压闪蒸、真空闪蒸和沉降通过现有的低压闪蒸器、真空闪蒸器和沉降槽即可实现。

优选的，所述预脱水提浓装置为旋液分离器或者离心过滤器，旋液分离器或者离心过滤器上部溢流清液作为循环水返回煤气化系统，所述提浓细渣浆液从所述预脱水提浓装置底部排出，固含量为30-40％。

优选的，所述余热资源为所述渣水低压闪蒸时产生的部分或全部的低压闪蒸蒸汽，低压闪蒸蒸汽与空气在空气加热器中进行热交换。

优选的，低压闪蒸蒸汽与空气换热冷凝后作为系统补水。

优选的，所述喷雾干燥器排出的干燥尾气通过冷凝器，所述干燥尾气携带的水蒸汽冷凝后作为系统补水。

优选的，所述喷雾干燥器底部流出的干燥细渣含水率为10-20％。

本发明的另一目的在于提供所述方法使用的脱水干燥系统，其包括：

预脱水提浓装置，所述预脱水提浓装置为旋液分离器或离心过滤器，用于对待脱水干燥的细渣浆液进行预脱水处理得到提浓细渣浆液；

空气加热器，所述空气加热器为管式换热器或板式换热器，供煤气化系统产生的余热资源与空气进行热交换制得热空气；

喷雾干燥器，所述喷雾干燥器设于所述预脱水提供装置和所述空气加热器的下游，供同时加入的提浓细渣浆液和热空气接触进行传热传质。

较佳的，所述空气加热器设于煤气化系统的低压闪蒸器的下游，所述低压闪蒸器的蒸汽出口与所述空气加热器的高温入口通过管道接通。

较佳的，所述的脱水干燥系统还包括：

空气过滤器，所述空气过滤器设于所述空气加热器上游，用于向所述空气加热器提供过滤干燥后的空气；

冷凝器，所述冷凝器设于所述喷雾干燥器的下游，用于接入所述喷雾干燥器排出的湿干燥尾气；

气液分离器，所述气液分离器设于所述冷凝器的下游，用于将冷凝后的湿干燥尾气分离为冷凝水和干燥尾气。

本发明的有益效果在于：

1、所述方法使用煤气化系统的余热资源尤其是低压闪蒸蒸汽来加热空气，进而使用加热得到的热空气通过喷雾脱水干燥技术对提浓细渣浆液进行干燥，使余热资源得以充分利用，提高了能量利用效率。

2、所述方法使用喷雾脱水干燥技术代替原有的机械过滤流程，所述使用的脱水干燥系统成本低体积相对较小，不仅降低了设备投资成本，减小了细渣浆液处理单元装置占地面积，改善了现场环境，而且细渣浆液通过所述预脱水装置预脱水，然后在所述喷雾干燥器中提浓细渣浆液与热空气接触传热传质后脱除大部分水分成为干燥的固体颗粒粉末，排出的干燥细渣含水率低，可进一步直接利用。

3、通过所述空气加热器的低压闪蒸蒸汽与空气热交换时温度降低冷凝成水，无需再通过低压闪蒸蒸汽冷凝器冷却，有效降低了低压闪蒸蒸汽冷凝器负荷，进而减少了系统循环水用量。而且低压闪蒸蒸汽经空气加热器冷凝得到的蒸汽冷凝液、细渣浆液经预脱水装置产生的溢流清液等，均可作为系统补水回收，有效提高了系统水的回用率，大大降低了新鲜水消耗。

附图说明

图1是本发明的煤气化系统细渣浆液的脱水干燥方法的流程示意图。

符号标记：

1低压闪蒸器；2真空闪蒸器；3沉降槽；4空气加热器；5旋液分离器；6喷雾干燥器；7冷凝器；8分离器；9真空泵；

S1渣水；S2低压闪蒸浓缩黑水；S3低压闪蒸蒸汽；S4真空闪蒸浓缩黑水；S5真空闪蒸蒸汽；S6细渣浆液；S7澄清灰水；S8提浓细渣浆液；S9溢流清液；S10空气；S11蒸汽冷凝液；S12热空气；S13干燥细渣；S14湿干燥尾气；S15冷凝水；S16干燥尾气；S17放散气。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。

实施例1渣水浓缩和脱水干燥系统

图1所示为本发明的较佳实施例的煤气化系统的渣水浓缩和细渣浆液脱水干燥的流程示意图，其中低压闪蒸器1、真空闪蒸器2和沉降槽3组成渣水浓缩单元，空气加热器4、旋液分离器5、喷雾干燥器6、冷凝器7、分离器8和真空泵9组成细渣浆液脱水干燥单元。

渣水浓缩单元中，煤气化系统产生的渣水S1(蒸发热水塔浓缩黑水)经过低压闪蒸器1闪蒸生成低压闪蒸浓缩黑水S2和低压闪蒸蒸汽S3；低压闪蒸浓缩黑水S2经过真空闪蒸器2闪蒸生成真空闪蒸浓缩黑水S4和真空闪蒸蒸汽S5；真空闪蒸浓缩黑水S4进入沉降槽3中沉降，上部的澄清灰水S7作为循环水返回煤气化系统，底部沉降的细渣浆液S6送至旋液分离器5。

在细渣浆液脱水干燥单元中，细渣浆液S6首先经过作为预脱水装置的旋液分离器5分离出部分水分，提高固含量，以此降低喷雾干燥器6的处理量，旋液分离器5上部溢流清液S9与澄清灰水S7汇集作为循环水返回气化系统，旋液分离器5底部出来的提浓细渣浆液S8通过泵送至喷雾干燥器6；在喷雾干燥器6内与同时通入的热空气S12接触传热传质后脱除大部分水分，干燥得到的固体颗粒粉末经底部流出喷雾干燥器6成为干燥细渣S13。热空气S12是由低压闪蒸器1产生的低压闪蒸蒸汽S3与过滤空气S10换热后产生，低压蒸汽换热后形成冷凝液S11作为系统补水，喷雾干燥产生的湿干燥尾气S14经过冷凝器7、分离器8冷凝分离出的冷凝水S15后用作系统补水，其余干燥尾气S16送往真空泵9处理成放散气S17排放。

实施例2水煤浆气化装置产生的渣水的处理

对以煤为原料的某水煤浆气化装置产生的渣水通过实施例1的渣水浓缩和脱水干燥系统进行处理，其中沉降槽得到的细渣浆液S6固含量为20％，控制细渣浆液S6处理量为8630.0kg/h，抽取4884kg/h低压闪蒸蒸汽S3作为空气加热器4的热源。本实施例处理过程的主要物流数据如表1所示。

表1实施例2主要物流参数

由表1可知，采用本发明的处理方法，该实施例可达到以下有益效果：

1、该实施例利用低压闪蒸蒸汽S3作为空气加热器4的热源来加热空气S10，加热得到的热空气S12进而对提浓细渣浆液S8进行脱水干燥，低压闪蒸蒸汽S3中的余热得以充分利用，提高了能量利用效率。

2、该实施例法使用喷雾脱水干燥技术代替原有的机械过滤流程，不仅降低了设备投资成本，减小了细渣浆液处理单元装置占地面积，改善了现场环境，而且通过旋液分离器5预脱水和喷雾干燥器6脱水干燥，固含量为20％的细渣浆液S6可干燥为水含量为10％的干燥细渣S13，干燥细渣S13可进一步直接利用，解决了细渣滤饼含水率高而无法直接利用的问题。

3、低压闪蒸器1产生的低压闪蒸蒸汽通常需要通过低压闪蒸蒸汽冷凝器冷却，而该实施例中，低压闪蒸蒸汽S3占低压闪蒸器1产生的低压闪蒸蒸汽总量的36.4％，通过空气加热器4用于与空气S10换热，这部分低压闪蒸蒸汽S3与空气S10热交换时温度降低而冷凝，无需再通过低压闪蒸蒸汽冷凝器冷却，有效降低了低压闪蒸蒸汽冷凝器负荷，进而减少了系统循环水用量。而且低压闪蒸蒸汽S3经空气加热器4冷凝得到的蒸汽冷凝液S11、细渣浆液S6经旋液分离器5产生的溢流清液S9等，均可作为系统补水回收，其中蒸汽冷凝液S11和溢流清液S9的总回收量达到7760kg/h，有效提高了系统水的回用率，大大降低了新鲜水消耗。

实施例3粉煤气化装置产生的渣水的处理

对以煤为原料的某粉煤气化装置产生的渣水通过实施例1的渣水浓缩和脱水干燥系统进行处理，其中沉降槽得到的细渣浆液S6固含量为15％，控制细渣浆液S6处理量为8630.0kg/h，抽取3307kg/h低压闪蒸蒸汽S3作为空气加热器4的热源。本实施例处理过程的主要物流数据如表2所示。

表2实施例3主要物流参数

由表2可知，采用本发明的处理方法，该实施例可达到以下有益效果：

1、该实施例利用低压闪蒸蒸汽S3作为空气加热器4的热源来加热空气S10，加热得到的热空气S12进而对提浓细渣浆液S8进行脱水干燥，低压闪蒸蒸汽S3中的余热得以充分利用，提高了能量利用效率。

2、该实施例法使用喷雾脱水干燥技术代替原有的机械过滤流程，不仅降低了设备投资成本，减小了细渣浆液处理单元装置占地面积，改善了现场环境，而且通过旋液分离器5预脱水和喷雾干燥器6脱水干燥，固含量为15％的细渣浆液S6可干燥为水含量为15％的干燥细渣S13，干燥细渣S13可进一步直接利用，解决了细渣滤饼含水率高而无法直接利用的问题。

3、低压闪蒸器1产生的低压闪蒸蒸汽通常需要通过低压闪蒸蒸汽冷凝器冷却，而该实施例中，低压闪蒸蒸汽S3占低压闪蒸器1产生的低压闪蒸蒸汽总量的26.1％，通过空气加热器4用于与空气S10换热，这部分低压闪蒸蒸汽S3与空气S10热交换时温度降低而冷凝，无需再通过低压闪蒸蒸汽冷凝器冷却，有效降低了低压闪蒸蒸汽冷凝器负荷，进而减少了系统循环水用量。而且低压闪蒸蒸汽S3经空气加热器4冷凝得到的蒸汽冷凝液S11、细渣浆液S6经旋液分离器5产生的溢流清液S9等，均可作为系统补水回收，其中蒸汽冷凝液S11和溢流清液S9的总回收量达到7760kg/h，有效提高了系统水的回用率，大大降低了新鲜水消耗。

本发明的煤气化系统细渣浆液脱水干燥的核心内容是利用余热资源尤其是低压闪蒸蒸汽作为热源对空气加热，进而对细渣浆液进行脱水干燥。本发明并不限于图一所示的利用方法，其他利用气化系统副产余热资源对空气加热，进而对细渣浆液进行脱水干燥的方法工艺也在本发明保护的范围内。

以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创新的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种煤气化系统细渣浆液脱水干燥方法，其特征在于，包含以下步骤：

(a)煤气化系统产生的细渣浆液经过预脱水提浓装置进行预脱水，得到提浓细渣浆液；

(b)将煤气化系统产生的余热资源与空气进行热交换，空气被加热成热空气；

(c)将提浓细渣浆液和热空气同时送入喷雾干燥器内，提浓细渣浆液与热空气在喷雾干燥器内直接接触传热传质，脱除大部分水分成为固体颗粒粉末后经底部流出成为干燥细渣。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述细渣浆液为煤气化系统产生的渣水依次经低压闪蒸、真空闪蒸和沉降分离后得到，固含量为5-20％。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述预脱水提浓装置为旋液分离器或者离心过滤器，旋液分离器或者离心过滤器上部溢流清液作为循环水返回煤气化系统，所述提浓细渣浆液从所述预脱水提浓装置底部排出，固含量为30-40％。

4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述余热资源为所述渣水低压闪蒸时产生的部分或全部的低压闪蒸蒸汽，低压闪蒸蒸汽与空气在空气加热器中进行热交换。

5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，低压闪蒸蒸汽与空气换热冷凝后作为系统补水。

6.根据权利要求1所述方法，其特征在，所述喷雾干燥器排出的干燥尾气通过冷凝器，所述干燥尾气携带的水蒸汽冷凝后作为系统补水。

7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述喷雾干燥器底部流出的干燥细渣含水率为10-20％。

8.一种权利要求1所述的方法使用的脱水干燥系统，其特征在于，其包括：

预脱水提浓装置，所述预脱水提浓装置为旋液分离器或离心过滤器，用于对待脱水干燥的细渣浆液进行预脱水处理得到提浓细渣浆液；

空气加热器，所述空气加热器为管式换热器或板式换热器，供煤气化系统产生的余热资源与空气进行热交换制得热空气；

喷雾干燥器，所述喷雾干燥器设于所述预脱水提供装置和所述空气加热器的下游，供同时加入的提浓细渣浆液和热空气接触进行传热传质。

9.根据权利要求8所述的脱水干燥系统，其特征在于，所述空气加热器设于煤气化系统的低压闪蒸器的下游，所述低压闪蒸器的蒸汽出口与所述空气加热器的高温入口通过管道接通。

10.根据权利要求8所述的脱水干燥系统，其特征在于，其还包括：

空气过滤器，所述空气过滤器设于所述空气加热器上游，用于向所述空气加热器提供过滤干燥后的空气；

冷凝器，所述冷凝器设于所述喷雾干燥器的下游，用于接入所述喷雾干燥器排出的湿干燥尾气；

气液分离器，所述气液分离器设于所述冷凝器的下游，用于将冷凝后的湿干燥尾气分离为冷凝水和干燥尾气。