CN108384584A - 一种固定床煤制气工艺三废处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固定床煤制气工艺的三废处理方法，采用气固分离装置取代了传统的气水分离装置，从而省去了传统工艺中占地面积庞大的冷却塔和废水处理池，除了降低系统建设成本，还节省了大量水资源的使用成本和废水的净化处理成本，从而降低了系统的使用和维护成本，相比传统工艺拥有了极高的经济性，使得煤化工企业的生产成本大为降低，也更愿意使用本系统，具有极佳的市场前景。

Description

一种固定床煤制气工艺三废处理方法及系统

技术领域

本发明涉及一种固定床煤制气工艺三废处理方法及系统，属于环保技术领域。

背景技术

当前常见的固定床煤气化生产工艺如图1所示，块煤在气化炉的贫氧环境下不完全燃烧，在煤，氧气，蒸汽的综合反应下形成粗煤气，以及低温（900℃）反应生成的伴生物，包括（氨氮、酚、挥发酚、石油类、硫化物、氰化物、SS等），粗煤气由气化炉顶部排出，经废热锅炉余热回收，再经水洗塔洗涤后形成半成品水煤气。

经水洗塔冷却洗涤后排出的洗涤废水内含大量的含有大量颗粒物，水溶性气体及胶状物，如酚类、联苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物，还含有氰、无机氟离子和氨氮等有毒有害物质。

针对上述煤制气工艺产生的三废，即废水，废气，废渣，一般处理工艺如下：在煤制气工艺中，水洗塔的洗涤废水经沉淀池初步净化后，送至水洗塔冷却循环。冷却塔中，会有水溶性废气排入大气。冷却塔排出的洗涤废水等还需经过废水一级处理，废水二级处理和深度处理。所述的一级处理主要是指有价物质的回收，二级处理主要是生化处理，深度处理普遍应用的方法是臭氧化法和活性炭吸附法。一级处理包括沉淀、过滤、萃取、汽提等单元，以除去部分灰渣、油类等。一级处理中主要重视有价物质的回收，如用溶剂萃取、汽提、吸附和离子交换等脱酚并进行回收。这不仅避免了资源的流失浪费，而且对废水处理有利。废水通常萃取脱酚和蒸汽提氨后，废水中挥发酚和挥发氨分别能去除99%和98%以上，COD也相应去除90%左右。

二级处理主要是生化法，一般经二级处理后，废水可接近排放标准，生化法主要有活性污泥法和生物过滤法等。

上述固定床煤制气三废处理工艺存在如下问题：

(1)废水成分较复杂，污染物浓度高，相应的处理负荷要求高。

(2)废水含酚、氰，氨类物质，毒性大，会抑制微生物活性。

(3)废水可生化性较差，BOD/COD 比值通常会低于0. 3，不易生物降解。

(4)废水处理场地大，成本高，投资大。

(5)处理设备和管路腐蚀严重，导致生产环境变差。

(6)三废处理所需耗水量大。

(7)冷却塔中含有大量挥发性气溶胶及有机物。

(8)水渣难以处理干。

为了降低整个煤气化工艺的经济性，提供一种能够有效除去煤气化废水中的有机物，提高煤气化处理的整体效率，中国专利文献CN106495262A公开了一种煤气化废水的回收利用工艺及系统，该工艺采用焦炭作为热载体和吸附剂，利用高温无氧气体与焦炭之间的物理传热以加热焦炭，随后煤气化废水与加热后的焦炭接触时，二者之间产生了良好的热传导和较强的吸附作用，使得废水被蒸发形成含少量有机物的水蒸气，同时废水中的无机物和剩余有机物被完全吸附在焦炭上，水蒸气可作为气化剂直接回用至煤气化工艺中，由此本发明的工艺实现了煤气化废水的净化回收及循环利用，有效解决了缺水地区煤气化用水量大的问题。并且本发明所述的工艺无需额外消耗燃料，工艺条件可控，安全性高。该工艺虽然一定程度上解决了废水的净化处理问题，但过滤部介质吸附杂质后需要经常性更换，随着使用时间越长，过滤部介质的吸附效用越低。且频繁更换过滤部介质势必会中断生产，对企业而言，更换过滤部介质的费用，以及中断生产导致的经济损失，均是难以承担的。

因此，如何对现有煤气化工艺中三废处理工艺进行改进，以克服上述不足，尤其是水洗工艺耗水量大，废水处理成本高，仍是本领域技术人员急需解决的难题。

发明内容

本发明的目的：旨在提供一种固定床煤制气工艺的三废处理方法，能够更有效，更经济的对三废进行回收，利用处理。

本发明解决上述问题采用的技术方案为：

这种固定床煤制气工艺的三废处理方法，包括如下步骤：

步骤一，将粗煤气直接输送至气固分离器，并在粗煤气进入气固分离器前加入灰分，从而与粗煤气中的颗粒物以及气溶胶等杂质形成多孔性待过滤介质；

步骤二，粗煤气中的颗粒物以及气溶胶等被气固分离器吸收并在加入灰分形成的多孔性介质过滤层上形成固废，净化煤气透过过滤层进入后续工艺；

步骤三，净化煤气进入冷凝器，冷凝后含有极少颗粒物和气溶胶的冷凝水被输送至废液存储罐，冷却和净化后的半水煤气流出界区并进入后续工艺。

进一步的，在步骤一中，首先在气固分离器中加入灰分，从而在气固分离器的过滤部表面形成保护层。目的在于防止未与灰分充分混合的气溶胶直接粘粘在过滤部表面，导致过滤部的过滤性能下降甚至过早失效。

进一步的，在步骤二中，随着气固分离器的清灰作业，固废从多孔性介质过滤层上剥离落入气固分离器底部的收灰装置，然后被输送至废热锅炉或焚烧炉焚烧。

进一步的，在步骤三中，废液储存罐中废水一部分通过泵部分雾化输送至过热蒸汽管道中并进入汽化炉参与焚烧，另一部分雾化喷入废热锅炉后的粗煤气管道中进行喷雾降温，具体的废水流量由过热蒸汽的压力和温度来控制。废水的回收利用，进一步降低了整个系统废水的排放。

优选的，所述气固分离器采用滤袋除尘器。

优选的，气固分离后颗粒物粒径≤3μm。

这种固定床煤制气工艺的三废处理系统，包括汽化炉，废热锅炉，还包括气固分离装置和冷却回收装置，所述气固分离装置通过粗煤气管道与废热锅炉连接，所述气固分离装置通过净化煤气管道与冷却回收装置连接；所述粗煤气管道上近气固分离器段还设有灰分添加装置。

所述气固分离器采用干式除尘器，进一步的，采用滤袋式除尘器，所述滤袋除尘器包括除尘室，阵列吊装在除尘室中的若干滤袋，以及净气室，含有灰分的粗煤气进入除尘室，大于3μm的杂质被阻隔在滤袋外壁，极低含尘量的净化煤气通过滤袋进入净气室，并被输送至冷却回收装置。

所述冷却回收装置包括冷凝器和废液存储罐，冷凝器通过冷凝产生的废液进一步携带少量固废进入废液存储罐，并通过回收管道分别输送至过热蒸汽管道和粗煤气管道进行雾化处理后再回收利用。

所述粗煤气管道近废热锅炉段还设有气体传感器，对气溶胶等杂质浓度进行检测，根据杂质浓度控制灰分添加的浓度。

本发明提供的上述技术方案具有如下优点：

1、本发明提供的这种固定床煤制气工艺的三废处理方法，采用气固分离装置取代了传统的气水分离装置，从而省去了传统工艺中占地面积庞大的的冷却塔和废水处理池，除了降低系统建设成本，还节省了大量水资源的使用成本和废水的净化处理成本，从而降低了系统的使用和维护成本，相比传统工艺拥有了极高的经济性，使得煤化工企业的生产成本大为降低，也更愿意使用本系统，具有极佳的市场前景。

2、本发明在粗煤气进入气固分离器加入灰分，使得粗煤气内的废气，颗粒物，气溶胶等形成更容易被分离的多孔性待过滤介质，同时能避免粘性很强的气溶胶物质粘粘在气固分离器内，造成气固分离器性能下降。因此，这种多孔性待过滤介质在被气固分离器进行气固分离后能够得到流动性较好的固废，更容易被收集和输送到废热锅炉或焚烧炉焚烧。

3、本发明采用的干式滤袋气固分离器，配合本发明采用的三废处理方法，通过清灰作业使得过滤部具有自净效果，无需经常性更换过滤部或过滤介质，使得气固分离器的使用寿命大大延长，使用成本大大降低，从而降低了产品的生产成本，对生产企业而言具有极高的经济价值。

4、本发明提供的这种技术方案中，粗煤气由气化炉排出并经过废热锅炉余热回收后直接输入气固分离器，因此，经过气固分离器收集到的固废具有较高热值，可以被作为燃料被输送到锅炉等参与燃烧，而不是简单的被分离抛弃，进一步提高了本工艺的经济价值。

5、冷凝废液产生的废水较少，废水中的颗粒物和气溶胶等粒径也较小，容易被再次雾化，因此可以参与焚烧和喷雾降温，实现废水的进一步回收利用，降低整个系统废水的排放。因此，无需传统工艺中对废水的净化处理步骤，在降低建设成本的同时，再一次提高了废水利用的经济性。

综上所述，本发明的技术方案主要通过干式气固分离的方式得到热值高，流动性高的固废，以及对净化煤气冷凝后得到容易雾化的废水，将固废和废水转而进一步供锅炉、焚烧炉、气化炉燃烧，从而实现整个三废处理工艺的经济性和高效性，减少废水的产生，降低废渣的排放，提高废气的净化效力。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对这种固定床煤制气工艺的三废处理方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是固定床煤制气三废处理传统工艺流程示意图；

图2是本发明的固定床煤制气工艺三废处理流程示意图；

附图标号说明：

1-气化炉 2-废热锅炉 3-水洗塔 4-沉淀池 5-冷却塔 6-废水一级处理 7-废水二级和深度处理 8-气固分离器 9-冷凝器 10-废液存储罐 11-过热蒸汽管道 12-粗煤气管道 13-净化煤气管道 14-第一雾化装置 15-气体传感器 16-第二雾化装置。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。

一种固定床煤制气工艺的三废处理方法，包括如下步骤：

首先，在启用气固分离器8进行气固分离作业前，在与气固分离器8进气口连接的粗煤气管道12中充入灰分，灰分充入气固分离器8并在气固分离器8的过滤部表面形成保护层。本发明中，气固分离器8采用滤袋式除尘器，因此，在滤袋的外表面会吸附一层灰分，目的在于防止未与灰分充分混合的气溶胶直接粘粘在过滤部表面，堵塞滤袋，进而导致过滤部的过滤性能下降甚至过早失效。然后，将经过气化炉和废热锅炉得到的高温粗煤气通过粗煤气管道12直接输送至气固分离器，同时，在粗煤气进入气固分离器前加入灰分，使得粗煤气内颗粒物与气溶胶物质与灰分在粗煤气管道12内进行充分混合，从而形成多孔性过滤介质，进入气固分离器8后被吸附在滤袋外表面。

随着气固分离器的除尘作业，粗煤气中的颗粒物以及气溶胶等被气固分离器吸附在滤袋外表面加入灰分形成的多孔性滤层上形成固废，随着气固分离器的清灰作业，滤袋除尘器采用脉冲气流、振打、敲打等方式，使得固废从多孔性滤层上剥离落入气固分离器底部的收灰装置，然后被输送至废热锅炉或焚烧炉焚烧。由此完成固体废物的获取，收集和回收再利用。利用滤袋将固体废物阻隔在滤袋外表面，并通过清灰作业进行固体废物的收集，同时，清灰作业也使得滤袋重新恢复到较好的过滤工况。混合灰分的工艺步骤，避免粗煤气中的颗粒物和气溶胶直接粘附在滤袋上，导致滤袋过滤效用过早下降，延长滤袋的使用寿命和更换周期，降低了使用费用。

净化煤气透过过滤袋的滤层进入后续工艺。经滤袋式除尘器进行气固分离后，净化煤气内颗粒物粒径≤3μm。

当净化煤气通过净化煤气管道13进入冷凝器9，经冷凝后含有极少颗粒物和气溶胶的冷凝水被输送至废液存储罐10，冷却和净化后的半水煤气流出界区并进入后续工艺。废液储存罐10中废水通过泵加压后，由管道分别输送至汽化炉1和粗煤气管道12近废热锅炉2段，然后通过第二雾化喷头16将雾化废水注入过热蒸汽管道11参与气化炉焚烧，以及利用第一雾化喷头14的雾化废水对粗煤气管道12中的高温粗煤气进行降温。避免进入气固分离器的气体温度过高，对过滤装置造成损坏。由此完成液体废物的获取，收集和回收再利用。

所述粗煤气管道12近废热锅炉段还设有气体传感器，对气溶胶等杂质浓度进行检测，根据杂质浓度控制灰分添加的浓度。

此外，由于省略了水洗塔洗涤这一工艺环节，在节约水资源的同时也避免了洗涤冷却环节中废气的产生。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种固定床煤制气工艺的三废处理方法，包括如下步骤：

步骤一，将粗煤气直接输送至气固分离器，并在粗煤气进入气固分离器前加入灰分，从而形成多孔性过滤介质；

步骤二，粗煤气中的颗粒物以及气溶胶等被气固分离器吸收在加入灰分形成的多孔性滤层上形成固废，净化煤气透过过滤层进入后续工艺；

步骤三，净化煤气进入雾化洗涤塔，雾化洗涤后分离出的颗粒物和气溶胶等被输送至废液存储罐，净化后的半水煤气流出界区并进入后续工艺。

2.如权利要求1所述的一种固定床煤制气工艺的三废处理方法，其特征在于：在步骤一中，首先在气固分离器中加入灰分，从而在气固分离器的过滤部表面形成保护层。

3.如权利要求1所述的一种固定床煤制气工艺的三废处理方法，其特征在于：在步骤二中，随着气固分离器的清灰作业，固废从多孔性滤层上剥离落入气固分离器底部的收灰装置，然后被输送至废热锅炉或焚烧炉焚烧。

4.如权利要求1所述的一种固定床煤制气工艺的三废处理方法，其特征在于：在步骤三中，废液储存罐中废水通过泵雾化输送至汽化炉气化和焚烧。

5.如权利要求1所述的一种固定床煤制气工艺的三废处理方法，其特征在于：所述气固分离器采用滤袋除尘器。

6.如权利要求1所述的一种固定床煤制气工艺的三废处理方法，其特征在于：气固分离后净化煤气的颗粒物粒径≤3μm。

7.一种实施权利要求1所述三废处理工艺的一种固定床煤制气工艺的三废处理系统，包括汽化炉，废热锅炉，其特征在于：还包括气固分离装置和冷却回收装置，所述气固分离装置通过粗煤气管道与废热锅炉连接，所述气固分离装置通过净化煤气管道与冷却回收装置连接；所述粗煤气管道上近气固分离器段还设有灰分添加装置。

8.如权利要求7所述的一种固定床煤制气工艺的三废处理系统，其特征在于：所述气固分离器采用干式除尘器采用滤袋式除尘器。

9.如权利要求7所述的一种固定床煤制气工艺的三废处理系统，其特征在于：所述冷却回收装置包括冷凝器和废液存储罐，冷凝器通过冷凝产生的废液进一步携带少量固废进入废液存储罐，并通过回收管道分别输送至过热蒸汽管道和粗煤气管道进行雾化处理后再回收利用。

10.如权利要求7所述的一种固定床煤制气工艺的三废处理系统，其特征在于：所述粗煤气管道近废热锅炉段还设有气体传感器，对气溶胶等杂质浓度进行检测，根据杂质浓度控制灰分添加的浓度。