CN110564455A - 一种煤制气装置细渣干燥方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤制气装置细渣干燥方法，具体为：来自煤制气装置的高温高压含固黑水经过减压后依次送入高压闪蒸器、低压闪蒸器、真空闪蒸器闪蒸，然后依次经澄清槽沉降、细渣过滤机过滤，进入细渣闪蒸气干燥机，利用闪蒸气的余热通过间接热交换将细渣升温并蒸发细渣中所含的水分，进而实现细渣的干燥。本发明方法充分利用煤气化系统的高/低压闪蒸气的热量对细渣进行干燥，干燥流程相对简单，热效率相对较高，脱水过程中的能量损失低，可以实现对细渣中的可燃组分进行再次利用，提高工厂的经济效益，达到节能减排的目的。

Description

一种煤制气装置细渣干燥方法
技术领域
本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种煤制气装置细渣干燥方法。
背景技术
目前，由于我国的能源储备具有“缺油、少气、有煤”的特点，煤炭在能源及化工领域的应用越来越受到重视。以煤为原料气化生产煤气就是一种清洁、高效利用煤炭的方式。以煤为原料的气化方法主要有固定床、流化床和气流床等，其中气流床气化炉是最清洁，也是效率最高的煤气化类型。煤在1200-1700℃时被气化，高温保证了煤的完全气化，煤中的矿物质成为熔渣后离开气化炉。气流床所使用的煤种要比移动床和流化床的范围更广泛。气流床气化技术应用较多的国外技术有美国德士古(现属于GE公司)公司水煤浆气化技术、荷兰壳牌谢尔(Shell)粉煤加压气化技术和德国西门子的GSP粉煤气化技术，国内技术有华东理工大学多喷嘴对置式水煤浆气化技术等。
上述技术中，需要设置灰水处理单元将气化排出的黑水固液分离，通常采用的方法是闪蒸+沉淀+过滤法。现有的生产装置中闪蒸流程主要为两级或三级闪蒸，沉淀一般利用沉降槽(澄清槽)来完成，细渣过滤一般采用真空袋式过滤、离心过滤以及板框式过滤等。经过过滤后的细渣含水量一般为40～60wt％，细渣中含碳量一般为20～40wt％。对于上述细渣，通常有以下两种处理方式：一种是作为建材、建工、道路及回填工程等掺混原料，这样使得细渣的可燃组分无法得到有效利用，造成资源浪费；另一种是将细渣晒干后掺混到煤粉锅炉中进行燃烧，这样既节约燃料煤，同时也减少了细渣的后续处理量，但是细灰含水量太高，如果采用晾晒的方式，不仅占地面积大，而且存在污染环境的问题。
中国专利CN107362614公开了一种水煤浆气化细渣回收利用的方法及其装置，将水蒸汽导入斜坡式固体物料干燥床的蛇形盘管，加热待干燥细渣，通过蒸发作用将细渣中所含的水分带走，实现细渣的脱水干燥处理。该技术路线需要采用水蒸汽作为细渣干燥的热源，细渣干燥过程中能耗较大，造成细渣回收利用的经济性大大降低。
中国专利CN107162102提出了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。所述方法使用煤气化系统的低压闪蒸气来加热空气，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，低压闪蒸气的部分余热得以利用，同时干燥后细渣也可以进一步利用，达到节能减排的目的。但是该技术方案还存在以下问题，影响了该技术的进一步推广应用：
(1)该技术方案采用的低压闪蒸汽加热空气，再利用加热空气干燥细渣，干燥流程较为复杂，过程中热损耗较大，热效率也相对较低。
(2)该方案采用空气喷雾干燥，鼓风机加压空气需要消耗一定的电能，能耗相对较高。
(3)由于加热采用空气，喷雾干燥器出口湿干燥尾气含有大量空气，造成湿干燥尾气冷凝器冷凝负荷高，同时废气排放量也相对较高。
(4)预脱水提浓装置为旋液分离器或离心过滤器，对于目前绝大多数已经在运行的煤气化装置，改造相对比较困难。
因此，目前亟需寻找一种方法能够对细渣进行脱水干燥，降低脱水过程中的能量损失，以实现对细渣中的可燃组分进行再次利用的目的，提高工厂的经济效益，达到节能减排的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤制气装置细渣干燥方法，充分利用煤制气装置的高压闪蒸气和低压闪蒸气余热对细渣进行进一步干燥利用，不仅提高煤制气装置的余热利用率，同时经干燥后的细渣也可以进行进一步利用，实现节能减排的目的。
本发明所采用的技术方案是，一种煤制气装置细渣干燥方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，来自煤制气装置的高温高压含固黑水经过减压后送入高压闪蒸器，高压闪蒸出来的高压闪蒸气一部分进入细渣闪蒸气干燥机，一部分送至界外；高压闪蒸浓缩的黑水经减压后进入低压闪蒸器进一步闪蒸；低压闪蒸器中闪蒸出来的低压闪蒸气，一部分进入细渣闪蒸气干燥机，一部分送至界外；低压闪蒸浓缩后的黑水进入真空闪蒸器进一步闪蒸，真空闪蒸气送至界外；
为保证高压闪蒸气和低压闪蒸气的洁净度，高压闪蒸器和低压闪蒸器分别设置了塔盘，采用水洗除去闪蒸气中所携带的灰尘；
步骤2，真空闪蒸后的黑水自流至澄清槽，澄清槽上部澄清水溢流进入灰水槽，澄清槽底部的细渣浆液经给料泵送入细渣过滤机，细渣过滤机产生的滤液进入澄清槽，出细渣过滤机的细渣经细渣螺旋给料机进入细渣闪蒸气干燥机；
步骤3，细渣闪蒸气干燥机利用闪蒸气的余热，通过间接热交换将细渣升温并蒸发细渣中所含的水分，达到细渣干燥的目的；干燥完细渣的闪蒸气经闪蒸分离器气液分离后，气相送至界外，液相进入灰水槽；细渣干燥过程中所产生的湿气经过废气冷却器冷却后进入废气分离器，气相直接排至大气，凝液则返回灰水槽，经过干燥的细渣则直接送至界外利用。
本发明特点还在于，
步骤1中高压闪蒸气的压力为0.6～1.5MPaG，温度为165～205℃。
步骤1中低压闪蒸气的压力为0.1～0.5MPaG，温度为120～160℃。
步骤1中水洗可以选用锅炉给水、灰水中的一种或两种组合。
步骤2中细渣浆液中固含量为5～25wt％。
步骤2中出细渣过滤机的细渣含水量为30～60wt％；出细渣过滤机的细渣粒度为≤2mm。
步骤2中细渣过滤机可以为真空带式过滤机、离心机、板框过滤机的一种或者多种组合。
步骤3中细渣闪蒸气干燥机可以是回转干燥机和管式干燥机的一种或者两种组合，其中管式干燥机设置了多根干燥管，干燥管内设置螺旋状叶片，含水细渣通过重力和螺旋叶片导流作用在干燥管内运动，干燥管外则通入闪蒸气；回转式干燥机设置了多根干燥管，含水细渣在干燥管外运动，干燥管内则通入闪蒸气。
步骤3中闪蒸气可以是步骤1中高压闪蒸气、低压闪蒸气的一种或者两种组合，闪蒸气气量可以是高压闪蒸气和/或低压闪蒸气的部分或者全部。
步骤3中经过干燥的细渣含水量在5～15wt％。
本发明的有益效果是，本发明一种煤制气装置细渣干燥方法，可充分利用煤气化系统的高/低压闪蒸气的热量对细渣进行干燥，干燥流程相对简单，热效率相对较高，脱水过程中的能量损失低，可以实现对细渣中的可燃组分进行再次利用，提高工厂的经济效益，达到节能减排的目的。
附图说明
图1是本发明所采用的煤制气装置细渣干燥工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种煤制气装置细渣干燥方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，来自煤制气装置的高温高压含固黑水经过减压后送入高压闪蒸器，高压闪蒸出来的高压闪蒸气一部分进入细渣闪蒸气干燥机，一部分送至界外，高压闪蒸气的压力为0.6～1.5MPaG，温度为165～205℃；高压闪蒸浓缩的黑水经减压后进入低压闪蒸器进一步闪蒸，低压闪蒸气的压力为0.1～0.5MPaG，温度为120～160℃；低压闪蒸器中闪蒸出来的低压闪蒸气，一部分进入细渣闪蒸气干燥机，一部分送至界外；低压闪蒸浓缩后的黑水进入真空闪蒸器进一步闪蒸，真空闪蒸气送至界外。
为保证高压闪蒸气和低压闪蒸气的洁净度，高压闪蒸器和低压闪蒸器分别设置了塔盘，采用水洗除去闪蒸气中所携带的灰尘。水洗可以选用锅炉给水、灰水中的一种或两种组合。
步骤2，真空闪蒸后的黑水自流至澄清槽，澄清槽上部澄清水溢流进入灰水槽，澄清槽底部的细渣浆液经给料泵送入细渣过滤机，细渣过滤机产生的滤液进入澄清槽，出细渣过滤机的细渣经细渣螺旋给料机进入细渣闪蒸气干燥机。
控制细渣浆液中固含量为5～25wt％；出细渣过滤机的细渣含水量为30～60wt％；出细渣过滤机的细渣粒度为≤2mm。
细渣过滤机可以为真空带式过滤机、离心机、板框过滤机的一种或者多种组合。
步骤3，细渣闪蒸气干燥机利用闪蒸气的余热，通过间接热交换将细渣升温并蒸发细渣中所含的水分，达到细渣干燥的目的；干燥完细渣的闪蒸气经闪蒸分离器气液分离后，气相送至界外，液相进入灰水槽；细渣干燥过程中所产生的湿气经过废气冷却器冷却后进入废气分离器，气相直接排至大气，凝液则返回灰水槽，经过干燥的细渣则直接送至界外利用。
细渣闪蒸气干燥机可以是回转干燥机和管式干燥机的一种或者两种组合，其中管式干燥机设置了多根干燥管，干燥管内设置螺旋状叶片，含水细渣通过重力和螺旋叶片导流作用在干燥管内运动，干燥管外则通入闪蒸气；回转式干燥机设置了多根干燥管，含水细渣在干燥管外运动，干燥管内则通入闪蒸气。
闪蒸气可以是步骤1中高压闪蒸气、低压闪蒸气的一种或者两种组合，闪蒸气气量可以是高压闪蒸气和/或低压闪蒸气的部分或者全部。
经过干燥的细渣含水量在5～15wt％。
本发明方法可充分利用煤气化系统的高/低压闪蒸气的热量对细渣进行干燥，干燥流程相对简单，热效率相对较高，脱水过程中的能量损失低，可以实现对细渣中的可燃组分进行再次利用，提高工厂的经济效益，达到节能减排的目的。
实施例
来自6.5MPa水煤浆气化的高温高压含固黑水进入高压闪蒸器，高压闪蒸气正常操作压力为1.0MPaG，高压闪蒸气温度约为185℃，高压闪蒸浓缩的黑水经减压后进入低压闪蒸器进一步闪蒸，低压闪蒸气正常操作压力为0.2MPaG，低压闪蒸气温度约为134℃，低压闪蒸器中闪蒸出来的低压闪蒸气一部分进入细渣蒸汽干燥系统，一部分送至界外，低压闪蒸浓缩后的黑水进入真空闪蒸器进一步闪蒸，真空闪蒸气送至界外。为保证低压闪蒸气的洁净度，低压闪蒸器分别设置了塔盘，采用灰水洗涤除去闪蒸气中所携带的尘。
真空闪蒸后的黑水自流至澄清槽，澄清槽上部澄清水溢流进入灰水槽，澄清槽底部的细渣浆液经给料泵送入细渣过滤机，细渣过滤机型式为真空带式过滤机，细渣浆液流量为28125kg/h，固含量为8wt％，细渣过滤系统产生的滤液进入澄清槽，出细渣过滤机的细渣流量为4090kg/h，固含量为55wt％，经细渣螺旋给料机进入细渣闪蒸气干燥机。
细渣闪蒸气干燥机干燥管外侧通入约2000kg/h低压闪蒸气，管式干燥机设置了多根干燥管，干燥管内设置螺旋状叶片，固含量为55wt％细渣通过重力和螺旋叶片导流作用在干燥管内运动，出干燥管的细渣含水10wt％，粒度<0.425mm，流量约为2500kg/h，然后送至界外回收再利用。细渣干燥过程中所产生的湿气约1590kg/h，经过废气冷却器冷却后进入废气分离器，气相直接排至大气，凝液则返回灰水槽。
需要说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换。
凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种煤制气装置细渣干燥方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，来自煤制气装置的高温高压含固黑水经过减压后送入高压闪蒸器，高压闪蒸出来的高压闪蒸气一部分进入细渣闪蒸气干燥机，一部分送至界外；高压闪蒸浓缩的黑水经减压后进入低压闪蒸器进一步闪蒸；低压闪蒸器中闪蒸出来的低压闪蒸气，一部分进入细渣闪蒸气干燥机，一部分送至界外；低压闪蒸浓缩后的黑水进入真空闪蒸器进一步闪蒸，真空闪蒸气送至界外；
为保证高压闪蒸气和低压闪蒸气的洁净度，高压闪蒸器和低压闪蒸器分别设置了塔盘，采用水洗除去闪蒸气中所携带的灰尘；
步骤2，真空闪蒸后的黑水自流至澄清槽，澄清槽上部澄清水溢流进入灰水槽，澄清槽底部的细渣浆液经给料泵送入细渣过滤机，细渣过滤机产生的滤液进入澄清槽，出细渣过滤机的细渣经细渣螺旋给料机进入细渣闪蒸气干燥机；
步骤3，细渣闪蒸气干燥机利用闪蒸气的余热，通过间接热交换将细渣升温并蒸发细渣中所含的水分，达到细渣干燥的目的；干燥完细渣的闪蒸气经闪蒸分离器气液分离后，气相送至界外，液相进入灰水槽；细渣干燥过程中所产生的湿气经过废气冷却器冷却后进入废气分离器，气相直接排至大气，凝液则返回灰水槽，经过干燥的细渣则直接送至界外利用。
2.根据权利要求1所述的一种煤制气装置细渣干燥方法，其特征在于，所述步骤1中高压闪蒸气的压力为0.6～1.5MPaG，温度为165～205℃；低压闪蒸气的压力为0.1～0.5MPaG，温度为120～160℃。
3.根据权利要求1所述的一种煤制气装置细渣干燥方法，其特征在于，所述步骤1中水洗可以选用锅炉给水、灰水中的一种或两种组合。
4.根据权利要求1所述的一种煤制气装置细渣干燥方法，其特征在于，所述步骤2中细渣浆液中固含量为5～25wt％；出细渣过滤机的细渣含水量为30～60wt％；出细渣过滤机的细渣粒度为≤2mm。
5.根据权利要求1所述的一种煤制气装置细渣干燥方法，其特征在于，所述步骤2中细渣过滤机可以为真空带式过滤机、离心机、板框过滤机的一种或者多种组合。
6.根据权利要求1所述的一种煤制气装置细渣干燥方法，其特征在于，所述步骤3中细渣闪蒸气干燥机可以是回转干燥机和管式干燥机的一种或者两种组合。
7.根据权利要求6所述的一种煤制气装置细渣干燥方法，其特征在于，管式干燥机设置了多根干燥管，干燥管内设置螺旋状叶片，含水细渣通过重力和螺旋叶片导流作用在干燥管内运动，干燥管外则通入闪蒸气。
8.根据权利要求6所述的一种煤制气装置细渣干燥方法，其特征在于，回转式干燥机设置了多根干燥管，含水细渣在干燥管外运动，干燥管内则通入闪蒸气。
9.根据权利要求1所述的一种煤制气装置细渣干燥方法，其特征在于，所述步骤3中闪蒸气可以是步骤1中高压闪蒸气、低压闪蒸气的一种或者两种组合，闪蒸气气量可以是高压闪蒸气和/或低压闪蒸气的部分或者全部。
10.根据权利要求1所述的一种煤制气装置细渣干燥方法，其特征在于，所述步骤3中经过干燥的细渣含水量在5～15wt％。
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