CN111559822A - 一种气化黑水处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种气化黑水处理装置及方法，涉及煤气化黑水处理领域；包括一级闪蒸罐、二级闪蒸罐、三级闪蒸罐、沉降槽及灰水槽、蒸氨塔及热水塔一级闪蒸罐出水口连通二级闪蒸罐，二级闪蒸罐出水口连通三级闪蒸罐，三级闪蒸罐出水口连通沉降槽，三级闪蒸罐出水口与沉降槽之间连接管道混合器，沉降槽内安装分段加药管，沉降槽出水口连通灰水槽，灰水槽出水口连通蒸氨塔，蒸氨塔出水口连通热水塔，热水塔出水输送至粗合成气洗涤工段；有效脱除气化黑水中的悬浮物、硬度、氨氮三类物质，并实现降低装置脱盐水用量及废水排放量，缓解设备管道积灰结垢，延长装置运行周期的目的，同时节省了水资源并更加环保。

Description

一种气化黑水处理装置及方法
技术领域
本发明公开一种处理装置及方法，涉及煤气化黑水处理领域，具体地说是一种气化黑水处理装置及方法。
背景技术
目前无论是水煤浆工艺还是干煤粉气化工艺，气化炉生成的粗合成气都需经过水浴洗涤用以脱除合成气的固体颗粒。在粗合成气洗涤过程中，由于洗涤水用量较大，目前通常是将粗合成气洗涤后产生的黑水经过闪蒸、沉降处理后再返回系统重复进行使用，以便节省资源，但固体颗粒中含钙、镁、氮等元素的可溶物质将溶入洗涤水中，导致洗涤后的黑水容易结垢及氨氮含量升高，不利于进行粗合成气的洗涤。虽然现有的黑水处理技术中闪蒸、沉降技术能将黑水中的固体颗粒去除，但仍不能有效降低水中的氨氮及钙镁离子含量，而如果通过大量补充脱盐水并排出高硬度、高氨氮废水来稳定洗涤后黑水的水质，又势必增加污水处理系统的负担，特别在气化炉煤质出现波动时更加剧了对污水处理系统的冲击。
发明内容
本发明针对现有技术的问题，提供一种气化黑水处理装置及方法，可以有效脱除气化黑水中的悬浮物、硬度、氨氮三类物质，并实现降低装置脱盐水用量及废水排放量，缓解设备管道积灰结垢，延长装置运行周期的目的，同时节省了水资源并更加环保。
本发明提出的具体方案是：
一种气化黑水处理装置，包括一级闪蒸罐、二级闪蒸罐、三级闪蒸罐、沉降槽及灰水槽、蒸氨塔及热水塔,
一级闪蒸罐出水口连通二级闪蒸罐，二级闪蒸罐出水口连通三级闪蒸罐，
三级闪蒸罐出水口连通沉降槽，三级闪蒸罐出水口与沉降槽之间连接管道混合器，沉降槽内安装分段加药管，沉降槽出水口连通灰水槽，灰水槽出水口连通蒸氨塔，蒸氨塔出水口连通热水塔，热水塔出水输送至粗合成气洗涤工段。
所述的一种气化黑水处理装置中一级闪蒸罐的蒸汽出口连通热水塔的下部，热水塔顶部的蒸汽出口连通蒸氨塔的下部。
所述的一种气化黑水处理装置中二级闪蒸罐的蒸汽出口连通蒸氨塔的下部。
所述的一种气化黑水处理装置中分段加药管为环形加药管，环形加药管上开设进药管口，环形加药管底部分布释药孔。
所述的一种气化黑水处理装置中环形加药管包括内环管和外环管，内环管和外环管之间通过连通管连通，内环管和外环管底部分布释药孔。
所述的一种气化黑水处理装置中还包括灰水加热器，灰水槽出水口连接灰水加热器，灰水加热器与蒸氨塔顶部的氨气出口连接，灰水加热器出水口连通蒸氨塔。
一种气化黑水处理方法：
黑水依次进行一级闪蒸、二级闪蒸及三级闪蒸，
三级闪蒸后向黑水中加入定量的CO2和絮凝剂并充分混合，再进行沉降，沉降过程中分段添加碱液，
沉降后的灰水进行氨汽提，汽提后的灰水经换热后输送至粗合成气洗涤工段。
所述的一种气化黑水处理方法中回收一级闪蒸产生的蒸汽，用于汽提后的灰水换热以及用作氨汽提时的汽提蒸汽。
所述的一种气化黑水处理方法中回收二级闪蒸产生的蒸汽用作氨汽提时的汽提蒸汽。
所述的一种气化黑水处理方法中分段添加碱液时，碱液添加量根据沉降槽出水口的PH计量值确定。
所述的一种气化黑水处理方法中三级闪蒸后向黑水中加入低温甲醇洗工段副产的CO2并充分混合。
本发明的有益之处是：
本发明提供一种气化黑水处理装置，利用一级闪蒸罐、二级闪蒸罐、三级闪蒸罐进行多级闪蒸，同时在三级闪蒸罐与沉降槽间设置管道混合器，以便提前定量加入CO2和絮凝剂并充分混合，再在沉降槽中利用分段加药管分段添加碱液，防止进入沉降槽前有CaCO3晶体析出，造成进沉降槽黑水管道结垢堵塞，并且利用黑水中煤灰颗粒作为结晶核，使黑水中过饱和的CaCO3不断吸附到煤灰颗粒上形成粒度较大的晶体，便于充分沉降，同时脱除黑水硬度与悬浮物，避免CaCO3高过饱和度下自发地生成晶核，形成超细CaCO3晶体，降低沉降槽沉降效果，使出水悬浮物升高的问题，沉降后灰水进灰水槽后进入蒸氨塔进行氨汽提，完成脱氨后进热水塔可重新至粗合成气洗涤工段，本发明装置可以有效脱除气化黑水中的悬浮物、硬度、氨氮三类物质，并实现降低装置脱盐水用量及废水排放量，缓解设备管道积灰结垢，达到延长装置运行周期的目的，同时节省了水资源并更加环保；
本发明还提供一种气化黑水处理方法，进行多级闪蒸后先定量加入CO2和絮凝剂并充分混合，再进行沉降，并在沉降过程中分段添加碱液，可防止进入沉降槽前有CaCO3晶体析出，造成进沉降槽黑水管道结垢堵塞，并且利用黑水中煤灰颗粒作为结晶核，使黑水中过饱和的CaCO3不断吸附到煤灰颗粒上形成粒度较大的晶体，更便于充分沉降，同时脱除了黑水硬度与悬浮物，同时避免了CaCO3高过饱和度下自发地生成晶核，形成超细CaCO3晶体，降低沉降效果，使出水悬浮物升高的问题，沉降后灰水进行氨汽提，完成脱氨后可随管道重新至粗合成气洗涤工段，本发明方法可以有效脱除气化黑水中的悬浮物、硬度、氨氮三类物质，并实现降低装置脱盐水用量及废水排放量，缓解设备管道积灰结垢，并达到延长相应装置运行周期的目的，同时节省了水资源并更加环保。
附图说明
图1是本发明装置连接示意图；
图2分段加药管俯视放大示意图；
图3分段加药管在沉降槽中位置俯视示意图。
附图标记：
一级闪蒸罐1，二级闪蒸罐2，三级闪蒸罐3，循环冷却水器4，第一管道混合器5，沉降槽6，环形加药管7，内环管71，外环管72，连通管73，进药管口74，真空泵8，灰水槽9，热水塔10，低压灰水泵11，灰水加热器12，蒸氨塔13，第二管道混合器14，中压灰水泵15，高压灰水泵16，耙料机料耙17，耙料机转轴18。
具体实施方式
本发明提供一种气化黑水处理装置，包括一级闪蒸罐、二级闪蒸罐、三级闪蒸罐、沉降槽及灰水槽、蒸氨塔及热水塔,
一级闪蒸罐出水口连通二级闪蒸罐，二级闪蒸罐出水口连通三级闪蒸罐，
三级闪蒸罐出水口连通沉降槽，三级闪蒸罐出水口与沉降槽之间连接管道混合器，沉降槽内安装分段加药管，沉降槽出水口连通灰水槽，灰水槽出水口连通蒸氨塔，蒸氨塔出水口连通热水塔，热水塔出水输送至粗合成气洗涤工段。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明的一个实施例中，包括一级闪蒸罐1，二级闪蒸罐2，三级闪蒸罐3，第一管道混合器5，沉降槽6，灰水槽9，热水塔10，
三级闪蒸罐3出水口连通沉降槽6，三级闪蒸罐3的出水口与沉降槽6之间连接第一管道混合器5，沉降槽6内安装环形加药管7，环形加药管7上开设进药管口74，环形加药管7底部分布释药孔，分段释放添加的碱液，沉降槽6的出水口连通灰水槽9，灰水槽9的出水口连通蒸氨塔13，蒸氨塔13的出水口连通热水塔10，热水塔10的出水输送至粗合成气洗涤工段。
上述实施例利用一级闪蒸罐、二级闪蒸罐、三级闪蒸罐进行多级闪蒸，同时在三级闪蒸罐3与沉降槽6间设置第一管道混合器5，以便提前定量加入CO2和絮凝剂并充分混合，再在沉降槽6中利用环形加药管分段添加碱液，防止进入沉降槽6前有CaCO3晶体析出，造成进沉降槽6的黑水管道结垢堵塞，并且利用黑水中煤灰颗粒作为结晶核，使黑水中过饱和的CaCO3不断吸附到煤灰颗粒上形成粒度较大的晶体，便于充分沉降，而沉降后灰水进灰水槽9后进入蒸氨塔13进行氨汽提，完成脱氨后进热水塔10可重新至粗合成气洗涤工段。
在上述实施例基础上，环形加药管7包括内环管71和外环管72，内环管71和外环管74之间通过连通管73连通，内环管71和外环管72上分布释药孔，为使分段释放碱液更均匀，可均匀分布释药孔，提供一个可参考的规格，比如内环管直径为1.5m，外环管直径为2m，内环管和外环管管径均为5cm，释药孔直径为1-2mm，每米管子可分布30-50个释药孔。
黑水可从沉降槽6的中心进水口进入沉降槽6，沿沉降槽6径向流至溢流堰，流动过程中先经过内环管71，再经过外环管72，加药时，药剂通过进药管口74进入内环管71，一部分药剂通过内环管71上释药孔进入沉降槽6，另一部分通过连通管73进入外环管72，经过外环管72的释药孔进入沉降槽6，进而达到效果更明显的分段加药目的。
环形加药管7采用耐酸腐蚀材质制作，如PVC、PPR、304不锈钢等，以便于环形加药管7结垢时可以在线酸洗。同时进药管线上优选设置过滤器，过滤器精度＞1mm。
安装时，环形加药管7可通过常规方式吊装在沉降槽6顶部的盖板和钢梁上，优选与沉降槽6的耙料机转轴18同心安装，参考图3中耙料机转轴18、耙料机料耙17及环形加药管7的相对位置。
此外，分段加药管，当然还可以是其他形状或样式，只有能够完成分段加药的目的即可。
本发明的另一实施例中，为更好的利用一级闪蒸罐蒸汽的热量，将一级闪蒸罐1的蒸汽出口连通热水塔10的下部，热水塔10顶部的蒸汽出口连通蒸氨塔13的下部。一级闪蒸罐1闪蒸出的蒸汽送至热水塔10回收了热量，用于汽提后的灰水热交换，而富余蒸汽通过热水塔10送至蒸氨塔13作为汽提蒸汽使用。
另一实施例中，可在上述实施例的基础上，同时将二级闪蒸罐2的蒸汽出口连通蒸氨塔13的下部。即回收二级闪蒸罐2产生的蒸汽送至蒸氨塔13作为汽提蒸汽使用。
在一个具体运行的实施例中，一级闪蒸罐1的压力为0.4至0.6MPa，闪蒸出的蒸汽通过蒸汽出口送至热水塔10回收热量，出一级闪蒸罐1的黑水进入二级闪蒸罐2，二级闪蒸罐2压力为0.2至0.3MPa，闪蒸出的蒸汽通过蒸汽出口送至蒸氨塔13作为汽提蒸汽使用，出二级闪蒸罐的黑水进入三级闪蒸罐3，三级闪蒸罐3的压力为-0.07至-0.05MPa，闪蒸出的蒸汽可经过循环冷却水器4冷却，不凝气由真空泵8抽引至大气放空，闪蒸后黑水进入到辐流沉降槽6的中心进水管，在进辐流沉降槽6前的管线上设置有第一管道混合器5，通过第一管道混合器5向黑水内加入定量的CO2和絮凝剂，辐流沉降槽6内设置环形加药管7，通过环形加药管7分段添加碱液，碱液添加量根据辐流沉降槽6的出口PH计测量值确定，一般控制辐流沉降槽6出水PH在10-11，沉降后的灰水进入灰水槽9，经过低压灰水泵11加压后进入灰水加热器12与蒸氨塔13顶部出来的富氨气进行热交换，随后进入蒸氨塔13进行氨汽提，蒸氨塔压力控制0.15-0.25MPa，塔釜温度在130-135℃，汽提后的灰水经过第二管道混合器14加入硫酸调节PH至7-8，然后经中压灰水泵15输送至热水塔10与一级闪蒸罐1闪蒸蒸气换热后经过高压灰水泵16输送至粗合成气洗涤工段。
本发明还提供一种气化黑水处理方法：
黑水依次进行一级闪蒸、二级闪蒸及三级闪蒸，
三级闪蒸后向黑水中加入定量的CO2和絮凝剂并充分混合，再进行沉降，沉降过程中分段添加碱液，
沉降后的灰水进行氨汽提，汽提后的灰水经换热后输送至粗合成气洗涤工段。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明方法的一个实施例中，
控制一级闪蒸的压力0.4-0.6MPa，二级闪蒸的压力为0.2-0.3MPa，三级闪蒸的压力为-0.07-0.05MPa，闪蒸后黑水进行沉降前，在管线上加入定量的CO2和絮凝剂并混合均匀，沉降过程中进行分段添加碱液，可利用环形加药管7，通过环形加药管7分段添加碱液，碱液添加量根据沉降的出口PH计测量值确定，一般控制辐流沉降槽6出水PH在10-11，CO2的添加量，可根据下列公式计算：
A＝(B-3)*Q*22.4
其中A-CO2流量，Nm3/h，B-进沉降槽黑水硬度，mmol/L，Q-进沉降槽黑水流量，m3/h；
沉降后的灰水进行氨汽提，利用除硬过程中添加的碱液提高PH，较高的PH促使灰水中NH3·H2O═NH4 ++OH-电离平衡向逆方向移动，更有利于氨汽提操作，降低灰水氨氮含量；
汽提后的灰水经换热后输送至粗合成气洗涤工段。
在上述实施例中，CO2添加点位于沉降前进水管线上，优选控制黑水PH值3-5以防止此段管道结垢，此段管道可采用304、316等耐酸腐蚀材质制作。
在另一个实施例中，回收一级闪蒸产生的蒸汽，用于汽提后的灰水换热以及用作氨汽提时的汽提蒸汽。节省了能源且有利环保。
同样，在另一个实施例中，回收二级闪蒸产生的蒸汽用作氨汽提时的汽提蒸汽。可结合回收的一级闪蒸产生的蒸汽，更加节省了能源且有利环保。
同时，三级闪蒸后向黑水中可加入低温甲醇洗工段副产的CO2并充分混合，使之与沉降时添加的碱液反应，进行沉降，较直接添加Na2CO3降低了药剂添加成本的同时，也实现了副产物的再利用。
本发明方法中提及的碱液优选为NaOH、Ca(OH)2、KOH等强碱，从成本考虑，最优为NaOH。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种气化黑水处理装置，其特征是包括一级闪蒸罐、二级闪蒸罐、三级闪蒸罐、沉降槽及灰水槽、蒸氨塔及热水塔,
一级闪蒸罐出水口连通二级闪蒸罐，二级闪蒸罐出水口连通三级闪蒸罐，
三级闪蒸罐出水口连通沉降槽，三级闪蒸罐出水口与沉降槽之间连接管道混合器，沉降槽内安装分段加药管，沉降槽出水口连通灰水槽，灰水槽出水口连通蒸氨塔，蒸氨塔出水口连通热水塔，热水塔出水输送至粗合成气洗涤工段。
2.根据权利要求1所述的一种气化黑水处理装置，其特征是一级闪蒸罐的蒸汽出口连通热水塔的下部，热水塔顶部的蒸汽出口连通蒸氨塔的下部。
3.根据权利要求1或2所述的一种气化黑水处理装置，其特征是二级闪蒸罐的蒸汽出口连通蒸氨塔的下部。
4.根据权利要求1或3所述的一种气化黑水处理装置，其特征是分段加药管为环形加药管，环形加药管上开设进药管口，环形加药管底部分布释药孔。
5.根据权利要求4所述的一种气化黑水处理装置，其特征是环形加药管包括内环管和外环管，内环管和外环管之间通过连通管连通，内环管和外环管底部分布释药孔。
6.一种气化黑水处理方法，其特征是黑水依次进行一级闪蒸、二级闪蒸及三级闪蒸，
三级闪蒸后向黑水中加入定量的CO2和絮凝剂并充分混合，再进行沉降，沉降过程中分段添加碱液，
沉降后的灰水进行氨汽提，汽提后的灰水经换热后输送至粗合成气洗涤工段。
7.根据权利要求6所述的一种气化黑水处理方法，其特征是回收一级闪蒸产生的蒸汽，用于汽提后的灰水换热以及用作氨汽提时的汽提蒸汽。
8.根据权利要求6或7所述的一种气化黑水处理方法，其特征是回收二级闪蒸产生的蒸汽用作氨汽提时的汽提蒸汽。
9.根据权利要求6或8所述的一种气化黑水处理方法，其特征是分段添加碱液时，碱液添加量根据沉降槽出水口的PH计量值确定。
10.根据权利要求9所述的一种气化黑水处理方法，其特征是三级闪蒸后向黑水中加入低温甲醇洗工段副产的CO2并充分混合。
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