CN115771964A - 一种利用co2处理气化灰水的装置及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用CO₂处理气化灰水的装置，包括反应单元、沉淀单元和CO₂回收单元；反应单元包括溶气反应器及灰水储槽和高压CO₂储罐，溶气反应器包括内膛以及第一外膛和第二外膛，沉淀单元包括除钙反应器及沉降过滤槽，CO₂回收单元包括与高压CO₂储罐连接的回气管道；本发明的方法为：将灰水、CO₂先进行间歇交替的一次溶气反应，并对产物进行二次溶气反应，经沉淀反应、沉降和回收得到碳酸钙和回收灰水。本发明的装置通过设置连接的三个单元，将灰水中的Ca²⁺、Mg²⁺依次转化成碳酸氢盐、碳酸盐除去，提高了灰水和CO₂利用率；本发明采用间歇一次溶气反应和连续二次溶气反应，提高了溶气效率，降低了灰水的硬度。

Description

一种利用CO2处理气化灰水的装置及处理方法

技术领域

本发明属于煤气化灰水处理技术领域，具体涉及一种利用CO₂处理气化灰水的装置及处理方法。

背景技术

煤气化工艺过程中产生的气化灰水硬度高、碱度高，水质成分复杂，其中的Ca²⁺、Mg²⁺引起黑水、灰水管道、气化炉激冷室、洗涤塔等内部结垢，造成管道及设备堵塞，不仅影响其高负荷运转和稳定运行，且对加工设备中关键部件、膜组件造成不同程度的损坏，严重时会造成黑水管线出口、液位调节阀堵塞，导致整个渣水系统停车，因此每年需要停车检修以及对管道冲洗。

近年来，CO₂大量排放引发温室效应，导致生态环境日益严重，已经严重影响人类的生存和发展。现代煤化工行业是碳排放大户，大多数都是以煤炭为原料进行生产，在发展现代煤化工技术的同时，也带来了大量的副产物CO₂，如能将产生的CO₂回收利用，则有利于企业低碳环保、长远的发展。

目前业内气化灰水的处理方法主要有药剂法、电絮凝除硬技术等。但药剂法引入新离子、水中电导率升高、PH升高，增加后续处理成本；电絮凝剂法工艺投资大，占地面积大。因此提出了利用CO₂处理气化灰水的方法，一方面减少系统结垢，减少管道冲洗，降低废水处理成本，维持装置的长周期稳定运行；另一方面，提高CO₂回收利用，有助于碳减排，实现绿色环保发展。但目前利用CO₂处理气化灰水大都处于实验室研究阶段，没有大规模实施。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种利用CO₂处理气化灰水的装置。该装置中通过设置依次连接的反应单元、沉淀单元和设置在反应单元、沉淀单元中的CO₂回收单元，先在反应单元中将灰水中的Ca²⁺、Mg²⁺转化成碳酸氢钙、碳酸氢镁，再在沉淀单元中转为CaCO₃、MgCO₃除去，并对CO2进行回收，提高了灰水利用率，有效降低了灰水硬度，避免灰水在设备和管道中结垢、堵塞，保证了灰水系统的长期稳定运行，同时实现对CO₂的充分利用，减少碳排放。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种利用CO₂处理气化灰水的装置，其特征在于，包括反应单元、沉淀单元和CO₂回收单元；

所述反应单元包括溶气反应器，以及分别与溶气反应器入口连接的灰水储槽和高压CO₂储罐，且灰水储槽与溶气反应器的连接管道上设置有灰水泵，灰水泵与溶气反应器的连接管道上设置有进水阀，高压CO₂储罐与溶气反应器的连接管道上设置有进气阀，所述溶气反应器包括内膛，以及包围在内膛外周并通过隔离板隔开的第一外膛和第二外膛，所述第一外膛、第二外膛与内膛之间形成环隙，且第一外膛的膛壁下部设置有与环隙连通的第一输送阀，第二外膛的膛壁下部设置与环隙连通的第二输送阀，所述内膛的膛壁中上部开设有与环隙连通的开口；

所述沉淀单元包括除钙反应器以及与除钙反应器出口连接的沉降过滤槽，所述除钙反应器与溶气反应器的底部出口连接，且连接管道上设置有减压阀，所述除钙反应器与助剂槽连接，且连接管道上设置有流量计，所述沉降过滤槽包括相邻连通的沉降槽和过滤槽，过滤槽与沉降槽的连通侧壁上设置有滤膜，其中，沉降槽的底部出口与真空带式过滤机连接，且连接管道上设置有渣水泵，沉降槽的底部侧壁上设置有刮泥板；

所述CO₂回收单元包括除钙反应器的顶部出气口与高压CO₂储罐连接的回气管道，回气管道上设置有压缩机，且溶气反应器的顶部出气口与回气管道连接。

上述的一种利用CO₂处理气化灰水的装置，其特征在于，所述第一外膛和第二外膛的结构相同，其中，第一外膛的内壁上部设置有第一灰水喷淋器、内壁下部设置有第一CO₂分布器，且第一灰水喷淋器与第一CO₂分布器之间的内壁上分布有若干个依次相对设置的第一塔板，所述第一外膛上还分别安装有第一压力传感器和第一液位传感器；

第二外膛的内壁上部设置有第二灰水喷淋器、内壁下部设置有第二CO₂分布器，且第二灰水喷淋器与第二CO₂分布器之间的内壁上分布有若干个依次相对设置的第二塔板，所述第二外膛上还分别安装有第二压力传感器和第二液位传感器；

所述内膛上还安装有第三压力传感器；

所述灰水储槽分别与溶气反应器中的第一外膛和第二外膛连接，且对应连接管道上分别设置有第一进水阀和第二进水阀，所述高压CO₂储罐分别与溶气反应器中的第一外膛、第二外膛和内膛连接，且对应连接管道上分别设置有第一进气阀、第二进气阀和第三进气阀。

上述的一种利用CO₂处理气化灰水的装置，其特征在于，所述内膛中的内壁下部设置有旋流器，内壁顶部设置有第二雾沫分离器；所述除钙反应器的内壁上设置有破泡条，顶部设置有第一雾沫分离器；所述除钙反应器中还设置有加热装置。

上述的一种利用CO₂处理气化灰水的装置，其特征在于，所述除钙反应器的上部与沉降过滤槽的过滤槽之间连接有反冲洗管道，且反冲洗管道上设置有自动反冲洗阀，所述除钙反应器的内壁上对应沉淀反应产物输出管道的下方设置有溢流挡板。

另外，本发明还提供了一种利用如上述的装置处理气化灰水的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、打开进水阀和进气阀，将灰水储槽中的灰水、高压CO₂储罐中的CO₂分别送入溶气反应器的第一外膛中进行一次溶气反应，得到一次溶气反应产物，通过第一输送阀将一次溶气反应产物CO₂压力下输送至内膛中；

步骤二、调节进气阀和进水阀，将灰水储槽中的灰水、高压CO₂储罐中的CO₂分别送入溶气反应器的第二外膛中进行一次溶气反应，得到一次溶气反应产物，通过第二输送阀将二次溶气反应产物在CO₂压力下输送至内膛中；

步骤三、调节进气阀和进水阀，依次重复步骤一和步骤二中的灰水、CO₂送入反应工艺和输送至内膛的工艺，使得第一外膛、第二外膛进行间歇交替的一次溶气反应，并控制第一外膛、第二外膛内的压力大于内膛内的压力，使得一次溶气反应产物进入内膛中；

步骤四、在步骤一～步骤三中向内膛中输送一次溶气反应产物的同时，调节进气阀向内膛中通入CO2进行二次溶气反应，得到二次溶气反应产物，将二次溶气反应物从内膛的底部出口输出并经减压阀减压后送入除钙反应器中，同时通过溶气反应器中内膛的顶部出口管道排出减压释放的CO₂；

步骤五、调节流量计从助剂槽中向除钙反应器中送入助剂，并对除钙反应器进行加热，使得二次溶气反应物发生沉淀反应，生成碳酸盐并释放CO₂，得到含碳酸盐的混合液，启动压缩机，将二次溶气反应物减压输出过程之中经内膛的顶部出口管道排放的CO₂和沉淀反应释放的CO₂经回气管道送回至高压CO₂储罐中回收利用；

步骤六、将步骤五中得到的含碳酸盐的混合液送入沉降过滤槽的沉降槽内进行沉降，得到的下层沉淀在刮泥板及渣水泵的作用下送入真空带式过滤机中进行过滤回收碳酸钙，得到的上层液经过滤进入过滤槽中后回收得到回收灰水。

本发明中首先依次将灰水、CO₂均分别送入溶气反应器的第一外膛和第二外膛中进行间歇交替的一次溶气反应得到一次溶气反应产物，然后将一次溶气反应产物持续输入内膛中与送入的CO₂进行连续的二次溶气反应，两次溶气反应过程中通过输送时加压促进CO₂在灰水中的溶解反应，涉及下列反应方程式：CO₂+H₂O＝H₂CO₃，H₂CO₃＝HCO₃ ^-+H⁺，CO₂+CO₃ ^2-+H₂O＝2HCO₃ ^-，从而灰水中的Ca²⁺、Mg²⁺多以碳酸氢钙、碳酸氢镁形式存在；然后将含有碳酸氢钙、碳酸氢镁的二次溶气反应产物送入除钙反应器并输入助剂参与沉淀反应，使得碳酸氢钙、碳酸氢镁加热分解成碳酸钙、碳酸镁沉淀并经过滤去除，涉及下列反应方程式：Ca(HCO₃)₂＝CaCO₃+CO₂+H₂O，Mg(HCO₃)₂＝MgCO₃+CO₂+H₂O，得到回收灰水；同时对二次溶气反应物减压输出过程之中经内膛的顶部出口管道排放的CO₂和沉淀反应释放的CO₂进行回收利用。

本发明利用CO₂处理气化灰水，通过采用间歇的一次溶气反应和连续的二次溶气反应，促进了灰水与CO₂充分接触，增加了灰水的利用率和CO₂在灰水中的溶解量，提高了溶气效率，并利用CO₂溶解在灰水中后形成的碳酸氢根捕捉灰水中的Ca²⁺、Mg²⁺形成碳酸氢盐，然后结合沉淀反应使得碳酸氢盐中的Ca²⁺、Mg²⁺与碳酸根离子转化为碳酸盐沉淀经沉降去除，有效去除了灰水中的Ca²⁺、Mg²⁺并固化CO2，实现CO2的回收利用，大大降低了灰水的硬度，解决了灰水中的Ca²⁺、Mg²⁺导致管道、设备结垢或堵塞问题，保证了灰水系统长期稳定运行。

上述的方法，其特征在于，步骤一中打开第一进水阀和第一进气阀，使得灰水从第一外膛的第一灰水喷淋器中喷淋而出并顺着若干个第一塔板下流，使得CO₂经第一外膛的第一CO₂分布器作用均匀分布，并与下流的灰水接触进行一次溶气反应，当第一液位传感器检测到第一外膛中的反应体系液位达到1/3膛高时，关闭第一进水阀并打开第一输送阀，使得第一进气阀继续向第一外膛通入CO₂将一次溶气反应产物输送至内膛中；

当步骤一中打开第一输送阀的同时，步骤二中打开第二进水阀和第二进气阀，使得灰水从第二外膛的第二灰水喷淋器中喷淋而出并顺着若干个第二塔板下流，使得CO₂经第二外膛的第二CO₂分布器作用均匀分布，并与下流的灰水接触进行一次溶气反应，当第二液位传感器检测到第二外膛中的反应体系液位达到膛高1/3时，关闭第二进水阀、第一输送阀并打开第二输送阀，使得第二进气阀继续向第二外膛通入CO₂将一次溶气反应产物输送至内膛中；

步骤一和步骤二中所述灰水的流量为10m³/h～100m³/h，温度为20℃～40℃，所述CO₂的流量为100Nm³/h～2000Nm³/h，且CO₂送入后的溶气反应器的第一外膛和第二外膛中压力为0.5MPa～2.0MPa；步骤一和步骤二的反应、步骤三的间歇反应过程中控制第一外膛、第二外膛中的一次气溶反应压力为0.5MPa～2.0MPa，且第一外膛、第二外膛与内膛的压差为0.05MPa～0.10MPa；

步骤三中通过监测第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器的示数控制压差；

步骤四中打开第三进气阀向内膛中通入CO₂。

本发明分别通过第一液位传感器和第二液位传感器检测第一外膛和第二外膛中的反应体系液位情况，控制一次溶气反应的程度，并通过控制第一外膛、第二外膛对应的进水阀、进气阀的依次开启，保证间歇的一次溶气反应的平稳进行，并通过调节灰水、CO₂的流量调节的CO₂溶解度，进而控制对灰水中Ca²⁺、Mg²⁺的去除率。

同时，通过控制CO₂送入后进行一次气溶反应压力为0.5MPa～2.0MPa，增加CO₂在灰水中的溶解量；通过监测第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器的示数控制第一外膛、第二外膛与内膛之间的压差为0.05MPa～0.10MPa，保证一次溶气反应产物顺利进入内膛中，同时避免压差过大导致CO₂释放较多，导致压力不稳定，影响各容器反应的进行。

上述的方法，其特征在于，步骤四中所述通入内膛中的CO₂与一次溶气反应产物在旋流器中逆向接触并进行二次溶气反应，所述CO₂经内膛的顶部第二雾沫分离器分离后经出口管道排出；步骤四中所述二次反应物送入除钙反应器中后经破泡条进行破泡，步骤五中所述加热反应释放的CO₂经除钙反应器的顶部第一雾沫分离器分离后进入回气管道。

上述的方法，其特征在于，步骤五中所述二次溶气反应产物的pH为4.5～7.0，所述加热的温度为70℃～90℃。本发明通过控制二次气溶反应产物的pH为4.5～7.0，使得CO₂在水中以CO₂和HCO₃ ^-为主，几乎不存在CO₃2-，灰水中的Ca²⁺、Mg²⁺以碳酸氢钙、碳酸氢镁形式存在，在充分利用CO₂的同时，减少了CaCO₃、MgCO₃在溶气反应器内部沉积，保护了溶气反应器；通过控制加热温度为70℃～90℃，促进碳酸氢钙、碳酸氢镁的快速分解，提高了沉淀反应速率。

上述的方法，其特征在于，步骤一和步骤二中所述灰水的硬度以Ca²⁺计为300mg/L～500mg/L，步骤六中所述回收灰水的pH为7.5～9.0，硬度以Ca²⁺计为50mg/L～100mg/L，灰水的硬度去除率为75％～87％，回收碳酸钙含量为750mg/L～1100mg/L。

上述的方法，其特征在于，当步骤一～步骤六中CO₂处理气化灰水工艺完成后，开启自动反冲洗阀，使得过滤槽中的回收灰水经反冲洗管道反向进入除钙反应器中进行冲洗，形成的冲洗液被溢流板接收后自流经沉淀反应产物输出管道进入沉降过滤槽的过滤槽中。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明利用CO₂处理气化灰水的装置中通过设置依次连接的反应单元、沉淀单元和设置在反应单元、沉淀单元中的CO₂回收单元，先在反应单元中将灰水中的Ca²⁺、Mg²⁺转化成碳酸氢钙、碳酸氢镁，再在沉淀单元中转为CaCO₃、MgCO₃除去，并对CO₂进行回收，提高了灰水利用率，有效降低了灰水硬度，避免灰水在设备和管道中结垢、堵塞，保证了灰水系统的长期稳定运行，同时实现对CO₂的充分利用，减少碳排放。

2、本发明利用CO₂处理气化灰水的装置中通过设置溶气反应器由三个膛体结构第一外膛、第二外膛与内膛组成，并通过环隙和第一输送阀、第二输送阀形成了三个相对独立且连通的反应场所，使得第一外膛和第二外膛内依次交替进行间歇交替的一次溶气反应，从而持续将一次反应产物输入内膛进行连续的二次溶气反应，促进了灰水与CO₂气体充分接触，增加了CO₂在灰水中的溶解量，提高了灰水利用率和CO₂固化量。

3、本发明利用CO₂处理气化灰水的装置中通过设置CO₂回收单元，将二次溶气反应产物减压输出时释放的CO₂、除钙反应器中沉淀反应后释放的CO₂，返回至高压CO₂储罐进行回收利用，进一步提高了CO₂的利用率，并保证了二次溶气反应产物输出以及沉淀反应过程的稳定性。

4、本发明利用CO₂处理气化灰水的装置中通过在内膛的下部设置旋流器，在内膛的中上部设置连通第一外膛、第二外膛的开口，使得送入内膛的CO₂发生强旋转湍流运动生成细碎的气泡并与输入的一次气溶反应产物逆向接触，增加了与一次气溶反应产物的接触面积，进一步提高了CO₂溶解量。

5、本发明利用CO₂处理气化灰水的装置中通过在内膛中顶部设置第二雾沫分离器，对二次气溶反应产物减压输出过程中释放的CO₂进行颗粒拦截及分离，通过在除钙反应器的顶部设置第一雾沫分离器，对沉淀反应后释放的CO₂进行颗粒拦截及分离，避免CO₂回收时夹带灰水及固体颗粒堵塞回收管道及设备。

6、本发明利用CO₂处理气化灰水的方法通过采用间歇的一次溶气反应和连续的二次溶气反应，促进了灰水与CO₂充分接触，增加了灰水的利用率和CO₂在灰水中的溶解量，提高了溶气效率，有效去除了灰水中的Ca²⁺、Mg²⁺并固化CO₂，实现CO2的回收利用，大大降低了灰水的硬度，解决了灰水中的Ca²⁺、Mg²⁺导致管道、设备结垢或堵塞问题，保证了灰水系统长期稳定运行。

7、本发明利用CO₂处理气化灰水的方法通过控制二次气溶反应产物的pH为4.5～7.0，使得CO₂溶解后灰水中的Ca²⁺、Mg²⁺以碳酸氢钙、碳酸氢镁形式存在，在充分利用CO₂的同时减少了CaCO₃、MgCO₃在溶气反应器内部沉积，结合通过控制沉淀反应的加热温度，促进碳酸氢钙、碳酸氢镁的快速分解，提高了沉淀反应速率。

8、本发明利用CO₂处理气化灰水的方法将原料灰水的出水硬度以Ca²⁺计降低至100mg/L以下，硬度去除率为75％～87％，达到了与药剂法同样软化水质的效果，提高了灰水循环利用，减少了外排水量的目的，从而实现气化灰水系统长期稳定运行。

9、本发明利用CO₂处理气化灰水的方法不引入新的离子，不增加灰水中含盐量，避免回收灰水电导率的增加，保证了利用CO₂处理气化灰水过程的顺利进行。

下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明利用CO₂处理气化灰水的装置的结构示意图。

图2为本发明的装置中除钙反应器的结构示意图。

图3为本发明的装置中除钙反应器的俯视结构示意图。

附图标记说明

1—高压CO₂储罐； 2—灰水储罐； 3—溶气反应器；

4—除钙反应器； 5—沉降过滤槽； 6—真空带式过滤机；

7—助剂槽； 8—灰水泵； 9—渣水泵；

10—压缩机； 11—第一进水阀； 12—第二进水阀；

13—减压阀； 14—自动反冲洗阀； 15—第一进气阀；

16—第二进气阀； 17—第三进气阀； 18—第一压力传感器；

19—第二压力传感器； 20—第三压力传感器； 21—第一液位传感器；

22—第二液位传感器； 23—流量计； 24—破泡条；

25—溢流挡板； 26—第一雾沫分离器； 27—刮泥板；

28—滤膜； 29—第一外膛； 30—第二外膛；

31—环隙； 32—内膛； 33—隔离板；

34—第一灰水喷淋器； 35—第二灰水喷淋器； 36—第一塔板；

37—第二塔板； 38—第一CO₂分布器；39—第二CO₂分布器；

40—第三CO₂分布器；41—第一输送阀； 42—第二输送阀；

43—旋流器； 44—第二雾沫分离器。

具体实施方式

本发明利用CO₂处理气化灰水的装置通过实施例1进行详细描述。

实施例1

本发明利用CO₂处理气化灰水的装置包括反应单元、沉淀单元和CO₂回收单元；

所述反应单元包括溶气反应器3，以及分别与溶气反应器3入口连接的灰水储槽2和高压CO₂储罐1，且灰水储槽2与溶气反应器3的连接管道上设置有灰水泵8，灰水泵8与溶气反应器3的连接管道上设置有进水阀，高压CO₂储罐1与溶气反应器3的连接管道上设置有进气阀，所述溶气反应器3包括内膛32，以及包围在内膛32外周并通过隔离板33隔开的第一外膛29和第二外膛30，所述第一外膛29、第二外膛30与内膛32之间形成环隙31，且第一外膛29的膛壁下部设置有与环隙31连通的第一输送阀41，第二外膛30的膛壁下部设置与环隙31连通的第二输送阀42，所述内膛32的膛壁中上部开设有与环隙31连通的开口；

所述沉淀单元包括除钙反应器4以及与除钙反应器4出口连接的沉降过滤槽5，所述除钙反应器4与溶气反应器3的底部出口连接，且连接管道上设置有减压阀13，所述除钙反应器4与助剂槽7连接，且连接管道上设置有流量计23，所述沉降过滤槽5包括相邻连通的沉降槽和过滤槽，过滤槽与沉降槽的连通侧壁上设置有滤膜28，其中，沉降槽的底部出口与真空带式过滤机6连接，且连接管道上设置有渣水泵9，沉降槽的底部侧壁上设置有刮泥板27；

所述CO₂回收单元包括除钙反应器4的顶部出气口与高压CO₂储罐1连接的回气管道，回气管道上设置有压缩机10，且溶气反应器3的顶部出气口与回气管道连接。

本发明利用CO₂处理气化灰水的装置包括依次连接的反应单元、沉淀单元和设置在反应单元、沉淀单元中的CO₂回收单元，通过这三个单元分别实现CO₂与气化灰水的反应、反应产物的分离回收和CO₂的回收。

其中，本实施例装置中的反应单元通过设置溶气反应器3作为CO₂气体溶解在灰水液体的反应器场所，并配套分别与溶气反应器3入口连接的灰水储槽2和高压CO₂储罐1作为原料储罐，用于分别向溶气反应器3提供灰水和CO₂，通过在灰水储槽2与溶气反应器3的连接管道上设置灰水泵8，用于将灰水储槽2中的灰水抽取送入溶气反应器3，提高了灰水的送入量，同时在灰水泵8与溶气反应器3的连接管道上设置进水阀，在高压CO₂储罐1与溶气反应器3的连接管道上设置进气阀，分别用于调节控制灰水和CO₂气体向溶气反应器3中的输入；本实施例通过设置溶气反应器3由三个膛体结构包括第一外膛29、第二外膛30与内膛32组成，且第一外膛29和第二外膛30相互隔开并包围在内膛32周围，形成了三个相对独立的反应场所，同时，通过第一外膛29、第二外膛30与内膛32之间形成环隙31，且第一外膛29的膛壁下部设置与环隙31连通的第一输送阀41，第二外膛30的膛壁下部上设置与环隙31连通的第二输送阀42，使得在第一输送阀41和第二输送阀42的作用下，第一外膛29、第二外膛30中的物料进入环隙31中，实现了第一外膛29、第二外膛30与环隙31的连通，通过在内膛32的膛壁中上部开设与环隙31连通的开口，使得环隙31中的物料可进入内膛32中，实现了内膛32与环隙31的连通，进而实现了第一外膛29、第二外膛30与内膛32的连通；因此，本实施例装置中的反应单元通过溶气反应器3中的第一外膛29和第二外膛30内依次交替进行间歇交替的一次溶气反应，然后将一次反应产物持续输入内膛32内进行连续的二次溶气反应，促进了灰水与CO₂气体充分接触，增加了CO₂在灰水中的溶解量，提高了灰水利用率和CO₂固化量。

本实施例装置中的沉淀单元通过设置除钙反应器4作为CO₂气体溶解在灰水液体中后进行沉淀反应生成沉淀渣的场所，通过设置除钙反应器4与溶气反应器3的底部出口连接，使得溶气反应器3中的二次溶气反应产物输出后进入除钙反应器4中，并在连接管道上设置减压阀13，使得二次溶气反应产物中的CO₂泄压鼓泡，实现二次溶气反应产物的混匀，通过设置除钙反应器4与助剂槽7连接，以将助剂槽7中的助剂如异丙醇、正戊醇送入除钙反应器4中参与沉淀反应，促进沉淀反应的进行，且在连接管道上设置流量计23用于控制助剂的送入速度和送入量，同时通过在除钙反应器4出口经沉淀反应产物输出管道连接沉降过滤槽5，用于承接并处理从除钙反应器4中排出的沉淀反应产物，通过设置沉降过滤槽5包括连通的沉降槽和过滤槽，且过滤槽与沉降槽的连通侧壁上设置有滤膜28，其中沉降槽用于直接承接沉淀反应产物并进行沉降，沉降得到的下层沉淀渣聚集下落至沉降槽的底部出口，通过设置沉降槽的出口与真空带式过滤机6连接并在连接管道上设置渣水泵9，使得沉淀渣在渣水泵9的泵抽作用下经沉降槽的出口进入真空带式过滤机6中，通过在沉降槽的底部侧壁上设置刮泥板27，使得沉淀渣在刮泥板27的作用下顺利经沉降槽的出口进入真空带式过滤机6中进行后续回收利用，避免了沉淀渣在沉淀槽的出口处堆积堵塞影响其排出，而沉降得到的上层液体通过滤膜28进行过滤并进入相邻连通的过滤槽中，得到回收灰水并进行后续利用。因此，本实施例装置中的沉淀单元利用除钙反应器4用于CO₂气体溶解在灰水液体后进行沉淀反应，使得CO₂与灰水中的Ca²⁺、Mg²⁺经沉淀反应并固化生成沉淀除去，有效去除了灰水中的Ca²⁺、Mg²⁺，降低了灰水的硬度，提高了灰水利用率，避免灰水在设备和管道中结垢、堵塞而导致其损害甚至停产，保证了灰水系统的长期稳定运行，同时增加了CO₂固化量，实现了CO₂的高效回收利用。

本实施例装置中的CO₂回收单元通过设置从溶气反应器3、除钙反应器4的顶部出口引出与高压CO₂储罐1连接的回气管道，并在回气管道上设置压缩机10，用于将二次溶气反应产物减压输出时释放的CO₂、除钙反应器4中沉淀反应后释放的CO₂在压缩机10的作用下返回至高压CO₂储罐1进行回收利用，进一步提高了CO₂的利用率，并保证了二次溶气反应产物输出以及沉淀反应过程的稳定性。

进一步地，所述第一外膛29和第二外膛30的结构相同，其中，第一外膛29的内壁上部设置有第一灰水喷淋器34、内壁下部设置有第一CO₂分布器38，且第一灰水喷淋器34与第一CO₂分布器38之间的内壁上分布有若干个依次相对设置的第一塔板36，所述第一外膛29上还分别安装有第一压力传感器18和第一液位传感器21；

第二外膛30的内壁上部设置有第二灰水喷淋器35、内壁下部设置有第二CO₂分布器39，且第二灰水喷淋器35与第二CO₂分布器39之间的内壁上分布有若干个依次相对设置的第二塔板37，所述第二外膛30上还分别安装有第二压力传感器19和第二液位传感器22；

所述内膛32上还安装有第三压力传感器20；

所述灰水储槽2分别与溶气反应器3中的第一外膛29和第二外膛30连接，且对应连接管道上分别设置有第一进水阀11和第二进水阀12，所述高压CO₂储罐1分别与溶气反应器3中的第一外膛29、第二外膛30和内膛32连接，且对应连接管道上分别设置有第一进气阀15、第二进气阀16和第三进气阀17。

本实施例中通过设置结构相同的第一外膛29和第二外膛30依次用于进行一次溶气反应，使得一次溶气反应按照间歇方式进行。具体地，通过在第一外膛29的内壁上部设置第一灰水喷淋器34，使得灰水从上部进入第一外膛29中后经第一灰水喷淋器34从上部喷淋而出，增加了灰水与CO₂的作用面积，而在内壁下部设置第一CO₂分布器38，使得CO₂从底部进入第一外膛29中后经第一CO₂分布器38均匀分散，避免了CO₂的聚集，进一步增加了CO₂与灰水的作用面积，在第一灰水喷淋器34与第一CO₂分布器38之间的内壁上分布若干个依次相对设置的第一塔板36，使得喷淋而出的灰水沿着若干个第一塔板36依次下流，增加了灰水的下流路径，延长了灰水与CO₂的作用时间，从而使得灰水与CO₂充分接触并发生一次气溶反应，进一步提高了灰水的利用率与CO2的回收率，同时通过在第一外膛29上还分别安装第一压力传感器18和第一液位传感器21，分别用于对第一外膛29中的压力和液位进行监测，以控制一次气溶反应的进行程度，保证一次气溶反应的顺利进行；第二外膛30的结构作用同上。同时，通过在内膛32上安装第三压力传感器20，用于对内膛32中的压力进行监测，并结合第一压力传感器18和第二压力传感器19，对第一外膛29、第二外膛30与内膛32之间的压力差进行调节控制，保证一次气溶反应产物顺利输送至内膛32中。

另外，本实施例中通过设置灰水储槽2分别与溶气反应器3中的第一外膛29和第二外膛30连接，且对应连接管道上分别设置第一进水阀11和第二进水阀12，利用第一进水阀11和第二进水阀12分别控制将灰水储槽2中的灰水送入第一外膛29和第二外膛30中，实现间歇反应的灰水进料，通过设置高压CO₂储罐1分别与溶气反应器3中的第一外膛29、第二外膛30和内膛32连接，且对应连接管道上分别设置有第一进气阀15、第二进气阀16和第三进气阀17，利用第一进气阀15、第二进气阀16分别控制将高压CO₂储罐1中的CO₂送入第一外膛29、第二外膛30中，实现间歇反应的CO₂进料，利用第三进气阀17控制将高压CO₂储罐1中的CO₂送入内膛32，通过上述进气管路阀门的分开控制，实现连续反应的CO₂进料，保证了溶气反应器3中第一外膛29和第二外膛30内依次进行间歇的一次气溶反应，而内膛32内进行连续的二次气溶反应。

进一步地，所述内膛32中的内壁下部设置有旋流器43，内壁顶部设置有第二雾沫分离器44；所述除钙反应器4的内壁上设置有破泡条24，顶部设置有第一雾沫分离器26；所述除钙反应器4中还设置有加热装置。本实施例通过在内膛32中的下部设置旋流器43，使得从内膛32下部送入的CO₂发生强旋转湍流运动，生成细碎的气泡，并与输入的一次气溶反应产物逆向接触，增加了与一次气溶反应产物的接触面积，有利于提高CO₂溶解量；通过在内膛32中的顶部设置第二雾沫分离器44，使得二次气溶反应产物减压输出过程中释放的CO₂经第二雾沫分离器44进行颗粒拦截及分离，避免CO₂回收时夹带灰水及固体颗粒堵塞回收管道及设备；本实施例通过在除钙反应器4的内壁上设置破泡条24，使得二次气溶反应产物减压输出至除钙反应器4过程中因泄压释放CO₂而产生的过大气泡经破泡条而遭到破坏，过大气泡分解为小气泡后在除钙反应器4中起到搅拌作用，促进了除钙反应器4中二次气溶反应产物的均匀受热，促进了沉淀的生成；通过在除钙反应器4的顶部设置第一雾沫分离器26，使得除钙反应器4中沉淀反应后释放的CO₂经第一雾沫分离器26进行颗粒拦截及分离，避免CO₂回收时夹带灰水及固体颗粒堵塞回收管道及设备；另外，本实施例通过在除钙反应器4中设置加热装置，使得沉淀反应在加热条件下进行，促进了沉淀物碳酸钙、碳酸镁的生成，提高了沉淀反应效率，实际生产中通常将本实施例的装置与煤气化设备联用，并利用煤气化过程中外排气化一级闪蒸蒸汽进行加热，提高了能量利用效率。

进一步地，所述除钙反应器4的上部与沉降过滤槽5的过滤槽之间连接有反冲洗管道，且反冲洗管道上设置有自动反冲洗阀14，所述除钙反应器4的内壁上对应沉淀反应产物输出管道的下方设置有溢流挡板25。由于二次气溶反应产物减压输出至除钙反应器4过程中因泄压释放的CO₂分解为小气泡起到搅拌作用，使得输入的二次气溶反应产物呈了湍流状态，从而沉淀反应生成的沉淀悬浮在反应体系中而不会集聚在除钙反应器4的下部，同时，泄压释放的CO₂在第一雾沫分离器26上拦截并积累了大量固体颗粒。本实施例中通过设置除钙反应器4与沉降过滤槽5的过滤槽之间连接有反冲洗管道，利用过滤槽中的回收灰水作为冲洗液经反冲洗管道进入除钙反应器4进行反冲洗，清除残留的沉淀反应产物，尤其是沉淀物碳酸钙、碳酸镁，避免沉淀物沉积在除钙反应器4中成垢堵塞，影响后续沉淀反应的进行，并通过在反冲洗管道上设置自动反冲洗阀14控制冲洗液的流速和流量，调节反冲洗过程，通常除钙反应器4中反冲洗管道的连接位置在第一雾沫分离器26以上，以保证对第一雾沫分离器26中积累的固体颗粒的清洗去除效果；同时，通过在除钙反应器4的内壁上对应沉淀反应产物输出管道的下方设置溢流挡板25，用于接收反冲洗后的冲洗液，并使其依靠重力自流沉降并经沉淀反应产物输出管道流入沉降过滤槽5中，再过滤进入过滤槽中，通常将溢流挡板25设置为倒梯形，以避免其内部积液，并防止冲洗液下流至除钙反应器4的下部降低反应温度，影响碳酸氢钙分解效率。

本发明利用CO₂处理气化灰水的方法通过实施例2～5进行详细描述。

实施例2

本实施例利用CO₂处理气化灰水的方法包括以下步骤：

步骤一、打开第一进水阀11和第一进气阀15，将灰水储槽2中的灰水、高压CO₂储罐1中的CO₂分别送入溶气反应器3的第一外膛29中，使得灰水从第一外膛29的第一灰水喷淋器34中喷淋而出并顺着若干个第一塔板36下流，使得CO₂经第一外膛29的第一CO₂分布器38作用均匀分布，并与下流的灰水接触进行一次溶气反应，当第一液位传感器21检测到第一外膛29中的反应体系液位达到1/3膛高时，关闭第一进水阀11并打开第一输送阀41，使得第一进气阀15继续向第一外膛29通入CO₂将一次溶气反应产物输送至内膛32中；所述灰水的pH为8.81，温度为20℃，硬度以Ca²⁺计为452.88mg/L，流量为10m³/h，CO₂的送入流量为100Nm³/h，且CO₂送入后的溶气反应器3的第一外膛29中压力为0.5MPa；

步骤二、当步骤一中打开第一输送阀41的同时，打开第二进水阀12和第二进气阀16，将灰水储槽2中的灰水、高压CO₂储罐1中的CO₂分别送入溶气反应器3的第二外膛30中，使得灰水从第二外膛30的第二灰水喷淋器35中喷淋而出并顺着若干个第二塔板37下流，使得CO₂经第二外膛30的第二CO₂分布器39作用均匀分布，并与下流的灰水接触进行一次溶气反应，当第二液位传感器22检测到第二外膛30中的反应体系液位达到膛高1/3时，关闭第二进水阀12、第一输送阀41并打开第二输送阀42，使得第二进气阀16继续向第二外膛30通入CO₂将一次溶气反应产物输送至内膛32中；所述灰水的pH为8.81，温度为20℃，硬度以Ca²⁺计为452.88mg/L，流量为10m³/h，CO₂的送入流量为100Nm³/h，且CO₂送入后的溶气反应器3的第二外膛30中压力为0.5MPa；

步骤三、调节进气阀和进水阀，依次重复步骤一和步骤二中的灰水、CO₂送入反应工艺和输送至内膛32的工艺，使得第一外膛29、第二外膛30进行间歇交替的一次溶气反应，并通过监测第一压力传感器18、第二压力传感器19、第三压力传感器20的示数控制第一外膛29、第二外膛30内的压力大于内膛32内的压力且压差为0.05MPa，使得一次溶气反应产物进入内膛32中；

步骤四、在步骤一～步骤三中向内膛32中输送一次溶气反应产物的同时，调节第三进气阀17向内膛32中通入CO₂与一次溶气反应产物在旋流器43中逆向接触并进行二次溶气反应，得到pH约为6.24的二次溶气反应产物，将二次溶气反应物从内膛32的底部出口输出并经减压阀13减压后送入除钙反应器4中，同时为保持内膛32压力稳定，通过溶气反应器3中内膛32顶部第二雾沫分离器44分离后再经顶部出口管道排出减压释放的CO_2，启动压缩机10，将减压释放的CO₂经回气管道送回至高压CO₂储罐1中回收利用；

步骤五、步骤四中pH约为6.24的二次溶气反应物送入除钙反应器4中后经破泡条24进行破泡，调节流量计23从助剂槽7中向除钙反应器4中送入助剂异丙醇，并通过加热装置对除钙反应器4进行加热至70℃，使得二次溶气反应物发生沉淀反应生成碳酸盐并释放CO₂，得到含碳酸盐的混合液，启动压缩机10，将沉淀反应释放的CO₂经除钙反应器4的顶部第一雾沫分离器26分离后经回气管道送回至高压CO₂储罐1中回收利用；

步骤六、将步骤五中得到的含碳酸盐的混合液送入沉降过滤槽5的沉降槽内进行沉降，得到的下层沉淀在刮泥板27及渣水泵9的作用下送入真空带式过滤机6中进行过滤回收碳酸钙，得到的上层液经滤膜28过滤进入过滤槽中后回收得到回收灰水；所述回收灰水的pH为7.84，硬度以Ca²⁺计为97.82mg/L，经计算，灰水的硬度去除率为78.40％，回收碳酸钙含量为887.65mg/L；

当步骤一～步骤六中CO₂处理气化灰水工艺完成后，开启自动反冲洗阀14，使得过滤槽中的回收灰水经反冲洗管道反向进入除钙反应器4中进行冲洗，形成的冲洗液被溢流板25接收后自流经沉淀反应产物输出管道进入沉降过滤槽5的过滤槽中。

实施例3

本实施例利用CO₂处理气化灰水的方法包括以下步骤：

步骤一、打开第一进水阀11和第一进气阀15，将灰水储槽2中的灰水、高压CO₂储罐1中的CO₂分别送入溶气反应器3的第一外膛29中，使得灰水从第一外膛29的第一灰水喷淋器34中喷淋而出并顺着若干个第一塔板36下流，使得CO₂经第一外膛29的第一CO₂分布器38作用均匀分布，并与下流的灰水接触进行一次溶气反应，当第一液位传感器21检测到第一外膛29中的反应体系液位达到1/3膛高时，关闭第一进水阀11并打开第一输送阀41，使得第一进气阀15继续向第一外膛29通入CO₂将一次溶气反应产物输送至内膛32中；所述灰水的pH为8.39，温度为30℃，硬度以Ca²⁺计为391.88mg/L，流量为20m³/h，CO₂的送入流量为200Nm³/h，且CO₂送入后的溶气反应器3的第一外膛29中压力为1.0MPa；

步骤二、当步骤一中打开第一输送阀41的同时，打开第二进水阀12和第二进气阀16，将灰水储槽2中的灰水、高压CO₂储罐1中的CO₂分别送入溶气反应器3的第二外膛30中，使得灰水从第二外膛30的第二灰水喷淋器35中喷淋而出并顺着若干个第二塔板37下流，使得CO₂经第二外膛30的第二CO₂分布器39作用均匀分布，并与下流的灰水接触进行一次溶气反应，当第二液位传感器22检测到第二外膛30中的反应体系液位达到膛高1/3时，关闭第二进水阀12、第一输送阀41并打开第二输送阀42，使得第二进气阀16继续向第二外膛30通入CO₂将一次溶气反应产物输送至内膛32中；所述灰水的pH为8.39，温度为30℃，硬度以Ca²⁺计为391.88mg/L，流量为20m³/h，CO₂的送入流量为200Nm³/h，且CO₂送入后的溶气反应器3的第二外膛30中压力为1.0MPa；

步骤三、调节进气阀和进水阀，依次重复步骤一和步骤二中的灰水、CO₂送入反应工艺和输送至内膛32的工艺，使得第一外膛29、第二外膛30进行间歇交替的一次溶气反应，并通过监测第一压力传感器18、第二压力传感器19、第三压力传感器20的示数控制第一外膛29、第二外膛30内的压力大于内膛32内的压力且压差为0.08MPa，使得一次溶气反应产物进入内膛32中；

步骤四、在步骤一～步骤三中向内膛32中输送一次溶气反应产物的同时，调节第三进气阀17向内膛32中通入CO₂与一次溶气反应产物在旋流器43中逆向接触并进行二次溶气反应，得到pH约为6.02的二次溶气反应产物，将二次溶气反应物从内膛32的底部出口输出并经减压阀13减压后送入除钙反应器4中，同时为保持内膛32压力稳定，通过溶气反应器3中内膛32顶部第二雾沫分离器44分离后再经顶部出口管道排出减压释放的CO_2，启动压缩机10，将减压释放的CO₂经回气管道送回至高压CO₂储罐1中回收利用；

步骤五、步骤四中pH约为6.02的二次溶气反应物送入除钙反应器4中后经破泡条24进行破泡，调节流量计23从助剂槽7中向除钙反应器4中送入助剂异丙醇，并通过加热装置对除钙反应器4进行加热至80℃，使得二次溶气反应物发生沉淀反应生成碳酸盐并释放CO₂，得到含碳酸盐的混合液，启动压缩机10，将沉淀反应释放的CO₂经除钙反应器4的顶部第一雾沫分离器26分离后经回气管道送回至高压CO₂储罐1中回收利用；

步骤六、将步骤五中得到的含碳酸盐的混合液送入沉降过滤槽5的沉降槽内进行沉降，得到的下层沉淀在刮泥板27及渣水泵9的作用下送入真空带式过滤机6中进行过滤回收碳酸钙，得到的上层液经滤膜28过滤进入过滤槽中后回收得到回收灰水；所述回收灰水的pH为8.31，硬度以Ca²⁺计为73.52mg/L，经计算，灰水的硬度去除率为81.24％，回收碳酸钙含量为795.91mg/L；

当步骤一～步骤六中CO₂处理气化灰水工艺完成后，开启自动反冲洗阀14，使得过滤槽中的回收灰水经反冲洗管道反向进入除钙反应器4中进行冲洗，形成的冲洗液被溢流板25接收后自流经沉淀反应产物输出管道进入沉降过滤槽5的过滤槽中。

实施例4

本实施例利用CO₂处理气化灰水的方法包括以下步骤：

步骤一、打开第一进水阀11和第一进气阀15，将灰水储槽2中的灰水、高压CO₂储罐1中的CO₂分别送入溶气反应器3的第一外膛29中，使得灰水从第一外膛29的第一灰水喷淋器34中喷淋而出并顺着若干个第一塔板36下流，使得CO₂经第一外膛29的第一CO₂分布器38作用均匀分布，并与下流的灰水接触进行一次溶气反应，当第一液位传感器21检测到第一外膛29中的反应体系液位达到1/3膛高时，关闭第一进水阀11并打开第一输送阀41，使得第一进气阀15继续向第一外膛29通入CO₂将一次溶气反应产物输送至内膛32中；所述灰水的pH为8.41，温度为40℃，硬度以Ca²⁺计为450.87mg/L，流量为50m³/h，CO₂的送入流量为500Nm³/h，且CO₂送入后的溶气反应器3的第一外膛29中压力为2.0MPa；

步骤二、当步骤一中打开第一输送阀41的同时，打开第二进水阀12和第二进气阀16，将灰水储槽2中的灰水、高压CO₂储罐1中的CO₂分别送入溶气反应器3的第二外膛30中，使得灰水从第二外膛30的第二灰水喷淋器35中喷淋而出并顺着若干个第二塔板37下流，使得CO₂经第二外膛30的第二CO₂分布器39作用均匀分布，并与下流的灰水接触进行一次溶气反应，当第二液位传感器22检测到第二外膛30中的反应体系液位达到膛高1/3时，关闭第二进水阀12、第一输送阀41并打开第二输送阀42，使得第二进气阀16继续向第二外膛30通入CO₂将一次溶气反应产物输送至内膛32中；所述灰水的pH为8.41，温度为40℃，硬度以Ca²⁺计为450.87mg/L，流量为50m³/h，CO₂的送入流量为500Nm³/h，且CO₂送入后的溶气反应器3的第二外膛30中压力为2.0MPa；

步骤三、调节进气阀和进水阀，依次重复步骤一和步骤二中的灰水、CO₂送入反应工艺和输送至内膛32的工艺，使得第一外膛29、第二外膛30进行间歇交替的一次溶气反应，并通过监测第一压力传感器18、第二压力传感器19、第三压力传感器20的示数控制第一外膛29、第二外膛30内的压力大于内膛32内的压力且压差为0.10MPa，使得一次溶气反应产物进入内膛32中；

步骤四、在步骤一～步骤三中向内膛32中输送一次溶气反应产物的同时，调节第三进气阀17向内膛32中通入CO₂与一次溶气反应产物在旋流器43中逆向接触并进行二次溶气反应，得到pH约为5.39的二次溶气反应产物，将二次溶气反应物从内膛32的底部出口输出并经减压阀13减压后送入除钙反应器4中，同时为保持内膛32压力稳定，通过溶气反应器3中内膛32顶部第二雾沫分离器44分离后再经顶部出口管道排出减压释放的CO_2，启动压缩机10，将减压释放的CO₂经回气管道送回至高压CO₂储罐1中回收利用；

步骤五、步骤四中pH约为5.39的二次溶气反应物送入除钙反应器4中后经破泡条24进行破泡，调节流量计23从助剂槽7中向除钙反应器4中送入助剂异丙醇，并通过加热装置对除钙反应器4进行加热至90℃，使得二次溶气反应物发生沉淀反应生成碳酸盐并释放CO₂，得到含碳酸盐的混合液，启动压缩机10，将沉淀反应释放的CO₂经除钙反应器4的顶部第一雾沫分离器26分离后经回气管道送回至高压CO₂储罐1中回收利用；

步骤六、将步骤五中得到的含碳酸盐的混合液送入沉降过滤槽5的沉降槽内进行沉降，得到的下层沉淀在刮泥板27及渣水泵9的作用下送入真空带式过滤机6中进行过滤回收碳酸钙，得到的上层液经滤膜28过滤进入过滤槽中后回收得到回收灰水；所述回收灰水的pH为8.42，硬度以Ca²⁺计为76.55mg/L，经计算，灰水的硬度去除率为83.02％，回收碳酸钙含量为935.78mg/L；

当步骤一～步骤六中CO₂处理气化灰水工艺完成后，开启自动反冲洗阀14，使得过滤槽中的回收灰水经反冲洗管道反向进入除钙反应器4中进行冲洗，形成的冲洗液被溢流板25接收后自流经沉淀反应产物输出管道进入沉降过滤槽5的过滤槽中。

实施例5

本实施例利用CO₂处理气化灰水的方法包括以下步骤：

步骤一、打开第一进水阀11和第一进气阀15，将灰水储槽2中的灰水、高压CO₂储罐1中的CO₂分别送入溶气反应器3的第一外膛29中，使得灰水从第一外膛29的第一灰水喷淋器34中喷淋而出并顺着若干个第一塔板36下流，使得CO₂经第一外膛29的第一CO₂分布器38作用均匀分布，并与下流的灰水接触进行一次溶气反应，当第一液位传感器21检测到第一外膛29中的反应体系液位达到1/3膛高时，关闭第一进水阀11并打开第一输送阀41，使得第一进气阀15继续向第一外膛29通入CO₂将一次溶气反应产物输送至内膛32中；所述灰水的pH为8.58，温度为20℃，硬度以Ca²⁺计为489.11mg/L，流量为1000m³/h，CO₂的送入流量为2000Nm³/h，且CO₂送入后的溶气反应器3的第一外膛29中压力为2.0MPa；

步骤二、当步骤一中打开第一输送阀41的同时，打开第二进水阀12和第二进气阀16，将灰水储槽2中的灰水、高压CO₂储罐1中的CO₂分别送入溶气反应器3的第二外膛30中，使得灰水从第二外膛30的第二灰水喷淋器35中喷淋而出并顺着若干个第二塔板37下流，使得CO₂经第二外膛30的第二CO₂分布器39作用均匀分布，并与下流的灰水接触进行一次溶气反应，当第二液位传感器22检测到第二外膛30中的反应体系液位达到膛高1/3时，关闭第二进水阀12、第一输送阀41并打开第二输送阀42，使得第二进气阀16继续向第二外膛30通入CO₂将一次溶气反应产物输送至内膛32中；所述灰水的pH为8.58，温度为20℃，硬度以Ca²⁺计为489.11mg/L，流量为1000m³/h，CO₂的送入流量为2000Nm³/h，且CO₂送入后的溶气反应器3的第二外膛30中压力为2.0MPa；

步骤三、调节进气阀和进水阀，依次重复步骤一和步骤二中的灰水、CO₂送入反应工艺和输送至内膛32的工艺，使得第一外膛29、第二外膛30进行间歇交替的一次溶气反应，并通过监测第一压力传感器18、第二压力传感器19、第三压力传感器20的示数控制第一外膛29、第二外膛30内的压力大于内膛32内的压力且压差为0.10MPa，使得一次溶气反应产物进入内膛32中；

步骤四、在步骤一～步骤三中向内膛32中输送一次溶气反应产物的同时，调节第三进气阀17向内膛32中通入CO₂与一次溶气反应产物在旋流器43中逆向接触并进行二次溶气反应，得到pH约为4.73的二次溶气反应产物，将二次溶气反应物从内膛32的底部出口输出并经减压阀13减压后送入除钙反应器4中，同时为保持内膛32压力稳定，通过溶气反应器3中内膛32顶部第二雾沫分离器44分离后再经顶部出口管道排出减压释放的CO_2，启动压缩机10，将减压释放的CO₂经回气管道送回至高压CO₂储罐1中回收利用；

步骤五、步骤四中pH约为4.73的二次溶气反应物送入除钙反应器4中后经破泡条24进行破泡，调节流量计23从助剂槽7中向除钙反应器4中送入助剂异丙醇，并通过加热装置对除钙反应器4进行加热至90℃，使得二次溶气反应物发生沉淀反应生成碳酸盐并释放CO₂，得到含碳酸盐的混合液，启动压缩机10，将沉淀反应释放的CO₂经除钙反应器4的顶部第一雾沫分离器26分离后经回气管道送回至高压CO₂储罐1中回收利用；

步骤六、将步骤五中得到的含碳酸盐的混合液送入沉降过滤槽5的沉降槽内进行沉降，得到的下层沉淀在刮泥板27及渣水泵9的作用下送入真空带式过滤机6中进行过滤回收碳酸钙，得到的上层液经滤膜28过滤进入过滤槽中后回收得到回收灰水；所述回收灰水的pH为8.87，硬度以Ca²⁺计为66.37mg/L，经计算，灰水的硬度去除率为86.43％，回收碳酸钙含量为1056.84mg/L；

当步骤一～步骤六中CO₂处理气化灰水工艺完成后，开启自动反冲洗阀14，使得过滤槽中的回收灰水经反冲洗管道反向进入除钙反应器4中进行冲洗，形成的冲洗液被溢流板25接收后自流经沉淀反应产物输出管道进入沉降过滤槽5的过滤槽中。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用CO₂处理气化灰水的装置，其特征在于，包括反应单元、沉淀单元和CO₂回收单元；

所述反应单元包括溶气反应器(3)，以及分别与溶气反应器(3)入口连接的灰水储槽(2)和高压CO₂储罐(1)，且灰水储槽(2)与溶气反应器(3)的连接管道上设置有灰水泵(8)，灰水泵(8)与溶气反应器(3)的连接管道上设置有进水阀，高压CO₂储罐(1)与溶气反应器(3)的连接管道上设置有进气阀，所述溶气反应器(3)包括内膛(32)，以及包围在内膛(32)外周并通过隔离板(33)隔开的第一外膛(29)和第二外膛(30)，所述第一外膛(29)、第二外膛(30)与内膛(32)之间形成环隙(31)，且第一外膛(29)的膛壁下部设置有与环隙(31)连通的第一输送阀(41)，第二外膛(30)的膛壁下部设置与环隙(31)连通的第二输送阀(42)，所述内膛(32)的膛壁中上部开设有与环隙(31)连通的开口；

所述沉淀单元包括除钙反应器(4)以及与除钙反应器(4)出口连接的沉降过滤槽(5)，所述除钙反应器(4)与溶气反应器(3)的底部出口连接，且连接管道上设置有减压阀(13)，所述除钙反应器(4)与助剂槽(7)连接，且连接管道上设置有流量计(23)，所述沉降过滤槽(5)包括相邻连通的沉降槽和过滤槽，过滤槽与沉降槽的连通侧壁上设置有滤膜(28)，其中，沉降槽的底部出口与真空带式过滤机(6)连接，且连接管道上设置有渣水泵(9)，沉降槽的底部侧壁上设置有刮泥板(27)；

所述CO₂回收单元包括除钙反应器(4)的顶部出气口与高压CO₂储罐(1)连接的回气管道，回气管道上设置有压缩机(10)，且溶气反应器(3)的顶部出气口与回气管道连接。

2.根据权利要求1所述的一种利用CO₂处理气化灰水的装置，其特征在于，所述第一外膛(29)和第二外膛(30)的结构相同，其中，第一外膛(29)的内壁上部设置有第一灰水喷淋器(34)、内壁下部设置有第一CO₂分布器(38)，且第一灰水喷淋器(34)与第一CO₂分布器(38)之间的内壁上分布有若干个依次相对设置的第一塔板(36)，所述第一外膛(29)上还分别安装有第一压力传感器(18)和第一液位传感器(21)；

第二外膛(30)的内壁上部设置有第二灰水喷淋器(35)、内壁下部设置有第二CO₂分布器(39)，且第二灰水喷淋器(35)与第二CO₂分布器(39)之间的内壁上分布有若干个依次相对设置的第二塔板(37)，所述第二外膛(30)上还分别安装有第二压力传感器(19)和第二液位传感器(22)；

所述内膛(32)上还安装有第三压力传感器(20)；

所述灰水储槽(2)分别与溶气反应器(3)中的第一外膛(29)和第二外膛(30)连接，且对应连接管道上分别设置有第一进水阀(11)和第二进水阀(12)，所述高压CO₂储罐(1)分别与溶气反应器(3)中的第一外膛(29)、第二外膛(30)和内膛(32)连接，且对应连接管道上分别设置有第一进气阀(15)、第二进气阀(16)和第三进气阀(17)。

3.根据权利要求1所述的一种利用CO₂处理气化灰水的装置，其特征在于，所述内膛(32)中的内壁下部设置有旋流器(43)，内壁顶部设置有第二雾沫分离器(44)；所述除钙反应器(4)的内壁上设置有破泡条(24)，顶部设置有第一雾沫分离器(26)；所述除钙反应器(4)中还设置有加热装置。

4.根据权利要求1所述的一种利用CO₂处理气化灰水的装置，其特征在于，所述除钙反应器(4)的上部与沉降过滤槽(5)的过滤槽之间连接有反冲洗管道，且反冲洗管道上设置有自动反冲洗阀(14)，所述除钙反应器(4)的内壁上对应沉淀反应产物输出管道的下方设置有溢流挡板(25)。

5.一种利用如权利要求1～4中任一权利要求所述的装置处理气化灰水的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、打开进水阀和进气阀，将灰水储槽(2)中的灰水、高压CO₂储罐(1)中的CO₂分别送入溶气反应器(3)的第一外膛(29)中进行一次溶气反应，得到一次溶气反应产物，通过第一输送阀(41)将一次溶气反应产物CO₂压力下输送至内膛(32)中；

步骤二、调节进气阀和进水阀，将灰水储槽(2)中的灰水、高压CO₂储罐(1)中的CO₂分别送入溶气反应器(3)的第二外膛(30)中进行一次溶气反应，得到一次溶气反应产物，通过第二输送阀(42)将二次溶气反应产物在CO₂压力下输送至内膛(32)中；

步骤三、调节进气阀和进水阀，依次重复步骤一和步骤二中的灰水、CO₂送入反应工艺和输送至内膛(32)的工艺，使得第一外膛(29)、第二外膛(30)进行间歇交替的一次溶气反应，并控制第一外膛(29)、第二外膛(30)内的压力大于内膛(32)内的压力，使得一次溶气反应产物进入内膛(32)中；

步骤四、在步骤一～步骤三中向内膛(32)中输送一次溶气反应产物的同时，调节进气阀向内膛(32)中通入CO₂进行二次溶气反应，得到二次溶气反应产物，将二次溶气反应物从内膛(32)的底部出口输出并经减压阀(13)减压后送入除钙反应器(4)中，同时通过溶气反应器(3)中内膛(32)的顶部出口管道排出减压释放的CO₂；

步骤五、调节流量计(23)从助剂槽(7)中向除钙反应器(4)中送入助剂，并对除钙反应器(4)进行加热，使得二次溶气反应物发生沉淀反应，生成碳酸盐并释放CO₂，得到含碳酸盐的混合液，启动压缩机(10)，将二次溶气反应物减压输出过程之中经内膛(32)的顶部出口管道排放的CO₂和沉淀反应释放的CO₂经回气管道送回至高压CO₂储罐(1)中回收利用；

步骤六、将步骤五中得到的含碳酸盐的混合液送入沉降过滤槽(5)的沉降槽内进行沉降，得到的下层沉淀在刮泥板(27)及渣水泵(9)的作用下送入真空带式过滤机(6)中进行过滤回收碳酸钙，得到的上层液经过滤进入过滤槽中后回收得到回收灰水。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤一中打开第一进水阀(11)和第一进气阀(15)，使得灰水从第一外膛(29)的第一灰水喷淋器(34)中喷淋而出并顺着若干个第一塔板(36)下流，使得CO₂经第一外膛(29)的第一CO₂分布器(38)作用均匀分布，并与下流的灰水接触进行一次溶气反应，当第一液位传感器(21)检测到第一外膛(29)中的反应体系液位达到1/3膛高时，关闭第一进水阀(11)并打开第一输送阀(41)，使得第一进气阀(15)继续向第一外膛(29)通入CO₂将一次溶气反应产物输送至内膛(32)中；

当步骤一中打开第一输送阀(41)的同时，步骤二中打开第二进水阀(12)和第二进气阀(16)，使得灰水从第二外膛(30)的第二灰水喷淋器(35)中喷淋而出并顺着若干个第二塔板(37)下流，使得CO₂经第二外膛(30)的第二CO₂分布器(39)作用均匀分布，并与下流的灰水接触进行一次溶气反应，当第二液位传感器(22)检测到第二外膛(30)中的反应体系液位达到膛高1/3时，关闭第二进水阀(12)、第一输送阀(41)并打开第二输送阀(42)，使得第二进气阀(16)继续向第二外膛(30)通入CO₂将一次溶气反应产物输送至内膛(32)中；

步骤一和步骤二中所述灰水的流量为10m³/h～1000m³/h，温度为20℃～40℃，所述CO₂的流量为100Nm³/h～2000Nm³/h，且CO₂送入后的溶气反应器(3)的第一外膛(29)和第二外膛(30)中压力为0.5MPa～2.0MPa；步骤一和步骤二的反应、步骤三的间歇反应过程中控制第一外膛(29)、第二外膛(30)中的一次气溶反应压力为0.5MPa～2.0MPa，且第一外膛(29)、第二外膛(30)与内膛(32)的压差为0.05MPa～0.10MPa；

步骤三中通过监测第一压力传感器(18)、第二压力传感器(19)、第三压力传感器(20)的示数控制压差；

步骤四中打开第三进气阀(17)向内膛(32)中通入CO₂。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤四中所述通入内膛(32)中的CO₂与一次溶气反应产物在旋流器(43)中逆向接触并进行二次溶气反应，所述CO₂经内膛(32)的顶部第二雾沫分离器(44)分离后经出口管道排出；步骤四中所述二次反应物送入除钙反应器(4)中后经破泡条(24)进行破泡，步骤五中所述加热反应释放的CO₂经除钙反应器(4)的顶部第一雾沫分离器(26)分离后进入回气管道。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤五中所述二次溶气反应产物的pH为4.5～7.0，所述加热的温度为70℃～90℃。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤一和步骤二中所述灰水的硬度以Ca²⁺计为300mg/L～500mg/L，步骤六中所述回收灰水的pH为7.5～9.0，硬度以Ca²⁺计为50mg/L～100mg/L，灰水的硬度去除率为75％～87％，回收碳酸钙含量为750mg/L～1100mg/L。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当步骤一～步骤六中CO₂处理气化灰水工艺完成后，开启自动反冲洗阀(14)，使得过滤槽中的回收灰水经反冲洗管道反向进入除钙反应器(4)中进行冲洗，形成的冲洗液被溢流板(25)接收后自流经沉淀反应产物输出管道进入沉降过滤槽(5)的过滤槽中。

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