CN117142554A - 一种气化黑水真空闪蒸处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气化黑水真空闪蒸处理系统，包括真空闪蒸器、气相管、真空闪蒸冷凝器、真空闪蒸分离器、灰水槽、澄清槽、凝结除杂器组成，真空闪蒸器的闪蒸汽出口由气相管与凝结除杂器连接，凝结除杂器的出气管由管线直接与真空闪蒸冷凝器的气体进口连接。本发明通过在真空闪蒸冷凝器前设置凝结除杂器，聚集杂质的液体提前进行了沉降，降低了进入到真空闪蒸冷凝器气体中杂质的含量，避免真空闪蒸冷凝器的冷却管杂质的堵塞现象产生，提高了气化黑水处理系统的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及煤气化工业技术领域，具体而言，涉及一种气化黑水真空闪蒸处理系统。
背景技术
煤化工气化工段的气化炉产生大量的温度较高的黑水，黑水处理需要进行高压闪蒸、低压闪蒸、真空闪蒸进行处理，闪蒸用于脱除黑水中的二氧化碳、硫化氢等酸性气体。
现有的真空闪蒸处理系统(请参照图6)，经过低压闪蒸后的黑水进入到闪蒸压力为-0.052MPa、闪蒸温度为80℃的真空闪蒸器1内进行闪蒸，闪蒸产生的气体(蒸汽以及酸性气)沿着气相管2进入到真空闪蒸冷凝器3(列管式换热器)通过真空闪蒸冷凝器3的换热使气体进行冷却到50度，冷却后的气体进入到真空闪蒸分离器4实现气水分离，冷凝液沿着底部进入到灰水槽5存储，而酸性不凝气会通过真空泵送到火炬进行燃烧放空，真空闪蒸器1内部闪蒸后的黑水通过底部进入到澄清槽6澄清。
但是由于黑水中水质复杂，硬度、可溶解性固体杂质含量高，其中微小的杂质(钙镁杂质)会随着气相进入到真空闪蒸冷凝器3的冷却列管内，通过管道采样检测真空闪蒸冷凝器3进口气体中固含量为0.2-0.3mg/L，由于真空闪蒸冷凝器3内的众多冷却列管长度较长为4-6m且直径较细1-2cm，而这些杂质会粘附在冷却列管上，经过长期聚集杂质会将这些又细又长的列管堵塞，影响真空闪蒸冷凝器3的换热效果，而且还降低了黑水真空闪蒸系统的运行效率。所以就需要将真空闪蒸冷凝器3进行拆卸对列管高压冲洗，拆卸维护冲洗的不仅频率较高在2-3个月且拆卸冲洗也较为费时费力，而且在真空闪蒸冷凝器3维护时需要使用切换管21进行切出，这样未经真空闪蒸冷凝器3降温会导致真空闪蒸分离器4内温度较高，致使灰水槽5内温度较高，这些温度较高的灰水通过灰水泵19送污水处理单元处理需要额外冷却，能耗大大提高。
因此，仍需要对现有技术改进，提出更为合理的技术方案，解决以上技术问题。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明的目的是提供一种节能、不易堵塞真空闪蒸冷凝器、运行稳定的气化黑水真空闪蒸处理系统。
本发明是通过以下技术方案实现：
一种气化黑水真空闪蒸处理系统，包括真空闪蒸器、气相管、真空闪蒸冷凝器、真空闪蒸分离器、灰水槽、澄清槽、凝结除杂器、灰水泵、真空泵组成，所述真空闪蒸器的闪蒸汽出口由所述气相管与所述凝结除杂器连接，所述凝结除杂器的出气管由管线直接与所述真空闪蒸冷凝器的气体进口连接；所述真空闪蒸器出口通过管线连接到所述澄清槽，所述澄清槽的上出口由管线与所述灰水槽连接，所述澄清槽的下部出口与压滤机进口连接；所述真空闪蒸冷凝器出口气体由管线直接与所述真空闪蒸分离器连接，所述真空闪蒸分离器的气体经真空泵至火炬，所述真空闪蒸分离器中的液体至所述灰水槽，所述灰水槽的液体经过所述灰水泵输送到水处理单元。
优选地，所述凝结除杂器的下出口经沉降管、排污管和控制阀连接到所述澄清槽内。
优选地，所述凝结除杂器包括安装箱和安装在所述安装箱内的凝结箱体，所述安装箱的进口与导向管相连通，所述安装箱的上部出口与出气管连通，所述安装箱的下部出口与沉降管连通，安装凝结箱体后的安装箱分为凝结区和混合区，所述凝结箱体位于所述凝结区，所述凝结区与所述导向管相连通，挡流板设置所述出气管与所述沉降管之间的所述安装箱内壁上。
优选地，隔板将所述凝结箱体分隔为两个冷却空腔，若干凝结管倾斜向下设置在所述凝结箱体内的两个冷却空腔内，所述凝结管的出口连通所述混合区。
优选地，所述凝结管与水平面之间形成的角度为30-60°。
优选地，所述凝结管的内径为3-5cm,所述凝结管的长度范围在20-60之间。
优选地，冷却管进口旁开经加压泵、送水管与所述凝结箱体的进液口连通并进一步连通两个所述冷却空腔，两个所述冷却空腔的的出口经所述凝结箱体的出液口、排水管汇入到所述冷却管出口。
优选地，所述凝结箱体的上方设置安装盖板，所述凝结箱体通过所述安装盖板与安装箱可拆卸安装。
优选地，所述凝结箱体还包括若干喷头，所述喷头设置在所述混合区的上端，所述喷头经冲洗管、控制阀、支管连通到所述送水管。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本申请的气化黑水真空闪蒸处理系统通过在真空闪蒸冷凝器前设置凝结除杂器，聚集杂质的液体提前进行了沉降，大大降低了进入到真空闪蒸冷凝器气体中杂质的含量，避免真空闪蒸冷凝器的冷却管杂质的堵塞现象产生，延长了真空闪蒸冷凝器维护冲洗的频率，最大程度提高了气化黑水处理系统的稳定性，而且也降低了真空闪蒸分离器内杂质含量，最终降低灰水槽内灰水浓度，降低后续水处理的负荷，也降低了处理能耗。
附图说明
图1是本申请的一种实施例的气化黑水真空闪蒸处理系统的示意图；
图2是一种实施例的凝结除杂器的结构示意图；
图3是图2中分解示意图；
图4是一种实施例的凝结箱体的立体示意图；
图5是一种实施例的凝结箱体的截面图；
图6是现有技术的气化黑水真空闪蒸处理系统的示意图；
图中：真空闪蒸器1、气相管2、真空闪蒸冷凝器3、真空闪蒸分离器4、灰水槽5、澄清槽6、导向管7、凝结除杂器8、混合区81、安装箱9、沉降管10、凝结箱体11、外壳体111、隔板112、凝结管113、进液口114、出液口115、安装盖板116、冲洗管117、喷头118、出气管12、挡流板13、加压泵14、送水管15、支管151、排水管16、冷却管17、排污管18、灰水泵19、真空泵20、切换管21。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
如图1-图5所示，本申请的气化黑水真空闪蒸处理系统，包括真空闪蒸器1、气相管2、真空闪蒸冷凝器3、真空闪蒸分离器4、灰水槽5、澄清槽6、凝结除杂器8、灰水泵19、真空泵20组成，真空闪蒸器1的闪蒸汽出口由气相管2与凝结除杂器8连接，凝结除杂器8的出气管12由管线直接与真空闪蒸冷凝器3的气体进口连接；真空闪蒸器1出口通过管线连接到澄清槽6，澄清槽6的上出口由管线与灰水槽5连接，澄清槽6的下部出口与压滤机进口连接；真空闪蒸冷凝器3出口气体由管线直接与真空闪蒸分离器4连接，真空闪蒸分离器4的气体经真空泵20至火炬，真空闪蒸分离器4中的液体至灰水槽5，灰水槽5的液体经过灰水泵19输送到水处理单元。
在一个实施例中，凝结除杂器8包括安装箱9和安装在安装箱9内的凝结箱体11，安装箱9的进口与导向管7相连通，安装箱9的上部出口与出气管12连通，安装箱9的下部出口与沉降管10连通，安装凝结箱体11后的安装箱(9)分为凝结区和混合区81，凝结箱体11位于凝结区，凝结区与导向管7相连通，挡流板13设置出气管12与沉降管10之间的安装箱9内壁上。全部的凝结管113都容纳在外壳111围成的空间内，隔板112将凝结箱体11分隔为两个冷却空腔，若干凝结管113倾斜向下设置在凝结箱体11内的两个冷却空腔内，凝结管113的出口连通混合区81。
在一个实施例中，挡流板13与水平线夹角为45°～90°，进一步优选为55°～60°，更优选为60°。
在一个实施例中，挡流板13可为本领域常规的厚度，较佳地，挡流板13的最小厚度为26mm。
在一个实施例中，挡流板13的表面采用碳化铬覆层，碳化铬覆层的厚度可以根据需要进行选择，例如在0.20-0.40mm内进行选择。
在一个实施例中，挡流板13的材质可为本领域常规的材质，优选为高耐磨材料，进一步优选为316L不锈钢材质。
在一个实施例中，冷却管17进口旁开经加压泵14、送水管15与凝结箱体11的进液口114连通并进一步连通两个冷却空腔，两个冷却空腔的的出口经凝结箱体11的出液口115、排水管16汇入到冷却管17出口；即循环水从进液口114进入左侧冷却空腔，与左半部的凝结管113进行热量交换，循环水然后绕过隔板112，继续与右半部的凝结管113进行热量交换，最后经出液口115离开凝结箱体11。隔板112的设置可以增加循环水在凝结箱体11内的循环时间，提高冷却效果。在其他实施例中，隔板112的数量可以为多个。
在一个实施例中，凝结箱体11的上方设置安装盖板116，凝结箱体11通过安装盖板116与安装箱9可拆卸安装。
在一个实施例中，凝结箱体11还包括若干喷头118，喷头118设置在混合区81的上端，喷头经冲洗管117、控制阀、支管151连通到送水管15。
下面对本实施例的气化黑水真空闪蒸处理系统的工作原理或流程进行描述：
低压闪蒸后的黑水进入到闪蒸压力为-0.052MPa、闪蒸温度为80℃真空闪蒸器1)经过负压闪蒸，闪蒸后的黑水沿着真空闪蒸器1底部管道排到澄清槽6进行澄清处理，澄清槽6澄清的上清液通过管路溢流到灰水槽5进行存储，而澄清槽6底部沉积的杂质经过下部出口排到压滤机进行处理；闪蒸后的形成的气体沿着真空闪蒸器1顶部气相管2输送到凝结除杂器8，进入到凝结除杂器8时首先经过凝结箱体11的倾斜的凝结管113，与凝结箱体11循环的液体进行换热降低气体中温度，部分蒸汽会凝结成液体，这些液体会将闪蒸汽中的微小颗粒杂质进行吸附到水滴表面实现聚集除杂，吸附杂质的液体和酸性不凝气沿着倾斜的凝结管113向正对的挡流板13进行移动，经过挡流板13的阻挡作用，这些聚集杂质的液体会在其重力作用下沿着沉降管10下落进行聚集形成含杂污水，沉降管10内聚集的污水聚集一定周期后，通过打开排污管18上的控制阀将沉降管10的污水排到澄清槽6内，这样大大降低了进入到真空闪蒸冷凝器3气体中杂质的含量，避免真空闪蒸冷凝器3的冷却管17杂质的堵塞现象产生，延长了真空闪蒸冷凝器3维护冲洗的频率，从以往的2-3个月冲洗一次延长到8-10个月冲洗一次，最大程度提高了气化黑水处理系统的稳定性，而且也降低了真空闪蒸分离器4内杂质含量，最终降低灰水槽5内灰水浓度，降低后续水处理的负荷。
而不凝结酸性气以及未凝结的蒸汽会继续沿着出气管12进入到真空闪蒸冷凝器3与冷却管17的冷却循环水进行换热出口温度为40-45℃摄氏度，此时检测空闪蒸冷凝器3进口固含量为0.05-0.1mg/L换热后的气体以及凝结水进入到真空闪蒸分离器4，凝结水会向下聚集最后输送到灰水槽5进行存储，灰水槽5的液体经过灰水泵19输送到水处理单元进行处理，而进入到真空闪蒸分离器4的酸性不凝气通过真空泵20抽出送出到火炬进行燃烧放空。
冷却管17的冷却循环水经真空闪蒸冷凝器3与不凝结酸性气以及未凝结的蒸汽经过换热之后，冷却循环水温度升高，经过排水管16排出或继续循环使用。
将凝结箱体11的若干凝结管113倾斜向下设置(倾斜角度为30-60°)，闪蒸气沿着倾斜的凝结管113进入到混合区81进行混合，倾斜的凝结管113使气体具有向挡流板13冲击作用，气体快速冲击挡流板13后会向混合区81进行反向扩散移动，使水滴液体与未吸附的微小杂质混合更加均匀，从而最大限度提高水滴液体对未吸附的微小杂质吸附效果，从而大大降低进入出气管12内气体中杂质的含量，而将凝结除杂器8进口前端设置与凝结管113方向一致的导向管7，使进入到导向管7的气体具有更好的流动稳定性。将凝结箱体11的多个凝结管113出口整体设置为倾斜面，这样混合区81具有更大的混合空间，保证混合效果。将凝结管113直径设置为3-5cm,且长度范围在20-60之间，保证气体通过性，避免杂质堵塞凝结管113。
凝结箱体11的冷却水通过加压泵14进行供给，将真空闪蒸冷凝器3的冷却管17进口部分液体加压沿着送水管15经进液口114送到凝结箱体11内，依次通过凝结箱体11内隔板112分隔的两个冷却空腔，最终沿着出液口115、排水管16送到冷却管17出口进行循环。
当凝结除杂器8使用周期较长，可以打开送水管15上的支管151的控制阀，高压水沿着支管151进入到冲洗管117，从各个喷头118喷出对混合区81进行冲洗，将混合区81沉积的杂质进行在线冲洗，避免混合区81堵塞现象发生，同时在系统停车时，可以将凝结箱体11的安装盖板116上螺栓进行拆卸，拆后将凝结箱体11取出凝结管113以及凝结除杂器8的内部进行全部清理，保证后续凝结除杂器8的运行稳定性。
闪蒸原理：高压的饱和液体进入比较低压的容器后，由于压力的突然降低，饱和液体变成一部分的容器压力下的饱和蒸汽和饱和液体的现象。物质的沸点随着压力增大而升高，而压力越低，沸点就越低。这样就可以让高压高温流体经过减压，使其沸点降低，进入闪蒸罐，流体温度高于该压力下的沸点，流体在闪蒸罐内迅速沸腾汽化，并进行两相分离。闪蒸不需进行加热。
本申请的气化黑水真空闪蒸处理系统的关键设备是凝结除杂器，凝结除杂器中挡流板与水平线的夹角、凝结管与水平线的夹角会对该真空闪蒸冷凝器的管道即稳定运行周期产生影响，结果如下表1所示。
表1
表1结构表明，改变凝结除杂器中挡流板与水平线的夹角或凝结管与水平线会影响真空闪蒸冷凝器内冷却列管结垢情况，还会影响稳定运行周期。根据上表可知，挡流板与水平线的夹角、凝结管与水平线的夹角设置为合适的角度能减少管道结垢，提高真空闪蒸器的稳定运行周期。
本申请的气化黑水真空闪蒸处理系统通过在真空闪蒸冷凝器3前设置凝结除杂器，聚集杂质的液体提前进行了沉降，大大降低了进入到真空闪蒸冷凝器3气体中杂质的含量，避免真空闪蒸冷凝器3的冷却管17杂质的堵塞现象产生，延长了真空闪蒸冷凝器3维护冲洗的频率，最大程度提高了气化黑水处理系统的稳定性，而且也降低了真空闪蒸分离器4内杂质含量，最终降低灰水槽5内灰水浓度，降低后续水处理的负荷，也降低了处理能耗。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种气化黑水真空闪蒸处理系统，包括真空闪蒸器(1)、气相管(2)、真空闪蒸冷凝器(3)、真空闪蒸分离器(4)、灰水槽(5)、澄清槽(6)、凝结除杂器(8)、灰水泵(19)、真空泵(20)组成，其特征在于：所述真空闪蒸器(1)的闪蒸汽出口由所述气相管(2)与所述凝结除杂器(8)连接，所述凝结除杂器(8)的出气管(12)由管线直接与所述真空闪蒸冷凝器(3)的气体进口连接；所述真空闪蒸器(1)出口通过管线连接到所述澄清槽(6)，所述澄清槽(6)的上出口由管线与所述灰水槽(5)连接，所述澄清槽(6)的下部出口与压滤机进口连接；所述真空闪蒸冷凝器(3)出口气体由管线直接与所述真空闪蒸分离器(4)连接，所述真空闪蒸分离器(4)的气体经真空泵(20)至火炬，所述真空闪蒸分离器(4)中的液体至所述灰水槽(5)，所述灰水槽(5)的液体经过所述灰水泵(19)输送到水处理单元。
2.一种根据权利要求1所述的气化黑水真空闪蒸处理系统，其特征在于：所述凝结除杂器(8)的下出口经沉降管(10)、排污管(18)和控制阀连接到所述澄清槽(6)内。
3.一种根据权利要求1所述的气化黑水真空闪蒸处理系统，其特征在于：所述凝结除杂器(8)包括安装箱(9)和安装在所述安装箱(9)内的凝结箱体(11)，所述安装箱(9)的进口与导向管(7)相连通，所述安装箱(9)的上部出口与出气管(12)连通，所述安装箱(9)的下部出口与沉降管(10)连通，安装凝结箱体(11)后的安装箱(9)分为凝结区和混合区(81)，所述凝结箱体(11)位于所述凝结区，所述凝结区与所述导向管(7)相连通，挡流板(13)设置所述出气管(12)与所述沉降管(10)之间的所述安装箱(9)内壁上。
4.一种根据权利要求3所述的气化黑水真空闪蒸处理系统，其特征在于：隔板(112)将所述凝结箱体(11)分隔为两个冷却空腔，若干凝结管(113)倾斜向下设置在所述凝结箱体(11)内的两个冷却空腔内，所述凝结管(113)的出口连通所述混合区(81)。
5.一种根据权利要求4所述的气化黑水真空闪蒸处理系统，其特征在于：多个所述凝结管(113)出口端面整体设置为倾斜面。
6.一种根据权利要求4所述的气化黑水真空闪蒸处理系统，其特征在于：所述凝结管(113)与水平面之间形成的角度为30-60°。
7.一种根据权利要求4所述的气化黑水真空闪蒸处理系统，其特征在于：所述凝结管(113)的内径为3-5cm,所述凝结管(113)的长度范围在20-60之间。
8.一种根据权利要求4所述的气化黑水真空闪蒸处理系统，其特征在于：冷却管(17)进口旁开经加压泵(14)、送水管(15)与所述凝结箱体(11)的进液口(114)连通并进一步连通两个所述冷却空腔，两个所述冷却空腔的出口经所述凝结箱体(11)的出液口(115)、排水管(16)汇入到所述冷却管(17)出口。
9.一种根据权利要求3所述的气化黑水真空闪蒸处理系统，其特征在于：所述凝结箱体(11)的上方设置安装盖板(116)，所述凝结箱体(11)通过所述安装盖板(116)与安装箱(9)可拆卸安装。
10.一种根据权利要求3-9任一项所述的气化黑水真空闪蒸处理系统，其特征在于：所述凝结箱体(11)还包括若干喷头(118)，所述喷头(118)设置在所述混合区(81)的上端，所述喷头经冲洗管(117)、控制阀、支管(151)连通到送水管(15)。
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