CN203494190U - 一种煤气化废水废热利用及除尘节水装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种煤气化废水废热利用及除尘节水装置，解决了现有粉煤气化技术的黑水处理过程中灰水循环回用量减少，新鲜水补充量提高，废水处理系统负荷大增，可靠性差的问题。技术方案包括依次连接的减压阀、闪蒸罐以及除尘节水塔，所述闪蒸罐的上段设有喷淋装置，中段设有多层塔板，下段设有与闪蒸罐的黑水进口连通的导流管以及位于导流管周部的分布板，所述分布板上开有导向开孔，所述分布板和导流管的出口端均位于液面以下。本实用新型结构简单、设备投资及运行成本低、闪蒸分离效果好、闪蒸气中不夹带飞灰、换热器无结垢、无腐蚀。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤气化行业的除尘装置，具体的说是一种煤气化废水废热利用及除尘节水装置。
背景技术
煤的气化进而获得清洁燃料或其它初级化工产品在我国具有广阔的应用前景。为达到节能减排的目标，气化炉产生的含固废水需要进行热量回收，除去酸性气体、固体杂质等后循环利用。
国内目前采用的灰水处理系统主要包括两类，一类是中国专利CN1104991A公开的一种通过两级或三级闪蒸和闪蒸汽与循环灰水间接换热的黑水热回收方法，另一类是中国专利CN2474538Y公开的一种通过将蒸发、排渣、净化水直接加热多过程合为一体的热水塔来回收含渣废水热量的方法。
由于干粉煤气化技术所采用的煤种灰含量通常较高，气化炉飞灰量相对较多，且采用激冷+湿法洗涤流程后，黑水中灰分含量较高，不仅如此，采用干煤粉气化技术所产生的固体颗粒的物理化学性质与目前国内采用水煤浆气化装置产生的灰渣特性也有很大不同，主要体现在灰分颗粒直径小，含碳量低等特性上，若要使这些灰分得到充分脱除，势必造成处理水量较大，是其它种类气化装置的数倍甚至数十倍。
使用中国专利CN1104991A公开的一种通过两级或三级闪蒸和闪蒸汽与循环灰水间接换热的热回收方法来处理干粉煤气化工艺的黑水时，大量细小的飞灰易带出，掺杂于水中经过间接换热器，不但易发生结垢，造成换热效率下降，导致闪蒸压力难以控制，而且细灰随黑水不断磨蚀换热器的内部构件，给换热器的寿命造成严重的损害；同时闪蒸器底部出料有堵塞的潜在威胁。经实践表明，许多工厂采用这类技术的灰水处理系统均出现过故障，出水经常浑浊发黑。带来的主要影响是灰水循环回用量减少，新鲜水补充量提高，废水处理系统负荷大增。
若采用另一类中国专利CN2474538Y公开的一种通过将蒸发、排渣、净化水直接加热多过程合为一体的热水塔，如前所述，由于需处理的水量特别大，若该设备用于此类上行发气的干粉煤气化装置含固废水的处理，将造成设备外型巨大，加工、操作及维修较困难；同时该种方式并不能从根本上解决闪蒸气中夹带飞灰的问题；另外由于将蒸发和换热系统等关键部件全部集中于热水塔内，一旦设备某一处出现故障，整个热水塔都要停车检修，给生产线的运行带来不稳定性，这将造成煤气化装置所产含固废水因得不到及时处理而严重影响工业生产。
综上所述，若采用现有类似的干粉气化或水煤浆灰水闪蒸处理技术与装置，会存在一定的技术与设备风险，在生产过程中有影响主装置的安全、稳定运行的不确定性。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、设备投资及运行成本低、闪蒸分离效果好、闪蒸气中不夹带飞灰、换热器无结垢、无腐蚀的煤气化废水废热利用及除尘节水装置。
技术方案包括包括依次连接的减压阀、闪蒸罐以及除尘节水塔，所述闪蒸罐的上段设有喷淋装置，中段设有多层塔板，下段设有与闪蒸罐的黑水进口连通的导流管以及位于导流管周部的分布板，所述分布板上开有导向开孔，所述分布板和导流管的出口端均位于液面以下。
所述除尘节水塔的顶部出口装有换热器。
所述除尘节水塔的中部设有规整填料区，所述除尘节水塔底部的排水口经循环泵与闪蒸罐顶部的循环水进口连通。
所述换热器的上方设有带喷淋装置的喷淋区。
所述减压阀经限流缓冲装置与闪蒸罐连接。
所述闪蒸罐经安全阀与除尘节水塔连接。
本申请人发明人对化工行业产生的煤气化黑水处理工艺进行了仔细研究分析，发现几乎所有的黑水经闪蒸罐闪蒸后的闪蒸气均带有较大量的细小颗粒灰尘，究其原因，是由于传统的闪蒸罐或高温饱和热水塔结构设置及闪蒸气气速较大从根本上决定了闪蒸气中很难不夹带细小颗粒灰尘。本申请通过改进传统的闪蒸罐结构，在液面下设置分布板，同时在分布板上设置导向开孔，配合闪蒸罐上段的喷淋装置，使闪蒸气有效分离可能夹带的细小颗粒灰尘，从而减缓或彻底杜绝了闪蒸气中因可能夹带的细小颗粒灰尘而造成对后续设备的磨蚀与结垢堵塞现象，也能使气体中含有的硫化氢溶入水中，气体中硫化氢的含量。
进一步的，对黑水闪蒸除尘方面，发明人特别选用了闪蒸罐和除尘节水塔配合除尘的方法，利用闪蒸罐对黑水进行闪蒸分离，使闪蒸罐顶分离出的闪蒸气基本不含灰尘。即使闪蒸气夹带极少量灰尘，通过装有规整填料的除尘节水塔也能将经闪蒸罐分离除尘后的闪蒸气中的余量灰尘高效去除，因此最终得到的产品闪蒸气中含尘量极少，提高了产品闪蒸气的品质。这种闪蒸罐和除尘节水塔配合除尘的方法不仅分离及除尘效率高，而且从设备制造体积、制造成本、使用寿命考虑，是最为优化的选择。
另外，发明人将换热器与除尘节水塔合二为一，即将换热器安装于除尘节水塔顶部，增大传热效果，有效减缓换热器的硫化氢腐蚀。利用换热器直接冷却除尘节水塔顶部排出的废气，可使去下游工序中的废气尽可能地少带水，从而达到系统节水的目的。在换热器上方加设一个喷淋区，进一步对由换热器换热后的废气加湿，使废气中含有的微量硫化氢进一步溶解至水中，以免其带入下游工序。
通过在除尘节水塔中部设置规整填料区，以替换传统的塔盘结构，可减小除尘节水塔直径及高度，降低了设备投资和生产成本，特别适用于大型煤气化工艺中的黑水处理。以年产50万吨甲醇项目为例，一般传统塔盘结构的除尘节水塔直径需3400mm，高度约15300mm，若采用规整填料，除尘节水塔直径可减小至约2500mm，高度减小至11300mm，大大节约设备费用及设备占地。
在减压阀后加设限流缓冲装置用于对高压的含固含气黑水进行限流和缓冲控制，有效保障价格昂贵的减压阀使用寿命。
本实用新型结构简单、设备投资和运行成本低，除尘节水效果好（以年处理80万吨煤气化废水规模为例，可节约工艺水2万吨/年），送入下游工序的闪蒸气几乎不含灰尘及硫化氢（灰尘含量<1mg/Nm3，硫化氢含量<0.1ppm），无需作进一步处理，换热器无结垢、无腐蚀，不会因结垢而导致对后续设备的堵塞，亦不会因湿硫化氢而导致对后续设备的腐蚀，进一步降低了生产成本。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
其中：1-限流缓冲装置、2-闪蒸罐、3-导流管、4-分布板、4.1-导向开孔、5-喷淋装置、6-安全阀、7－除尘节水塔、8-规整填料区、9-换热器、10－循环泵、11-塔板、12-减压阀、13-喷淋区、13.1-喷淋装置。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步解释说明：
参照图1，减压阀12经管道依次连接限流缓冲装置1、闪蒸罐2、安全阀6和顶部装有换热器9的除尘节水塔7，所述换热器9的顶部装有带喷淋装置13.1的喷淋区13，其中，所述闪蒸罐的上段设有喷淋装置5，中段设有多层的塔板11，下段设有与闪蒸罐2的黑水进口连通的导流管3以及位于导流管3周部的分布板4，所述分布板4上开有导向开孔4.1，所述分布板4和导流管3的出口端均位于液面以下。所述除尘节水塔7的中部设有规整填料区8，所述除尘节水塔7底部的排水口经循环泵10与闪蒸罐2顶部的循环水进口连通。
工艺过程：
从上游来的高压含灰、含气的高温黑水（简称黑水）经减压阀12减压至0.45MPaG～0.7MPaG后再经限流缓冲装置1进一步限流缓冲后，经闪蒸罐2的黑水进口导流管3通入闪蒸罐2底部液面以下进行闪蒸，导流管3内壁可进行耐磨处理，以防止黑水对壁面的冲刷。黑水及其含有的大部分灰尘下沉由闪蒸罐2底部的出口排出，分离出的含有少量灰尘及液滴的闪蒸气穿过多层的分布板4上的导向开孔4.1上升，穿出液面后再继续上升至多层的塔板11，最后被喷淋装置5喷出的循环工艺水（由循环泵10而来的循环工艺水）加湿除尘后由顶部的闪蒸气出口排出，所述分布板4可提高灰尘与闪蒸气分离，减少灰尘夹带入闪蒸汽中的量，多层的塔板11可进一步分离闪蒸气中的含有灰尘的液滴，喷淋装置5对上升至闪蒸罐2顶部的闪蒸气进一步加湿，湿化闪蒸罐2余下的少量灰尘，将闪蒸汽中可能夹带的细小颗粒灰尘再次进行有效分离，从而减缓或彻底杜绝了闪蒸气中因可能夹带的细小颗粒灰尘而造成对后续设备的磨蚀与结垢堵塞现象，保证排出闪蒸罐2的闪蒸汽的洁净。
从闪蒸罐2中顶部排出的闪蒸气进入除尘节水塔7中与工艺水充分换热，并经规整填料区8进一步脱除闪蒸气中可能夹带的极少量飞灰，洁净的闪蒸气由除尘节水塔7顶部直接进入换热器9的管程与壳程的冷却水进一步换热，冷凝产生的液滴直接下落进入除尘节水塔7并由底部排水口排出，这部分灰水含灰量少，较为纯净，可作为循环工艺水由循环泵10回送入闪蒸罐2的循环工艺水入口由喷淋装置5喷出循环利用，达到节水的目的，多余的灰水可外排。经换热器9换热后的废气上升进入喷淋区13，被喷淋装置13.1喷出的工艺水再次加湿，进一步分离废气中的硫化氢，废气出喷淋区13后进入下游工序。
Claims (6)
1.一种煤气化废水废热利用及除尘节水装置，包括依次连接的减压阀、闪蒸罐以及除尘节水塔，其特征在于，所述闪蒸罐的上段设有喷淋装置，中段设有多层塔板，下段设有与闪蒸罐的黑水进口连通的导流管以及位于导流管周部的分布板，所述分布板上开有导向开孔，所述分布板和导流管的出口端均位于液面以下。
2.如权利要求1所述的煤气化废水废热利用及除尘节水装置，其特征在于，所述除尘节水塔的顶部出口装有换热器。
3.如权利要求2所述的煤气化废水废热利用及除尘节水装置，其特征在于，所述除尘节水塔的中部设有规整填料区，所述除尘节水塔底部的排水口经循环泵与闪蒸罐顶部的循环水进口连通。
4.如权利要求2所述的煤气化废水废热利用及除尘节水装置，其特征在于，所述换热器的上方设有带喷淋装置的喷淋区。
5.如权利要求1-4任一项所述的煤气化废水废热利用及除尘节水装置，其特征在于，所述减压阀经限流缓冲装置与闪蒸罐连接。
6.如权利要求1-4任一项所述的煤气化废水废热利用及除尘节水装置，其特征在于，所述闪蒸罐经安全阀与除尘节水塔连接。
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Granted publication date: 20140326 Termination date: 20150917 |
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