CN206767842U - 一种气流床煤气化炉黑水处理及煤气能量回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气流床煤气化炉黑水处理及煤气能量回收系统。由煤气化炉、旋液除尘器、液固膜过滤器、板框过滤机、脱盐膜、降温换热器、旋风除尘器、气固膜过滤器、废热锅炉、气液分离器以及气液换热器和连接管路组成。煤气化炉黑水排出管路连接液固膜过滤器，除煤水管路连接煤气化炉，煤气化炉高温煤气排出管路连接气固膜过滤器，气固膜过滤器连接废热锅炉，废热锅炉高品位蒸气送入回收管路。用于简化黑水处理过程，有效回收了煤气中的高品位热能，达到节能降耗、清洁生产的目的。

Description

一种气流床煤气化炉黑水处理及煤气能量回收系统

技术领域

本实用新型涉及一种煤气能量回收系统，具体涉及一种气流床煤气化炉黑水处理及煤气能量回收系统，属于煤气化节能降耗技术领域。

背景技术

煤气化炉使用时会排出一定量的黑水，是带有一定压力的水和煤灰等物质的混合物，需经过多级降温降压处理，处理过程复杂。此外煤气化炉中排出的煤气一般要经过激冷喷水除灰，然后送入废热锅炉产生水蒸气，这样的操作虽然能在除灰的同时回收煤气中所含的热量，但激冷喷水除灰会降低煤气所含能量的品位，只能产生0.5～0.7MPa的低压水蒸气，从经济角度来说，并未有效回收煤气中所含的热量，且在激冷喷水除灰过程中会产生大量废水，增加环保压力和处理费用。因此，无论是从经济还是清洁生产方面考虑，煤气化炉黑水处理过程和激冷水系统并没有实现真正意义上的节能降耗，寻求更为清洁环保且经济效益良好的新装备及工艺是十分必要的。中国专利200610012755.9公开了一种煤气洗涤降温工艺，该工艺将气化炉中所得的高温煤气依次经过洗涤塔和降温塔，最终获得理想的煤气成品，洗涤水经处理后大部分回到系统重复利用，剩余一小部分外排。中国专利CN101768474B公开了一种气流床高温煤气余热回收工艺，该工艺将气化炉产生的高温煤气经水激冷气激冷降温、过滤除尘，一部分进废热锅炉进行热回收之后，与剩余部分高温煤气混合，进入下一工段。上述两种工艺均在一定程度上降低了洗涤水的用量，但对于黑水的处理问题并未提出相关的解决方案，且该工艺仍是采用水激冷对高温煤气进行处理，煤气中高品位热也没有进行有效回收，造成了能源浪费。鉴于此，开发一种新型的煤气化炉黑水处理及煤气能量回收系统显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种气流床煤气化炉黑水处理及煤气能量回收系统，该系统利用膜分离器对煤气化炉中排出的黑水和煤气进行处理，将黑水中的水和煤气中的高品位热进行回收再利用，最终达到节能降耗、清洁生产的目的。

本实用新型解决其技术问题采取的技术方案如下：一种气流床煤气化炉黑水处理及煤气能量回收系统，由煤气化炉1、旋液除尘器2、液固膜过滤器3、脱盐膜4、板框过滤机5、一级增压泵6、降温换热器7、气液换热器8、气液分离器9、废热锅炉10、气固膜过滤器11、旋风除尘器12、二级增压泵13组成。该系统组成中，煤气化炉1右侧底端的黑水出口14通过管路与旋液除尘器2上侧部切向进口相连，旋液除尘器2顶部的出水口通过管路与液固膜过滤器3中部的进料口相连，旋液除尘器2底部出口与液固膜过滤器3底部出口通过管路同时与板框过滤机5左侧的进口相连，液固膜过滤器3顶部的出水口通过管路分别与降温换热器7的进口和二级增压泵13的进口相连，二级增压泵13的出口通过管路与煤气化炉1下侧部的洗涤水进口15相连，降温换热器7的出口与脱盐膜4的进口相连，脱盐膜4下部的产水口通过管路与废热锅炉10中部的进水口相连，脱盐膜4左侧出口连接高盐浓水F的 排出管路。板框过滤机5右侧的出水口通过管路与一级增压泵6的进口相连，一级增压泵6的出口通过管路与气液换热器8的管程进口相连，气液换热器8管程出口通过管路与二级增压泵13的进口相连，板框过滤机5下部的出口通过管路连接煤泥E排出管路。煤气化炉1右侧上部的煤气出口16通过管路与旋风除尘器12上部的切向进气口相连，旋风除尘器12顶部的出气口通过管路与气固膜过滤器11中部的进气口相连，旋风除尘器12底部出口和气固膜过滤器11底部出口通过管路连接煤灰H的排出管路。气固膜过滤器11顶部的出口通过管路与废热锅炉10中部的壳程进口相连，废热锅炉10下部的壳程出口通过管路与气液分离器9中部的进口相连，气液分离器9顶部的出气口分两路，一路通过管路连接部分热煤气C的排出管路，另一路通过管路与气液换热器8的壳程进口相连。气液换热器8的壳程出口与冷煤气D的排出管路连接。气液分离器9底部的出液口通过管路与二级增压泵13的进口相连，外补脱盐水B的流入管路与废热锅炉10中部的进水口连接，废热锅炉10顶部的蒸气出口与蒸气A的排出管路连接。煤气化炉1的底部出口连接煤渣G的排出管路。

所述的液固膜过滤器3可以是陶瓷膜过滤器、金属膜过滤器或烧结金属丝网过滤器，其中陶瓷膜的过滤精度为0.1～1.2μm，金属膜的过滤精度为0.1～50μm，烧结金属丝网的过滤精度为3～50μm；气固膜过滤器为金属膜过滤器，其中金属膜的过滤精度为0.1～50μm。

所述的液固膜过滤方式是错流过滤或穿流过滤中的一种，气固膜过滤器采用是穿流过滤。

所述的脱盐膜4为电渗析膜或者高压反渗透膜。

所述的降温换热器7和气液换热器8均可以是热管换热器、板式换热器、螺旋折流板换热器、折流杆式换热器、空心环管壳式换热器、纵流管束换热器、整体翅片式换热器中的一种。

本实用新型取得的有益效果如下：

该系统用于对煤气化炉中排出的黑水进行处理，并将所得的液态水作为洗涤水送回到煤气化炉中继续使用，在一定程度上使黑水得到了有效利用，也省去了多级降温降压的处理过程，简化了黑水的处理过程。利用旋风除尘器和气固膜过滤器可以在保证出煤气温度基本不变的情况下除去煤气中所含的煤灰，且该过程不需补加水也不产生废水，实现了节能降耗的目的。经气固膜过滤器处理后的煤气直接进入废热锅炉，可以产生较高品位的水蒸气，合理利用了煤气中所含有的高品位热。

附图说明

图1是本实用新型的管路连接示意图。

图中标号含义如下：

1、煤气化炉 2、旋液除尘器 3、液固膜过滤器 4、脱盐膜 5、板框过滤机 6、一级增压泵 7、降温换热器 8、气液换热器 9、气液分离器 10、废热锅炉 11、气固膜过滤器 12、旋风除尘器 13、 二级增压泵 14、煤气化炉黑水出口 15、煤气化炉洗涤水进口 16、煤气化炉煤气出口

A、蒸气 B、外补脱盐水 C、热煤气 D、冷煤气 E、煤泥 F、高盐浓水 G、煤渣 H、煤灰。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

实施例1

如图1 所示，一种气流床煤气化炉黑水处理及煤气能量回收系统，由煤气化炉1、旋液除尘器2、液固膜过滤器3、脱盐膜4、板框过滤机5、一级增压泵6、降温换热器7、气液换热器8、气液分离器9、废热锅炉10、气固膜过滤器11、旋风除尘器12、二级增压泵13组成。该系统组成中，煤气化炉1右侧底端的黑水出口14通过管路与旋液除尘器2上侧部切向进口相连，旋液除尘器2顶部的出水口通过管路与液固膜过滤器3中部的进料口相连，旋液除尘器2底部出口与液固膜过滤器3底部出口通过管路同时与板框过滤机5左侧的进口相连，液固膜过滤器3顶部的出水口通过管路分别与降温换热器7的进口和二级增压泵13的进口相连，二级增压泵13的出口通过管路与煤气化炉1下侧部的洗涤水进口15相连，降温换热器7的出口与脱盐膜4的进口相连，脱盐膜4下部的产水口通过管路与废热锅炉10中部的进水口相连，脱盐膜4左侧出口连接高盐浓水F的 排出管路。板框过滤机5右侧的出水口通过管路与一级增压泵6的进口相连，一级增压泵6的出口通过管路与气液换热器8的管程进口相连，气液换热器8管程出口通过管路与二级增压泵13的进口相连，板框过滤机5下部的出口通过管路连接煤泥E排出管路。煤气化炉1右侧上部的煤气出口16通过管路与旋风除尘器12上部的切向进气口相连，旋风除尘器12顶部的出气口通过管路与气固膜过滤器11中部的进气口相连，旋风除尘器12底部出口和气固膜过滤器11底部出口通过管路连接煤灰H的排出管路。气固膜过滤器11顶部的出口通过管路与废热锅炉10中部的壳程进口相连，废热锅炉10下部的壳程出口通过管路与气液分离器9中部的进口相连，气液分离器9顶部的出气口分两路，一路通过管路连接部分热煤气C的排出管路，另一路通过管路与气液换热器8的壳程进口相连。气液换热器8的壳程出口与冷煤气D的排出管路连接。气液分离器9底部的出液口通过管路与二级增压泵13的进口相连，外补脱盐水B的流入管路与废热锅炉10中部的进水口连接，废热锅炉10顶部的蒸气出口与蒸气A的排出管路连接。煤气化炉1的底部出口连接煤渣G的排出管路。

本实用新型的工作原理是这样的：

a、黑水的处理

从煤气化炉1排出的煤质量分数0.8～2%的黑水经旋液除尘器2进行初步固液分离预处理，得到煤质量分数≤0.5%的黑色水和煤浆，煤质量分数≤0.5%的黑色水进入过滤精度为1.2μm的陶瓷膜过滤器3进行分离得到含盐水和膜浓液；所得旋液除尘器的煤浆和陶瓷膜过滤器的膜浓液混合后进入板框过滤机5压成煤泥E，同时得到煤含量低于300ppm的除尘水；经陶瓷膜过滤后的部分含盐水经板式换热器7降温后经脱盐膜4脱盐后得到脱盐水，脱盐膜4排出的高盐浓水F进行收集；

b、煤气的处理

从煤气化炉1排出的高温煤气（干煤气流量为30000～40000Nm³，水蒸气流量为14t～19t，温度为260℃，灰尘10g/Nm³）经旋风除尘器12进行预处理，得到灰尘含量低于1g/Nm³的一次除尘煤气和煤灰H，灰尘含量低于1g/Nm³的一次除尘煤气经过滤精度为10μm的金属膜过滤器11除灰后得到灰尘含量低于50mg/Nm³的二次除尘煤气和煤灰H；经旋风除尘器12底部排出的煤灰H与从金属膜过滤器11排出的煤灰H一起收集；

c、热利用

步骤a得到的脱盐水与外补脱盐水B一起进入废热锅炉10的管程，步骤b中温度为260℃的从金属膜过滤器11排出的灰尘含量低于50mg/Nm³的二次除尘煤气进入废热锅炉10的壳程，在废热锅炉10中，除尘煤气和脱盐水进行换热，脱盐水经换热后转化为7.3t、0.5Mpa、152℃的高温蒸气A；260℃的除尘煤气降温后进入气液分离器9进行气液分离得到液态水和热煤气C，部分热煤气C进行收集，另一部分热煤气C进入折流杆式换热器8的壳程；步骤a中从板框过滤机5得到的煤含量低于300ppm的除尘水经一级增压泵6输送至折流杆式换热器8的管程，在折流杆式换热器8中，另一部分热煤气C与煤含量低于300ppm的除尘水进行换热，煤含量低于300ppm的除尘水经换热后与从气液分离器9底部排出的液态水和步骤a中从陶瓷膜过滤器3排出的另一部分含盐水一起作为洗涤水经二级增压泵13送回至煤气化炉1中继续使用，另一部分热煤气C经气液换热器8降温后得到冷煤气D进行收集；

实施例2

实施例2与实施例1不同之处为：液固膜过滤器3为金属膜过滤器，金属膜的过滤精度为8μm；脱盐膜 4为高压反渗透膜；7为螺旋折流板换热器；8为空心环管壳式换热器。

实施例3

实施例3与实施例1不同之处为：液固膜过滤器3为烧结金属丝网过滤器，烧结金属丝网的过滤精度为10μm；脱盐膜4为高压反渗透膜；7为折流杆式换热器；8为板式换热器。

Claims (4)

1.一种气流床煤气化炉黑水处理及煤气能量回收系统，其特征在于由煤气化炉（1）、旋液除尘器（2）、液固膜过滤器（3）、脱盐膜（4）、板框过滤机（5）、一级增压泵（6）、降温换热器（7）、气液换热器（8）、气液分离器（9）、废热锅炉（10）、气固膜过滤器（11）、旋风除尘器（12）、二级增压泵（13）以及以及连接管路组成，其中，煤气化炉（1）右侧底端的黑水出口（14）通过管路与旋液除尘器（2）上侧部切向进口相连，旋液除尘器（2）顶部的出水口通过管路与液固膜过滤器（3）中部的进料口相连，旋液除尘器（2）底部出口与液固膜过滤器（3）底部出口通过管路同时与板框过滤机（5）左侧的进口相连，液固膜过滤器（3）顶部的出水口通过管路分别与降温换热器（7）的进口和二级增压泵（13）的进口相连，二级增压泵（13）的出口通过管路与煤气化炉（1）下侧部的洗涤水进口（15）相连，降温换热器（7）的出口与脱盐膜（4）的进口相连，脱盐膜（4）下部的产水口通过管路与废热锅炉（10）中部的进水口相连，脱盐膜（4）左侧出口连接高盐浓水（F）的排出管路，板框过滤机（5）右侧的出水口通过管路与一级增压泵（6）的进口相连，一级增压泵（6）的出口通过管路与气液换热器（8）的管程进口相连，气液换热器（8）管程出口通过管路与二级增压泵（13）的进口相连，板框过滤机（5）下部的出口通过管路连接煤泥（E）排出管路，煤气化炉（1）右侧上部的煤气出口（16）通过管路与旋风除尘器（12）上部的切向进气口相连，旋风除尘器（12）顶部的出气口通过管路与气固膜过滤器（11）中部的进气口相连，旋风除尘器（12）底部出口和气固膜过滤器（11）底部出口通过管路连接煤灰（H）的排出管路，气固膜过滤器（11）顶部的出口通过管路与废热锅炉（10）中部的壳程进口相连，废热锅炉（10）下部的壳程出口通过管路与气液分离器（9）中部的进口相连，气液分离器（9）顶部的出气口分两路，一路通过管路连接部分热煤气（C）的排出管路，另一路通过管路与气液换热器（8）的壳程进口相连，气液换热器（8）的壳程出口与冷煤气（D）的排出管路连接，气液分离器（9）底部的出液口通过管路与二级增压泵（13）的进口相连，外补脱盐水（B）的流入管路与废热锅炉（10）中部的进水口连接，废热锅炉（10）顶部的蒸气出口与蒸气（A）的排出管路连接，煤气化炉（1）的底部出口连接煤渣（G）的排出管路。

2.根据权利要求1所述的回收系统，其特征在于所说的液固膜过滤器是陶瓷膜过滤器、金属膜过滤器或者烧结金属丝网中的一种，其中，陶瓷膜的过滤精度为0.1～1.2μm，金属膜的过滤精度为0.1～50μm，烧结金属丝网的过滤精度为3～50μm；

气固膜过滤器是金属膜过滤器，其中，金属膜的过滤精度为0.1～50μm。

3.根据权利要求1所述的回收系统，其特征在于所说的脱盐膜是电渗析膜或者高压反渗透膜。

4.根据权利要求1所述的回收系统，其特征在于所说的降温换热器和气液换热器均为热管换热器、板式换热器、螺旋折流板换热器、折流杆式换热器、空心环管壳式换热器、纵流管束换热器、整体翅片式换热器中的一种。