CN207313345U - 气化废水组合处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气化废水组合处理系统，包括初脱系统和精脱系统，初脱系统包含沉降槽、初脱灰水槽、初脱灰水泵、浓缩黑水泵和过滤系统；精脱系统设置在初脱系统后，包含反应器、澄清槽、精脱灰水槽、精脱灰水泵和浓缩灰水泵。当废水的氨氮含量和硬度都很高时，可以在精脱系统后再设置包含精滤器、汽提塔、脱氨灰水泵、精脱灰水加热器和脱氨灰水冷却器的汽提系统。本实用新型根据气化废水水质和系统水平衡工况的不同，优化气化废水的处理装置，实现了气化废水中固体、硬度和氨氮的有效脱除，从而提高了废水利用率，减缓了系统结垢、阻塞和磨损，降低了下游氨氮处理难度和成本。

Description

气化废水组合处理系统

技术领域

本实用新型涉及煤化工领域，特别是涉及从水煤浆气化装置出来的黑水或灰水的处理工艺。

背景技术

迄今为止，气化仍是大规模、高效、清洁利用煤炭等碳氢燃料的最有效方式，也是相关化工工艺的龙头技术。所用燃料包括煤、石油焦、沥青、生物质甚至垃圾等广义碳氢燃料。气流床气化技术，由于生产强度大，环保性强，是煤气化技术中的主流技术。

气流床气化反应，是由煤或其他碳氢化合物通过浆料或气力输送，与氧气在气化炉中发生高温高压的部分氧化反应，生成粗合成气，以及由残碳和原料中的灰分组成的渣。气化装置粗合成气润湿洗涤系统用来降低粗合成气温度和基本脱除粗合成气中所夹带的固体，同时也产生了大量的气化黑水。

目前气流床气化装置的黑水和灰水的处理工艺流程基本相同。气化黑水通过多级闪蒸单元降低温度和脱除溶解气体后，通过絮凝沉降实现初步的固液分离，得到滤饼和灰水。气化灰水一般含有钙镁离子、氨氮、氯离子和甲酸等有害组分，目前的灰水处理流程采用大部分灰水循环使用，小部分灰水排出到下游的废水处理单元的方法，以防止有害物质在灰水中的累积。

目前的气化废水处理系统，如图1所示，主要包括有沉降槽1、初脱灰水槽2、初脱灰水泵4、浓缩黑水泵3和过滤系统5。气化闪蒸来的黑水和絮凝剂进入沉降槽1，经过沉降和澄清，得到基本脱除固体和部分硬度的初脱灰水和浓缩黑水。初脱灰水从沉降槽1顶部溢流进入初脱灰水槽2储存。浓缩黑水从沉降槽1底部出来，用浓缩黑水泵3加压后，送入过滤系统5，得到固体渣和滤液，滤液再返回到沉降槽1入口。来自初脱灰水槽2底部的灰水用初脱灰水泵4加压后，一部分初脱灰水送回气化装置的除氧槽循环利用，另一部分初脱灰水进入废水处理单元。

由于气化原料、气化压力和气化水系统流程都对气流床气化黑水和灰水的排放有很大的影响，因此灰水的组成也有着显著的不同，比如，高灰分和高灰熔点的煤种，灰水中的钙镁离子一般更高；高压气化，灰水中的氨氮含量和COD含量一般更高；利用废水制浆的气化装置，灰水组分更复杂。但现有的气化灰水处理流程没有考虑到灰水组成和系统水平衡可能存在的较大差异，而且气化灰水处理装置和下游的废水处理装置完全独立设置，部分气化装置水循环利用流程不尽合理，因此会造成：灰水系统结垢、阻塞和磨损；灰水利用效率低和新鲜水或脱盐水消耗高；气化热量利用效率不高和循环水消耗量大；下游的废水处理单元的氨氮处理成本高等问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种气化废水组合处理系统，它可以提高气化废水的利用效率，减少系统补水，减缓系统结垢、阻塞和磨损。

为解决上述技术问题，本实用新型的气化废水组合处理系统，包括初脱系统和精脱系统。所述初脱系统包含有沉降槽、初脱灰水槽、初脱灰水泵、浓缩黑水泵和过滤系统。所述沉降槽顶部出口连接初脱灰水槽顶部入口，底部出口连接浓缩黑水泵入口；所述初脱灰水槽底部出口连接初脱灰水泵入口；所述初脱灰水泵出口通往气化装置；所述浓缩黑水泵出口连接过滤系统入口；所述过滤系统的滤液出口连接沉降槽顶部入口，固体渣出口通往界外。所述精脱系统包含有反应器、澄清槽、精脱灰水槽、精脱灰水泵和浓缩灰水泵。所述反应器顶部入口连接初脱灰水泵出口，底部出口连接澄清槽顶部入口；所述澄清槽顶部出口连接精脱灰水槽顶部入口，底部出口连接浓缩灰水泵入口；所述精脱灰水槽底部出口连接精脱灰水泵入口；所述精脱灰水泵出口通往气化装置；所述浓缩灰水泵出口连接初脱系统的过滤系统入口。

较佳的，可以在所述沉降槽内设置反应筒进行絮凝反应，以提高固体和硬度脱除的效果。

较佳的，可以在所述精脱系统的反应器内设置具有快速搅拌功能的搅拌器，以使絮凝反应更充分。

较佳的，当废水中的氨氮含量和硬度都很高时(氨氮含量≥350mg/L，硬度按CaCO₃计≥1500mg/L)，可以在精脱系统后面进一步设置汽提系统。所述汽提系统主要包含有精滤器、汽提塔、脱氨灰水泵、精脱灰水加热器、脱氨灰水冷却器。所述精滤器顶部入口连接精脱灰水泵出口，底部出口连接精脱灰水加热器入口。所述精脱灰水加热器出口连接所述汽提塔中部的灰水入口。所述汽提塔顶部开有气体出口，底部开有灰水出口，与脱氨灰水泵入口连接。所述脱氨灰水泵出口经精脱灰水加热器连接脱氨灰水冷却器。所述脱氨灰水冷却器出口通往气化磨煤单元或下游的废水处理单元或气化装置。

较佳的，可以进一步在所述汽提塔底部连入一个再沸器，将从汽提塔底部出来的脱氨灰水加热后再送回汽提塔内再次进行汽提。加热所需的热源可以使用来自气化闪蒸系统的高压闪蒸汽，也可以另外补充蒸汽。

较佳的，所述汽提系统还可以进一步包含有回流泵、回流罐和空冷器。所述空冷器入口连接所述汽提塔顶部的气体出口，出口连接所述回流罐入口。所述回流罐顶部开有气体出口，富氨气体通过该气体出口排至下游进一步利用；底部开有液体出口，与回流泵入口连接。所述回流泵出口连接所述汽提塔顶部的回流液入口，来自回流罐底部的液体可以通过回流泵回流至汽提塔再次进行汽提。

基于上述气化废水组合处理系统的气化废水组合处理方法，步骤包括：

脱除气化废水中的固体和部分硬度的初脱步骤；所述初脱步骤进一步包括：气化废水经絮凝、沉降、澄清，得到浓缩黑水和脱除了固体和部分硬度的初脱灰水的步骤；浓缩黑水过滤后，滤液合并入气化废水的步骤；初脱灰水一部分送回气化装置循环利用的步骤；

脱除另一部初脱灰水中的硬度的精脱步骤；所述精脱步骤进一步包括：初脱灰水经絮凝、澄清，得到灰水浓缩液和脱除了硬度的精脱灰水的步骤；灰水浓缩液过滤后，滤液合并入气化废水的步骤；精脱灰水一部分送回气化装置循环利用的步骤。

上述初脱步骤中，絮凝反应环境pH值优选为8～10；精脱步骤中，絮凝反应环境pH值优选为11以上，同时进行快速搅拌。

较佳的，当废水中的氨氮含量和硬度都很高时(氨氮含量≥350mg/L，硬度按CaCO₃计≥1500mg/L)，可以在精脱步骤后，再增加一个汽提步骤，脱除另一部分精脱灰水中的悬浮固体和氨氮含量。所述汽提步骤进一步包括：精滤脱除精脱灰水中的悬浮固体的步骤；脱除了悬浮固体的精脱灰水升温后进行氨汽提，得到富氨气体和脱氨灰水的步骤。

较佳的，汽提后所得脱氨灰水一部分送往下游的废水处理单元或气化磨煤单元或气化装置的除氧槽等工艺单元进行循环利用，另一部分加热后再次进行氨汽提。

较佳的，汽提后所得富氨气体，经冷却后，气体送往下游回收利用，液体可以回流并再次进行氨汽提。

本实用新型根据气化装置不同的灰水水质和系统水平衡工况，优化气化废水的处理流程，与现有气化废水处理系统及处理流程相比，本实用新型的废水组合处理系统及其处理方法具有以下优点和有益效果：

1、可以基本脱除干净气化废水中的固体、硬度和氨氮(气化黑水或灰水中的悬浮固体含量可以降到10mg/L以下，硬度脱除90％以上，氨氮含量降低到20mg/L以下)，从而可以使灰水更好地循环利用，提高灰水利用的灵活性和利用效率，减少系统补水的消耗，同时可以有效地减缓气化灰水系统的结垢、阻塞和磨损问题；

2、充分利用了气化高压闪蒸气产生的热量来降低灰水中的氨氮含量，从而提高了气化装置的能量利用效率，同时降低了下游废水处理单元的氨氮处理难度和运行成本。

附图说明

图1是现有的气化废水处理系统及处理流程示意图。

图2是本实用新型实施例的废水组合处理系统及处理流程示意图

图中附图标记说明如下：

1：沉降槽

2：初脱灰水槽

3：浓缩黑水泵

4：初脱灰水泵

5：过滤系统

6：反应筒

7：反应器

8：澄清槽

9：精脱灰水槽

10：浓缩灰水泵

11：精脱灰水泵

12：精滤器

13：汽提塔

14：脱氨灰水泵

15：精脱灰水加热器

16：脱氨灰水冷却器

17：再沸器

18：回流泵

19：回流罐

20：空冷器

具体实施方式

为对本实用新型的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合附图及具体实施例，对本实用新型的技术方案做进一步详细的说明。

本实施例的废水组合处理系统，适合处理氨氮含量和硬度都很高的灰水(氨氮含量≥350mg/L，硬度按CaCO₃计≥1500mg/L)。

该废水组合处理系统包括初脱系统、精脱系统和汽提系统。其中，初脱系统主要包含有沉降槽1、初脱灰水槽2、初脱灰水泵4、浓缩黑水泵3和过滤系统5；精脱系统主要包含有反应器7、澄清槽8、精脱灰水槽9、精脱灰水泵11和浓缩灰水泵10；汽提系统主要包含有精滤器12、汽提塔13、脱氨灰水泵14、精脱灰水加热器15、脱氨灰水冷却器16、再沸器17、回流泵18、回流罐19和空冷器20。

沉降槽1的本体可以根据投资、占地和布置要求，选择不含内件的传统沉降槽，或者含有斜板等内件的新型沉降槽。沉降槽1顶部设置有初脱灰水出口，通过管线连接初脱灰水槽2顶部的初脱灰水入口；沉降槽1底部设置有浓缩黑水出口，通过管线与浓缩黑水泵3的入口连接。沉降槽1的顶部设置有反应筒6，用于调节气化闪蒸黑水的pH值，并进行絮凝反应。反应筒6顶部设置有三个入口，分别用于通黑水、碱和絮凝剂；底部设置有出口。

初脱灰水槽2的顶部设置有初脱灰水入口，通过管线与沉降槽1顶部的初脱灰水出口连接；初脱灰水槽2的底部设置有初脱灰水出口，通过管线与初脱灰水泵4的入口连接。

初脱灰水泵4的出口通过管线分别连接气化装置的除氧槽和精脱系统的反应器7上部侧壁的初脱灰水入口。

过滤系统5顶部设置有浓缩黑水入口和浓缩灰水入口两个入口，浓缩黑水入口通过管线与浓缩黑水泵3的出口连接，浓缩灰水入口通过管线与浓缩灰水泵10的出口连接。过滤系统5底部设置有滤液出口和固体渣出口两个出口，滤液出口通过管线连接反应筒6的黑水入口，固体渣出口通过管线通往系统界外。

精脱系统的反应器7用于调节初脱灰水的pH值，并进行絮凝反应。反应器7顶部设置有初脱灰水入口，通过管线与初脱灰水泵4的出口连接。反应器7底部设置有灰水出口，通过管线连接澄清槽8顶部的灰水入口。该反应器7的内部带有快速搅拌器。

澄清槽8的顶部设置有灰水入口和精脱灰水出口，灰水入口通过管线与反应器7底部的灰水出口连接，精脱灰水出口通过管线与精脱灰水槽9顶部的精脱灰水入口连接。澄清槽8的底部设置有浓缩灰水出口，通过管线与浓缩灰水泵10的入口连接。

精脱灰水槽9的底部设置有精脱灰水出口，通过管线与精脱灰水泵11的入口连接。

精脱灰水泵11的出口通过管线分别连接气化装置和汽提系统的精滤器12的顶部精脱灰水入口。

精滤器12为多级沙滤床，用于脱除精脱灰水中的悬浮固体。精滤器12的顶部设置有精脱灰水入口，通过管线与精脱灰水泵11的出口连接；底部设置有精脱灰水出口，通过管线与精脱灰水加热器15的精脱灰水入口连接。

汽提塔13，根据灰水规格以及所需要得到的富氨气体的规格，可以为一个独立的氨汽提塔，或者多个氨汽提塔的串联。汽提塔13的顶部设置有气体出口，通过管线与空冷器20的入口连接；上部侧壁设置有回流液入口；中部侧壁设置有精脱灰水入口，通过管线与精脱灰水加热器15的精脱灰水出口连接；下部侧壁设置有脱氨灰水入口；底部设置有两个脱氨灰水出口，其中一个脱氨灰水出口通过管线与脱氨灰水泵14的入口连接，另一个脱氨灰水出口通过管线与再沸器17的脱氨灰水入口连接。

精脱灰水加热器15设置有精脱灰水入口、精脱灰水出口、脱氨灰水入口和脱氨灰水出口。分别通过管线连接精滤器12底部的精脱灰水出口、汽提塔13中部侧壁的精脱灰水入口、脱氨灰水泵14的出口、脱氨灰水冷却器16的入口。

脱氨灰水冷却器16的出口分别通过管线通往气化磨煤单元和下游的废水处理单元(或者通往气化装置的除氧槽)。

再沸器17设置有脱氨灰水入口、脱氨灰水出口、闪蒸气入口和闪蒸气出口。脱氨灰水入口通过管线与汽提塔13底部的一个脱氨灰水出口连接。脱氨灰水出口通过管线与汽提塔13下部侧壁的脱氨灰水入口连接。

空冷器20的出口通过管线与回流罐19的顶部入口连接。回流罐19顶部设置有富氨气体出口，底部设置有液体出口，该液体出口通过管线与回流泵18的入口连接。回流泵18的出口通过管线与汽提塔13上部侧壁的回流液入口连接。

应用该废水组合处理系统对气化装置出来的黑水进行处理的工艺流程如下：

首先，气化闪蒸来的黑水和碱以及絮凝剂进入带反应筒6的沉降槽1。在沉降槽1内，碱(对于临时硬度高的灰水优先采用氢氧化钠)将气化闪蒸黑水的pH值调节到8～10，然后经过絮凝反应、沉降和澄清，得到基本脱除固体和部分硬度的初脱灰水和浓缩黑水。初脱灰水溢流进入初脱灰水槽2储存。浓缩黑水用浓缩黑水泵3加压后送入过滤系统5，得到固体渣和滤液，滤液再返回到沉降槽1的反应筒6的入口，固体渣排出界外。来自初脱灰水槽2底部的初脱灰水，用初脱灰水泵8加压后，一部分初脱灰水送入精脱系统，一部分初脱灰水送回气化装置的除氧槽循环利用。

进入精脱系统的初脱灰水和碱以及絮凝剂进入反应器7。在反应器7内，碱将初脱灰水的pH值调节到11以上，然后在搅拌器的快速搅拌下发生絮凝反应后，进入澄清槽8进行澄清，得到基本脱除硬度的精脱灰水和灰水浓缩液。精脱灰水溢流进入精脱灰水槽9储存。灰水浓缩液通过浓缩灰水泵10加压送入过滤系统5，得到固体渣和滤液，滤液返回到沉降槽1的反应筒6的入口，固体渣排出界外。来自精脱灰水槽9底部的精脱灰水，用精脱灰水泵11加压后，一部分精脱灰水进入汽提系统，一部分精脱灰水可以返回气化装置的除氧槽、气化装置或者作为制浆补充水循环利用。

进入汽提系统的精脱灰水，首先由精滤器12顶部精脱灰水入口进入精滤器12，脱除灰水中的悬浮固体后，再进入精脱灰水换热器15换热，升温后的精脱灰水送入汽提塔13的中部进行汽提。精脱灰水中的大部分氨汽提后从汽提塔13顶部离开，经过空冷器20冷却后，流入回流罐19，得到富氨气体，送往下游进一步回收利用。回流罐19底部的液体用回流泵18加压后，送入汽提塔13的顶部作为塔顶回流液。

氨汽提后得到的脱氨灰水，一部分通过脱氨灰水泵14加压后，经精脱灰水加热器15，送入脱氨灰水冷却器16换热冷却。冷却后的脱氨灰水，加酸调节后，得到pH值呈中性的灰水，送入下游的废水处理单元或者回用到气化装置的除氧槽；也可以根据煤浆添加剂pH值调节的需要，将一部分高pH值的灰水送入气化磨煤单元作为制浆废水。氨汽提后得到的另一部分脱氨灰水，送入再沸器17加热后，由汽提塔13下部的脱氨灰水入口再回到汽提塔13内。再沸器17所用热源为气化闪蒸系统来的高压闪蒸汽(或者补充蒸汽)，换热后的高压闪蒸气通过管道排出后作进一步处理。

利用上述废水组合处理系统，可以把气化黑水或灰水中的悬浮固体含量降到10mg/L以下，硬度可以脱除90％以上，氨氮含量可以降低到20mg/L以下。这样，基本脱完固体、硬度和氨氮的灰水可以更好地部分回用，从而一方面提高了灰水和热量的利用效率，减少了闪蒸系统循环水的消耗，另一方面有效地减缓了气化灰水系统的结垢、阻塞和磨损问题，并降低了下游废水处理单元中氨氮处理的难度。

在其他实施例中，根据气化装置的灰水规格和水系统整体情况，可以对上述废水组合处理系统的初脱系统、精脱系统和汽提系统进行取舍。例如，对于氨氮含量低，且硬度也不高的灰水(氨氮含量＜350mg/L，硬度按CaCO₃计＜1500mg/L)，可以只选用初脱系统；对于氨氮含量不高，但是硬度很高的灰水(氨氮含量＜350mg/L，硬度按CaCO₃计≥1500mg/L)，可以选用初脱系统和精脱系统的组合，可以不组合使用汽提系统，此时，从精脱灰水泵11出来的精脱灰水，部分送回气化装置循环利用，部分可以送到下游的废水处理单元。

Claims (9)

1.气化废水组合处理系统，包括初脱系统，所述初脱系统包含有沉降槽、初脱灰水槽、初脱灰水泵、浓缩黑水泵和过滤系统，沉降槽顶部出口连接初脱灰水槽顶部入口，沉降槽底部出口连接浓缩黑水泵入口；初脱灰水槽底部出口连接初脱灰水泵入口；初脱灰水泵出口通往气化装置；浓缩黑水泵出口连接过滤系统入口；过滤系统的滤液出口连接沉降槽顶部入口，固体渣出口通往界外；其特征在于，所述处理系统还包括有精脱系统，所述精脱系统包含有反应器、澄清槽、精脱灰水槽、精脱灰水泵和浓缩灰水泵，所述反应器顶部入口连接初脱灰水泵出口，底部出口连接澄清槽顶部入口；所述澄清槽顶部出口连接精脱灰水槽顶部入口，底部出口连接浓缩灰水泵入口；所述精脱灰水槽底部出口连接精脱灰水泵入口；所述精脱灰水泵出口通往气化装置；所述浓缩灰水泵出口连接初脱系统的过滤系统入口。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述沉降槽带有反应筒。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述反应器内部带有快速搅拌器。

4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述处理系统还包括有汽提系统，所述汽提系统包含有精滤器、汽提塔、脱氨灰水泵、精脱灰水加热器、脱氨灰水冷却器，所述精滤器顶部入口连接精脱灰水泵出口，底部出口连接精脱灰水加热器入口；所述精脱灰水加热器出口连接所述汽提塔中部的灰水入口；所述汽提塔顶部开有气体出口，底部开有灰水出口，与脱氨灰水泵入口连接；脱氨灰水泵出口经精脱灰水加热器连接脱氨灰水冷却器；所述脱氨灰水冷却器出口通往气化磨煤单元或下游的废水处理单元或气化装置。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述精滤器为多级沙滤床。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述汽提塔为一个独立的氨汽提塔，或多个氨汽提塔的串联。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述汽提系统还包含有再沸器，两端分别连接在所述汽提塔底部，所述再沸器的热源包括来自气化闪蒸系统的闪蒸汽。

8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述汽提系统还包含有回流泵、回流罐和空冷器，所述空冷器入口连接所述汽提塔顶部的气体出口，出口连接所述回流罐入口；所述回流罐顶部开有气体出口，底部开有液体出口，与回流泵入口连接；所述回流泵出口连接所述汽提塔顶部的回流液入口。

9.根据权利要求5-7任一项所述的系统，其特征在于，所述汽提系统还包含有回流泵、回流罐和空冷器，所述空冷器入口连接所述汽提塔顶部的气体出口，出口连接所述回流罐入口；所述回流罐顶部开有气体出口，底部开有液体出口，与回流泵入口连接；所述回流泵出口连接所述汽提塔顶部的回流液入口。