CN209853921U - 一种气化灰水除硬降浊装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于一种气化灰水除硬降浊装置；包括三级闪蒸系统、三级闪蒸系统通过灰水管道与澄清槽相连、澄清槽底部的料浆出口通过出料泵与真空压滤机相连，澄清槽上部的上清液出口通过三通与灰水槽的进口相连，灰水槽的出口通过灰水泵与待用工段相连，三通的第三端通过灰水除硬自清洁单元与灰水槽的进口相连；灰水除硬自清洁单元包括灰水除硬自清洁壳体，灰水除硬自清洁壳体的顶部设有酸性气体排出口以及与三通的第三端相连的灰水进口，灰水除硬自清洁壳体的底部出口与滚筒筛部相连；具有结构简单、设计合理、节能环保、运行费用低、可除去灰水中80％左右的硬度，能够有效增加气化灰水系统稳定运行时间的优点。

Description

一种气化灰水除硬降浊装置

技术领域

本实用新型属于煤化工气化灰水预处理技术领域，具体涉及一种气化灰水除硬降浊装置。

背景技术

水煤浆气化作为提高煤炭利用率最有效的洁净煤技术，是我国近年来所建最多的煤气化工艺装置；水煤浆气化的灰水主要来源于激冷水和洗涤水。气化炉激冷室底部的激冷水和碳洗塔塔底的煤气洗涤水通过黑水管线进入闪蒸系统，逐级通过高压闪蒸罐、低压闪蒸罐、真空闪蒸罐。高温黑水通过闪蒸降温后，浓缩黑水中的灰渣、粉尘，闪蒸后的黑水被送到沉降槽，灰渣、粉尘在沉降槽中絮凝沉降，澄清的灰水通过沉降槽的溢流堰进入灰水槽。灰水槽的灰水通过灰水泵，一路送往脱氧槽，与新鲜水、低温变换冷凝液混合，然后由高压灰水泵送往碳洗塔去洗涤合成气，再由激冷水泵送入文丘里洗涤器及激冷环；一路送往锁斗冲洗水储槽作为锁斗冲洗水；周而复始，循环使用。

水煤浆气化灰水系统的运行稳定与否直接关系着煤气化系统的运行，当煤气化系统出现问题，会影响灰水系统的正常运行，灰水系统结垢也会严重影响煤气化系统的正常运行；灰水系统结垢部位主要有气化炉激冷环、气化炉(碳洗塔)黑水出口管线、碳洗塔塔盘、高压闪蒸罐、蒸发热水塔填料等。

在气化灰水中存在大量的Ca²⁺，Mg²⁺，Si²⁺，Fe²⁺等，当它们达到一定浓度时，会与水中的HCO₃ ^-和CO₃ ^2-结合生成碳酸类沉淀物质进而发生结垢现象，而在生产中CaCO₃结垢最为常见，高温下CaCO₃溶解于水中，水温降低时CaCO₃解析成晶核并不断增大，并附着在管道和设备内壁形成结垢，同时结垢会包裹大量灰分，使垢片形成的速度变得更快，垢片变得更硬，给清理工作造成很大的困难，更为严重的是垢片脱落后会引起管道堵塞，从而严重影响系统正常运行。

业内现有的灰水除硬技术分为两大类，一种是电絮凝三法一体化装置，另一种是采用氢氧化钠/碳酸钠联合投加法，上述两种方法都需要额外向水中添加化学药剂，不仅存在着运行成本增加，并且还增加了水中离子的存在，为污水终端的处理增加了难度。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单、设计合理、节能环保、运行费用低、可除去灰水中80％左右的硬度，能够有效增加气化灰水系统稳定运行时间的一种气化灰水除硬降浊装置。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：包括三级闪蒸系统、三级闪蒸系统通过灰水管道与澄清槽相连、澄清槽底部的料浆出口通过出料泵与真空压滤机相连，所述澄清槽上部的上清液出口通过三通与灰水槽的进口相连，灰水槽的出口通过灰水泵与待用工段相连，所述三通的第三端通过灰水除硬自清洁单元与灰水槽的进口相连；所述灰水除硬自清洁单元包括灰水除硬自清洁壳体，灰水除硬自清洁壳体的顶部设有酸性气体排出口以及与三通的第三端相连的灰水进口，灰水除硬自清洁壳体的底部出口与滚筒筛部相连，所述灰水除硬自清洁壳体的内部设有自清洁翻板除垢装置，清洁翻板除垢装置中部相对应的灰水除硬自清洁壳体上设有酸性气体进口，酸性气体进口通过离心风机和干法脱硫槽与低温甲醇洗尾气管道相连；所述酸性气体排出口与酸性气体总管相连。

优选地，所述滚筒筛部包括滚筒筛壳体，滚筒筛壳体内部设有滚筒筛，筒筛壳体的底部设有分离水出口，分离水出口通过管道与沉渣池相连，筒筛壳体的下侧部设有固体出料口。

优选地，所述清洁翻板除垢装置包括设置在灰水除硬自清洁壳体外侧上部的链轮转动电机，灰水除硬自清洁壳体内上部安装有轴，轴上套装有链轮以及若干个翻板转动凸轮，链轮转动电机的主动轴链轮通过链条与链轮相连；翻版转动凸轮下部相对应的位置上翻板固定框，翻板固定框的内部设有若干个翻板叶片，翻板叶片的前端设有刮板，翻板叶片末端通过翻板叶片转动轴与翻板固定框的内侧活动相连，同一翻板固定框内的翻板叶片的中部通过翻板转动链与相对应的翻板转动凸轮相连。

优选地，所述翻板转动凸轮为4-8个，翻板固定框为4-8个，翻板固定框内的翻板叶片为10-12个，翻板叶片与刮板固定连接，刮板的长度为7-8cm。

优选地，所述翻板叶片与刮板之间的夹角为90°，翻板叶片与刮板均为碳钢材质。

优选地，所述翻板转动链的上下行程为15-25cm。

优选地，所述翻板固定框的顶部和滚筒筛的顶部分别设有喷淋管道，喷淋管道分别与冲洗水箱相连。

优选地，所述待用工段为饱和热水塔循环水进口、灰水换热器和锁斗冲洗水罐。

优选地，所述酸性气体进口上安装有设在灰水除硬自清洁壳体内的气体分布管。

本实用新型针对现有气化灰水硬度高、结垢频繁、易出现设备堵塞、换热器效率下降以及运行成本高的问题，而设置一种气化灰水除硬降浊装置，通过采用通过二氧化碳的方式能够将灰水中的存在的Ca²⁺，Mg²⁺，以碳酸钙的形势沉淀下来，且垢片通过翻板叶片上面的刮板相互作用，自动除去；同时利用甲醇洗尾气塔的废气，减少气体放空对环境的污染，起到以废治废的目的；另外，使通过灰水除硬自清洁单元的灰水与灰水槽灰水混合，防止硬度波动过大对后续工段造成不良影响，具有结构简单、设计合理、节能环保、运行费用低、可除去灰水中80％左右的硬度，能够有效增加气化灰水系统稳定运行时间的优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型清洁翻板除垢装置的结构示意图。

图3为本实用新型链轮转动电机与链轮的位置关系示意图。

图4为本实用新型翻板固定框内部的结构示意图。

图5为本实用新型翻板叶片的结构示意图。

图6为本实用新型采用PLC控制装置自动控制时的控制原理图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部件。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。

如图1、2、3、4、5所示，本实用新型为一种气化灰水除硬降浊装置，包括三级闪蒸系统1、三级闪蒸系统1通过灰水管道与澄清槽2相连、澄清槽2底部的料浆出口通过出料泵16与真空压滤机6相连，所述澄清槽2上部的上清液出口通过三通与灰水槽14的进口相连，灰水槽14的出口通过灰水泵15与待用工段7相连，所述三通的第三端通过灰水除硬自清洁单元与灰水槽14的进口相连；所述灰水除硬自清洁单元包括灰水除硬自清洁壳体3，灰水除硬自清洁壳体3的顶部设有酸性气体排出口11以及与三通的第三端相连的灰水进口8，灰水除硬自清洁壳体3的底部出口与滚筒筛部相连，所述灰水除硬自清洁壳体3的内部设有自清洁翻板除垢装置，清洁翻板除垢装置中部相对应的灰水除硬自清洁壳体3上设有酸性气体进口12，酸性气体进口12通过离心风机5和干法脱硫槽4与低温甲醇洗尾气管道24相连；所述酸性气体排出口11与酸性气体总管33相连。所述滚筒筛部包括滚筒筛壳体25，滚筒筛壳体25内部设有滚筒筛26，筒筛壳体25的底部设有分离水出口27，分离水出口27通过管道与沉渣池17相连，筒筛壳体25的下侧部设有固体出料口28。所述清洁翻板除垢装置包括设置在灰水除硬自清洁壳体3外侧上部的链轮转动电机18，灰水除硬自清洁壳体3内上部安装有轴29，轴上套装有链轮31以及若干个翻板转动凸轮23，链轮转动电机18的主动轴链轮通过链条30与链轮31相连；翻版转动凸轮23下部相对应的位置上翻板固定框22，翻板固定框22的内部设有若干个翻板叶片9，翻板叶片9的前端设有刮板10，翻板叶片9末端通过翻板叶片转动轴21与翻板固定框22的内侧活动相连，同一翻板固定框22内的翻板叶片9的中部通过翻板转动链20与相对应的翻板转动凸轮23相连。所述翻板转动凸轮23为4-8个，翻板固定框22为4-8个，翻板固定框22内的翻板叶片9为10-12个，翻板叶片9与刮板10固定连接，刮板10的长度为7-8cm。所述翻板叶片9与刮板10之间的夹角为90°，翻板叶片9与刮板10均为碳钢材质。所述翻板转动链20的上下行程为15-25cm。所述翻板固定框22的顶部和滚筒筛26的顶部分别设有喷淋管道32，喷淋管道分别与冲洗水箱13相连。所述待用工段7为饱和热水塔循环水进口、灰水换热器和锁斗冲洗水罐。所述酸性气体进口12上安装有设在灰水除硬自清洁壳体3内的气体分布管34。

一种气化灰水除硬降浊装置的工艺方法，包括如下步骤：

步骤一：来至三级闪蒸系统1的灰水通过管路送往澄清槽2，在澄清槽2内通过添加絮凝药剂使大颗粒的灰分沉淀下去，其中灰水在澄清槽2中的停留时间为25-35min；三级闪蒸系统1的灰水温度为：70-80℃；

步骤二：澄清槽2底部的料浆通过料浆出口以及出料泵16进入真空压滤机6中压滤后进行处理；

步骤三：澄清槽2中的灰水通过上清液出口和三通分别进入灰水槽14和灰水除硬自清洁单元，灰水除硬自清洁单元的工作方式为间歇式，故灰水除硬自清洁单元存在不进水的时间，灰水在灰水除硬自清洁单元中的停留时间为50-70min；所述进入灰水槽14中的灰水量占整体灰水量的40-60％，进入灰水除硬自清洁单元中的灰水量占整体灰水量的50-60％；

步骤四：所述由于灰水除硬自清洁装置的工作方式为间歇式，进入灰水除硬自清洁单元中的运行分为两个时序，分别为正常时序以及翻版除垢时序，当正常时序运行48-72h后运行一次翻版除垢时序，当翻版除垢时序运行完毕后继续运行正常时序；正常时序包括进水时序、进气时序、反应时序以及排水时序，翻版除垢时序包括除垢时序和冲洗还原时序；

(一)进水时序为：灰水通过三通进入灰水除硬自清洁单元中，当灰水的液位超过气体分布管34的高度时，启动离心风机5进入进气时序，此时灰水继续进入灰水除硬自清洁单元内，至灰水液位到达翻板固定框22的顶部为止，进水时序时间为35-55min；

(二)进气时序为：来自低温甲醇洗尾气管道24中含有84％-88％的CO₂气体通过干法脱硫槽4、离心风机5和酸性气体进口12进入气体分布管34内，使CO₂气与灰水接触，多余的气体通过酸性气体排出口11进入酸性气体总管33中；所述CO₂气的流量为80-95m³/h，CO₂气的温度为30-40℃，CO₂气的流量与灰水除硬自清洁单元中灰水流量比为1.5-1.7∶3.6-3.7；进气时序时间为35-55min；

(三)反应时序为：所述过量的CO₂气溶解到了灰水中，形成了大量的HCO₃ ^-和CO₃ ^2-，上述阴离子和灰水中存在的Ca²⁺和Mg²⁺结合后在翻板叶片9上结垢和附着；CO₂气进入酸性气体总管33，并在除垢单元停留70-90min后进入排水时序；

(四)排水时序为：当反应时序结束后，通过管道使反应后的灰水进入灰水槽(14)内，排水时的液位需降低至翻板固定框22的底部为止，排水时序为35-45min；

(五)除垢时序为：当正常时序运行48-72h后翻板叶片9上形成一层垢片，启动链轮转动电机18，链轮转动电机18通过链条30带动链轮31旋转，链轮31通过轴29带动若干个翻板转动凸轮23旋转，翻板转动凸轮23旋转的同时带动翻板转动链20做上下往复运动，翻板转动链20运动的同时能够调节翻板叶片9的角度，使刮板10与翻板叶片9的上表面摩擦进行除垢，除垢时序运行时间70-90min；

(六)冲洗还原时序为：当除垢时序结束后，使冲洗水箱13中的水通过喷淋管道32对翻板固定框22的顶部进行冲洗喷淋；冲洗水以及垢片通过灰水除硬自清洁壳体3的底部出口进入滚筒筛部；

步骤五：通过灰水除硬自清洁单元的灰水进入灰水槽14，此时灰水中的总硬度在450-600mg/L，PH为8.0-8.4，从除硬装置出来的硬度偏低灰水需要与未除硬的灰水进行混合，防止硬度过大的波动，混合后通过灰水泵15进入待用工段7中使用；

步骤六：步骤四中所述进入滚筒筛部的冲洗水以及垢片进入滚筒筛26内，将垢片和水分离，分离后的水通过分离水出口27进入沉渣池17中，分离后的垢片通过固体出料口28进入斗车并外运；所述滚筒筛26的筛网密度为1-2.5mm；

步骤七：滚筒筛部运行结束后，冲洗水箱13中的水通过喷淋管道32对滚筒筛26的顶部进行冲洗喷淋，冲洗水通过分离水出口27进入沉渣池17中。

如图6所示，本实用新型中灰水除硬自清洁装置的工作方式为间歇式，灰水除硬自清洁装置的时序可以为人工控制或PLC控制装置35控制；所述澄清槽2上部的上清液出口通过三通与灰水槽14的灰水进口8相连，三通的第三端与灰水进口8之间设有灰水进口阀门36，离心风机5上设有离心风机控制开关37，酸性气体排出口11与酸性气体总管33之间设有酸性气体排出阀门38，灰水除硬自清洁单元与灰水槽14的进口之间设有灰水排出阀门39，链轮转动电机18上设有链轮转动电机控制开关40，冲洗水箱13与喷淋管道32之间设有冲洗水阀门41，所述的冲洗水阀门41可以为总阀门控制两个喷淋管道32喷水，同时也可以为两个分阀门控制相对应的喷淋管道32喷水；需要注意的是上述阀门可以为手动调节阀门，也可以为PLC控制装置控制的自调阀；所述的离心风机控制开关37和链轮转动电机控制开关40可以为手动控制也可以为PLC控制装置35控制；当采用手动控制时，可根据各时序的时间要求手动控制各阀门和各开关，当采用PLC控制装置35控制时，PLC控制装置35的信号输入端与时钟模块19相连，PLC控制装置的信号输出端分别与灰水进口阀门36、离心风机控制开关37、酸性气体排出阀门38、灰水排出阀门39、链轮转动电机控制开关40以及冲洗水阀门41相连；其控制过程以PLC控制装置35控制的方式为例：当进入进水时序时，PLC控制装置控制灰水进口阀门36打开，进水时间一般为35-55min，进水时间结束后，PLC控制装置35控制灰水进口阀门36关闭，在灰水进口阀门36关闭的同时进入进气时序，PLC控制装置35控制离心风机控制开关37打开，进气时序时间为35-55min；进气时序结束后，PLC控制装置35控制离心风机控制开关37关闭，开始反应时序，反应时序的时间为70-90min，当反应时序结束后，进入排水时序，PLC控制装置35控制酸性气体排出阀门38以及灰水排出阀门39打开，酸性气体进入酸性气体总管33中，反应后的灰水进入灰水槽14中，所述排出时序所需时间为35-45min，时序所需的时间长度大于酸性气体的排出时间，当酸性气体排出后关闭酸性气体排出阀门38，当灰水排出后关闭灰水排出阀门39，此时上述正常时序结束；当正常时序运行48-72h后运行一次翻版除垢时序，即当PLC控制装置35控制酸性气体排出阀门38以及灰水排出阀门39关闭后进入除垢时序，PLC控制装置35控制链轮转动电机控制开关40打开，除垢时序运行时间70-90min，当除垢时序运行时间结束后，PLC控制装置35控制链轮转动电机控制开关40关闭，并打开冲洗水阀门41进入冲洗还原时序，当冲洗还原时序结束后，重新开启正常时序即可。本实用新型中所述的链轮转动电机18为正反转电机。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。

Claims (9)

1.一种气化灰水除硬降浊装置，该除硬降浊装置包括三级闪蒸系统(1)、三级闪蒸系统(1)通过灰水管道与澄清槽(2)相连、澄清槽(2)底部的料浆出口通过出料泵(16)与真空压滤机(6)相连，其特征在于：所述澄清槽(2)上部的上清液出口通过三通与灰水槽(14)的进口相连，灰水槽(14)的出口通过灰水泵(15)与待用工段(7)相连，所述三通的第三端通过灰水除硬自清洁单元与灰水槽(14)的进口相连；

所述灰水除硬自清洁单元包括灰水除硬自清洁壳体(3)，灰水除硬自清洁壳体(3)的顶部设有酸性气体排出口(11)以及与三通的第三端相连的灰水进口(8)，灰水除硬自清洁壳体(3)的底部出口与滚筒筛部相连，所述灰水除硬自清洁壳体(3)的内部设有自清洁翻板除垢装置，清洁翻板除垢装置中部相对应的灰水除硬自清洁壳体(3)上设有酸性气体进口(12)，酸性气体进口(12)通过离心风机(5)和干法脱硫槽(4)与低温甲醇洗尾气管道(24)相连；所述酸性气体排出口(11)与酸性气体总管(33)相连。

2.根据权利要求1所述的一种气化灰水除硬降浊装置，其特征在于：所述滚筒筛部包括滚筒筛壳体(25)，滚筒筛壳体(25)内部设有滚筒筛(26)，筒筛壳体(25)的底部设有分离水出口(27)，分离水出口(27)通过管道与沉渣池(17)相连，筒筛壳体(25)的下侧部设有固体出料口(28)。

3.根据权利要求1所述的一种气化灰水除硬降浊装置，其特征在于：所述清洁翻板除垢装置包括设置在灰水除硬自清洁壳体(3)外侧上部的链轮转动电机(18)，灰水除硬自清洁壳体(3)内上部安装有轴(29)，轴上套装有链轮(31)以及若干个翻板转动凸轮(23)，链轮转动电机(18)的主动轴链轮通过链条(30)与链轮(31)相连；

翻板转动凸轮(23)下部相对应的位置上翻板固定框(22)，翻板固定框(22)的内部设有若干个翻板叶片(9)，翻板叶片(9)的前端设有刮板(10)，翻板叶片(9)末端通过翻板叶片转动轴(21)与翻板固定框(22)的内侧活动相连，同一翻板固定框(22)内的翻板叶片(9)的中部通过翻板转动链(20)与相对应的翻板转动凸轮(23)相连。

4.根据权利要求3所述的一种气化灰水除硬降浊装置，其特征在于：所述翻板转动凸轮(23)为4-8个，翻板固定框(22)为4-8个，翻板固定框(22)内的翻板叶片(9)为10-12个，翻板叶片(9)与刮板(10)固定连接，刮板(10)的长度为7-8cm。

5.根据权利要求3所述的一种气化灰水除硬降浊装置，其特征在于：所述翻板叶片(9)与刮板(10)之间的夹角为90°，翻板叶片(9)与刮板(10)均为碳钢材质。

6.根据权利要求3所述的一种气化灰水除硬降浊装置，其特征在于：所述翻板转动链(20)的上下行程为15-25cm。

7.根据权利要求3所述的一种气化灰水除硬降浊装置，其特征在于：所述翻板固定框(22)的顶部和滚筒筛(26)的顶部分别设有喷淋管道(32)，喷淋管道分别与冲洗水箱(13)相连。

8.根据权利要求1所述的一种气化灰水除硬降浊装置，其特征在于：所述待用工段(7)为饱和热水塔循环水进口、灰水换热器和锁斗冲洗水罐。

9.根据权利要求1所述的一种气化灰水除硬降浊装置，其特征在于：所述酸性气体进口(12)上安装有设在灰水除硬自清洁壳体(3)内的气体分布管(34)。