CN216764593U - 一种水煤浆气化灰水除硬提氨的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水煤浆气化灰水除硬提氨的系统，包括依次连接的管道混合器、沉降槽、灰水槽、低压灰水泵、1#喷射器、机械加速澄清池、灰水缓冲槽、灰水提升泵、2#喷射器、布袋过滤器，布袋过滤器下部连接热交换器Ⅱ，热交换器Ⅱ还与脱氨塔上部连接，脱氨塔下部设置再沸器，脱氨塔顶部依次与热交换器Ⅳ、尾气吸收塔、氨水泵、热交换器Ⅲ、尾气吸收塔相连接；本实用新型解决了煤气化灰水中的悬浮物、胶体、固体颗粒、氨氮含量及硬度高的问题，回收氨水作为锅炉脱硫脱硝的辅料，节约了生产成本，降低了装置能耗和污水处理的难度。

Description

一种水煤浆气化灰水除硬提氨的系统

技术领域

本实用新型属于煤化工技术领域，具体涉及一种水煤浆气化灰水除硬提氨的系统。

背景技术

煤是我国的主体能源，一次能源消费结构中煤占 60％左右。大力发展洁净煤技术，进一步提高煤清洁高效利用水平，对于促进能源与环境协调发展，满足国民经济快速稳定发展需要，具有极其重要的战略意义。煤气化作为提高煤利用率最有效的洁净煤技术，具有龙头地位，可广泛应用于燃料煤气的生产、工业窑炉用气和城市煤气制造，最常规的应用途径是用于合成气制造，也可作为合成氨、合成甲醇和合成液体燃料的原料。煤气化工艺同时副产蒸汽、焦油、灰渣、废水等副产品。

水煤浆气化灰水主要来源于激冷水和洗涤水，含有较高的悬浮物、胶体、固体颗粒、硬度、COD、氨氮等物质，而且pH值高、温度较高，一般在85℃左右，灰水使用过程中，会使污染物逐渐浓缩，最终导致系统堵塞严重，影响系统的稳定运行。即使加入大量药剂，也不能彻底解决系统结垢问题，运行成本高，系统排污量大，药剂损失量大，污水处理难度高，系统热量损失严重。因此，寻求如何降低水煤浆气化灰水中的悬浮物、胶体、固体颗粒、硬度、COD、pH、氨氮等物质是本实用新型需要解决的技术问题。

中国专利CN 109734233 A公开了一种气化灰水除硬降浊装置及工艺方法，采用通过二氧化碳的方式将灰水中存在的Ca²⁺,Mg²⁺以碳酸钙的形式沉淀下来，且垢片通过翻板叶片上面的刮板相互作用，自动除去，进而除去灰水中80%左右的硬度。但该工艺方法所述的灰水除硬自清洁装置的工作方式为间歇式，正常时序运行48-72h后必须运行一次翻板除垢时序，否则自清洁装置就会因为结垢太多而影响系统的稳定运行，且该工艺方法未对氨水进行回收，造成了浪费。

中国专利CN 110171857 A公开了一种含氨水煤浆气化灰水处理方法，此工艺是把水煤浆气化所有灰水加压送至蒸发塔，然后再经过汽提塔提氨处理，此工艺存在流程复杂、设备数量多、没有除硬，存在系统容易结构，处理后灰水硬度高等缺点。

中国专利CN 112573603 A公开了一种煤气化装置除氨系统，所述系统是把真空闪蒸冷凝器的冷凝液、除氧器放空气冷凝器的冷凝液、闪蒸真空泵冷凝液、变换工况洗氨塔的冷凝液等，这些冷凝液回收除氧器放空气热量后，再利用高压闪蒸蒸汽和热水塔放空气热量在除氨装置的汽提塔上提氨，此工艺没有对气化灰水中的浮物、胶体、固体颗粒硬度和碱度进行处理，这些物质对系统的设备管道容易造成结构堵塞，污水处理困难，回收利用范围小。

中国专利CN 212450860 U公开了一种气化灰水除硬系统，所述系统包括依次连通的沉降槽、新灰水罐、若干并联运行的多介质过滤器、若干并联运行的纳米填料吸附器、附属解析单元、灰水回收罐。该实用新型工艺简单，流程短，设备少，但该实用新型采用特种纳米填料吸附技术和特种膜耦合技术来实现高温下吸附水中硬度的目标，生产成本较高。

发明内容

本实用新型针对现有的水煤浆气化灰水处理过程中存在的问题，提供一种能有效降低灰水悬浮物、胶体、固体颗粒、硬度、氨氮，废水回收利用率高，生产成本低，装置能耗和污水处理的难度小的水煤浆气化灰水除硬提氨的系统。

本实用新型解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

本实用新型所述的一种水煤浆气化灰水除硬提氨的系统，包括依次连接的管道混合器、沉降槽、灰水槽、低压灰水泵、1#喷射器、机械加速澄清池、灰水缓冲槽、灰水提升泵、2#喷射器、布袋过滤器，布袋过滤器下部连接热交换器Ⅱ，热交换器Ⅱ还与脱氨塔上部连接；

所述脱氨塔下部设置再沸器，所述脱氨塔顶部与热交换器Ⅳ连接，热交换器Ⅳ与尾气吸收塔中下部连接，所述尾气吸收塔下部设置氨水泵，氨水泵与热交换器Ⅲ连接，热交换器Ⅲ与尾气吸收塔中上部连接，所述尾气吸收塔顶部与放空气洗涤塔中下部连接，所述放空气洗涤塔下部依次连接放空气洗涤罐、放空气洗涤泵，放空气洗涤泵通过两条管线分别连接尾气吸收塔上部和放空气洗涤塔中上部，所述尾气吸收塔下部还设置了氨水回流泵与脱氨塔上部连接；

所述脱氨塔下部还设置了出水泵，出水泵通过两条管线分别连接脱氨塔下部和热交换器Ⅱ，热交换器Ⅱ还依次与文丘里混合器、缓冲罐、增压泵、热交换器Ⅰ连接，所述缓冲罐上部还通过管线连接洗涤分离器，洗涤分离器下部与沉降槽上部相连接；

所述出水泵还通过管线连接了酸洗装置，所述酸洗装置包括依次连接的酸配制槽、酸给料泵、酸洗罐、酸洗循环泵；

所述沉降槽下部通过管线连接给料泵；

所述脱氨塔由上下两部分组成，上部分为填料塔，下部分为板式塔；

所述热交换器Ⅰ、热交换器Ⅲ、热交换器Ⅳ是板式热交换器，热交换器Ⅱ是列管式热交换器。

本实用新型所述的水煤浆气化灰水除硬提氨的系统，其有益效果在于：

（1）本实用新型所述的水煤浆气化灰水除硬提氨的系统，有效脱除了灰水中悬浮物、胶体、固体颗粒及重金属离子，降低了氨氮含量，灰水的硬度可降低到10mg/L-30mg/L，大大降低了污水处理的难度。

（2）本实用新型所述的水煤浆气化灰水除硬提氨的系统，处理后的灰水可用于气化系统中作为系统补水，或输送至煤浆制备工段作为煤浆制备用水及冲洗水，还可以作为真空带式过滤机冲洗水、压滤机冲洗水、捞渣机冲洗水，灰水利用率高，可利用范围大。

（3）本实用新型所述的水煤浆气化灰水除硬提氨的系统，从灰水中提纯回收后的氨水可作为锅炉烟气脱硫脱硝工段的辅料，降低了生产成本。

（4）本实用新型所述的水煤浆气化灰水除硬提氨的系统，采用低温甲醇洗尾气脱硫工段产生的二氧化碳调节灰水pH值，废气循环利用，减少了二氧化碳的排放，环保，节能，且降低了生产成本。

附图说明

图1为本实用新型的工艺流程图。

图中：A为酸洗装置、a为药剂Ⅰ、b为碳酸钠溶液、c为氢氧化钠溶液、d为药剂Ⅱ、e为药剂Ⅲ、f为二氧化碳、g是喷淋水、h为脱盐水、1为给料泵、2为管道混合器、3为沉降槽、4为灰水槽、5为低压灰水泵、6为1#喷射器、7为机械加速澄清池、8为灰水缓冲槽、9为灰水提升泵、10为2#喷射器、11为布袋过滤器、12为热交换器Ⅰ、13为增压泵、14为缓冲罐、15为文丘里混合器、16为热交换器Ⅱ、17为洗涤分离器、18为酸配制槽、19为酸给料泵、20为酸洗罐、21为酸洗循环泵、22为出水泵、23为脱氨塔、24为再沸器、25为氨水回流泵、26为尾气吸收塔、27为氨水泵、28为热交换器Ⅲ、29为放空气洗涤塔、30为放空气洗涤罐、31为放空气洗涤泵、32为热交换器Ⅳ。

具体实施方式

参照附图1中，本实施例包括依次连接的管道混合器2、沉降槽3、灰水槽4、低压灰水泵5、1#喷射器6、机械加速澄清池7、灰水缓冲槽8、灰水提升泵9、2#喷射器10、布袋过滤器11，布袋过滤器11下部连接热交换器Ⅱ16，热交换器Ⅱ16还与脱氨塔23上部连接；

所述脱氨塔23下部设置再沸器24，所述脱氨塔23顶部与热交换器Ⅳ32连接，热交换器Ⅳ32与尾气吸收塔26中下部连接，所述尾气吸收塔26下部设置氨水泵27，氨水泵27与热交换器Ⅲ28连接，热交换器Ⅲ28与尾气吸收塔26中上部连接，所述尾气吸收塔26顶部与放空气洗涤塔29中下部连接，所述放空气洗涤塔29下部依次连接放空气洗涤罐30、放空气洗涤泵31，放空气洗涤泵31通过两条管线分别连接尾气吸收塔26上部和放空气洗涤塔29中上部，所述尾气吸收塔26下部还设置了氨水回流泵25与脱氨塔23上部连接；

所述脱氨塔23下部还设置了出水泵22，出水泵22通过两条管线分别连接脱氨塔23下部和热交换器Ⅱ16，热交换器Ⅱ16还依次与文丘里混合器15、缓冲罐14、增压泵13、热交换器Ⅰ12连接，所述缓冲罐14上部还通过管线连接洗涤分离器17，洗涤分离器17下部与沉降槽3上部相连接；

所述出水泵22还通过管线连接了酸洗装置A，所述酸洗装置A包括依次连接的酸配制槽18、酸给料泵19、酸洗罐20、酸洗循环泵21；

所述沉降槽3下部通过管线连接给料泵1。

另一实施例不同之处在于，所述脱氨塔23由上下两部分组成，上部分为填料塔，下部分为板式塔；

另一实施例不同之处在于，所述热交换器Ⅰ12、热交换器Ⅲ28、热交换器Ⅳ32是板式热交换器，热交换器Ⅱ16是列管式热交换器。

以下为本实用新型的工艺流程及原理：

①来自渣水系统的黑水首先进入管道混合器，与加入到管道混合器的药剂Ⅰ混合，经折流后进入沉降槽，除去黑水中的悬浮物、胶体、固体颗粒，沉降槽中的上清液溢流至灰水槽，灰水的硬度被降低到100-400mg/L，浊度≤50NTU，氨氮含量600-1400 mg/L，沉降槽底部的料浆通过给料泵送至细渣脱水装置进行脱水；

②灰水槽中的灰水经低压灰水泵提压至0.6-0.9MPa后进入1#喷射器，与加入到1#喷射器的浓度为20%-32%的氢氧化钠溶液和浓度为12%-18%的碳酸钠溶液混合,灰水的pH值被调节至10-12后进入机械加速澄清池，同时向机械加速澄清池中加入药剂Ⅱ、药剂Ⅲ，灰水中的重金属离子与20%-32%的氢氧化钠溶液和12%-18%碳酸钠溶液迅速反应生成不溶于水的絮状沉淀，除去灰水中的重金属、降低灰水的硬度后，机械加速澄清池中的上清液溢流至灰水缓冲槽，灰水硬度被降低到10-30mg/L，浊度≤20NTU。机械加速澄清池底部的料浆送至细渣脱水装置进行脱水；

③灰水缓冲槽中的灰水经灰水提升泵提压至0.3-0.5MPa后进入2#喷射器，在2#喷射器中加入20%-32%氢氧化钠溶液，调节灰水的pH值至11-13后进入布袋过滤器，除去杂质后的灰水经热交换器Ⅱ回收热量后进入脱氨塔中上部，在脱氨塔中经塔板传质传热后进入脱氨塔塔釜，塔釜的灰水经再沸器加热至105-110℃后形成含氨蒸汽从脱氨塔塔顶流出，塔釜的灰水氨氮含量降低到≤10mg/L由出水泵经热交换器Ⅱ回收热量后将温度调节至60-75℃送至文丘里混合器，与二氧化碳在文丘里混合器中混合，调节灰水的pH值至中性后进入缓冲罐；缓冲罐中产生的不凝气进入洗涤分离器，与喷淋水逆流接触洗涤后排放至大气中，洗涤分离器底部的洗涤液返回到沉降槽；缓冲罐中的灰水经增压泵一部分送至污水处理，一部分经热交换器Ⅰ降温后送至气化系统中循环利用；

④从脱氨塔塔顶流出的含氨蒸汽经热交换器Ⅳ冷凝后进入尾气吸收塔，经氨水泵与热交换器Ⅲ后返回到尾气吸收塔，当氨水浓度达到20%-25%后，从热交换器Ⅲ出口的管道送至锅炉，作为锅炉脱硫脱硝的辅料；尾气吸收塔塔顶的含微量氨不凝气进入放空气洗涤塔下段，与放空气洗涤塔中上部进入的脱盐水逆流接触后从放空气洗涤塔塔顶排出，吸收了不凝气中微量氨的洗涤液进入放空气洗涤罐，经放空气洗涤泵一部分送至放空气洗涤塔中上段循环吸收，一部分送至尾气吸收塔上段吸收氨气；

⑤当步骤①至④所述的系统连续正常运行6-9个月时需进行酸洗，在酸配制槽中配制浓度6-8%柠檬酸，通过酸给料泵输送至酸洗罐，再通过酸洗循环泵提压后送至出水泵出口管线，对所有灰水管线和设备进行循环清洗，清洗时间为8-16h。

另一实施例不同之处在于，其药剂Ⅰ为聚丙烯酰胺，添加率为3-5ppm/Nm³；药剂Ⅱ为聚丙烯酰胺，添加率为2-3ppm/Nm³；药剂Ⅲ为聚合氯化铝，添加率为20-50ppm/Nm³。

另一实施例不同之处在于，其步骤③中经热交换器Ⅰ降温后的灰水可用于气化系统中作为系统补水，或输送至煤浆制备工段作为煤浆制备用水及冲洗水，还可以作为真空带式过滤机冲洗水、压滤机冲洗水、捞渣机冲洗水。

另一实施例不同之处在于，所述水煤浆灰水除硬提氨系统除适用于来自渣水系统的黑水之外，还适用于水煤浆气化过程中其他氨氮含量高的工业水，如真空冷凝器的冷凝液、除氧器蒸汽冷凝器的冷凝液、闪蒸真空泵冷凝液、过滤机滤液、细渣脱水滤液、粗渣脱水滤液、煤气变换工段洗氨塔或分离器的冷凝液等。

另一实施例不同之处在于，采用低温甲醇洗尾气脱硫工段产生的二氧化碳调节脱氨后的灰水的pH值，也可选用药剂调节灰水的pH值，不用缓冲罐、增压泵及洗涤分离器。

本实用新型中所涉及的百分比含量均为质量百分比。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种水煤浆气化灰水除硬提氨的系统，其特征在于：包括依次连接的管道混合器、沉降槽、灰水槽、低压灰水泵、1#喷射器、机械加速澄清池、灰水缓冲槽、灰水提升泵、2#喷射器、布袋过滤器，布袋过滤器下部连接热交换器Ⅱ，热交换器Ⅱ还与脱氨塔上部连接；

所述脱氨塔下部设置再沸器，所述脱氨塔顶部与热交换器Ⅳ连接，热交换器Ⅳ与尾气吸收塔中下部连接，所述尾气吸收塔下部设置氨水泵，氨水泵与热交换器Ⅲ连接，热交换器Ⅲ与尾气吸收塔中上部连接，所述尾气吸收塔顶部与放空气洗涤塔中下部连接，所述放空气洗涤塔下部依次连接放空气洗涤罐、放空气洗涤泵，放空气洗涤泵通过两条管线分别连接尾气吸收塔上部和放空气洗涤塔中上部，所述尾气吸收塔下部还设置了氨水回流泵与脱氨塔上部连接；

所述脱氨塔下部还设置了出水泵，出水泵通过两条管线分别连接脱氨塔下部和热交换器Ⅱ，热交换器Ⅱ还依次与文丘里混合器、缓冲罐、增压泵、热交换器Ⅰ连接，所述缓冲罐上部还通过管线连接洗涤分离器，洗涤分离器下部与沉降槽上部相连接；

所述出水泵还通过管线连接了酸洗装置，所述酸洗装置包括依次连接的酸配制槽、酸给料泵、酸洗罐、酸洗循环泵；

所述沉降槽下部通过管线连接给料泵。

2.根据权利要求1所述的水煤浆气化灰水除硬提氨的系统，其特征在于： 所述脱氨塔由上下两部分组成，上部分为填料塔，下部分为板式塔。

3.根据权利要求1所述的水煤浆气化灰水除硬提氨的系统，其特征在于： 所述热交换器Ⅰ、热交换器Ⅲ、热交换器Ⅳ是板式热交换器，热交换器Ⅱ是列管式热交换器。

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