一种煤气化废水废气预处理和综合利用方法
【专利摘要】本发明公开了一种煤气化装置废水废气预处理和综合利用的方法，处理煤气化装置各工段产生的气化废水及废气，并对其进行综合利用。对气化装置不同类别的废水废气进行分类收集和预处理，降低废水的总固体含量和硬度，降低废水NH3?N，使预处理后的废水可以大部分回用，外排的少量废水可以直接进入下游废水处理装置；同时将废气和废水中的有用成分集中回收，制取氨水和硫磺副产品，减少废气外排的同时增加经济效益。经过预处理的气化回用水返回气化系统，可以减缓黑水和灰水系统的管道和设备堵塞，提高换热器换热效果，增加气化装置长周期运行的稳定性。
【专利说明】
-种煤气化废水废气预处理和综合利用方法
技术领域
[0001] 本发明设及煤气化过程Ξ废处理领域，具体为一种煤气化废水废气预处理和综合 利用方法。
【背景技术】
[0002] 水煤浆气化技术自美国德±古公司开发成功W来，W其生产能力强、碳转化率高、 操作方便、运行可靠性高深受国内煤化工企业青睐，在气化煤质可W满足制浆要求的前提 下，是煤化工企业气化技术的最佳选择。由于水煤浆气化技术反应溫度和压力都比较高，原 料煤中的有效成分在气化炉内可W实现完全转化，因此进入煤气水中的杂质W固态渣为 主，含有少量溶解的N也及C〇2,经过沉降分离其中的固态渣后，煤气水即可循环回用，积累的 N也及C〇2等成分通过外排部分煤气水保持系统内N也及C〇2的平衡。运种煤气水的处理方式， 广泛应用于激冷流程的气流床煤气化技术中。
[0003] 然而根据工厂实际运行经验，气化过程中的废气和废水的来源及其中杂质的含量 远比上述理论分析结果要复杂。气化过程产生的废水包括W下几类：
[0004] 气化废水:气化外排废水，含有一定量固形物，溶解有N也及C〇2;
[0005] 沉渣池废水:含有大量粒径0.1皿的固态渣、添加剂等固体颗粒及大量的化2+、Mg2 +、Si2+等离子，固形物含量高，硬度高；
[0006] 变换洗氨废水:变换外排废水，溶解大量的N也及也S和C〇2。
[0007] 气化过程产生的废气包括W下几类：
[000引渣池及锁斗放空气:常压，化为主，含有少量N也及C02;
[0009]真空闪蒸气:常压，也0为主，含有少量N也及C〇2;
[0010]除氧槽尾气:低压，由也S、C〇2等酸性气组成，含有少量畑3;
[00川黑水闪蒸气:低压，主要为水蒸气，含有C0,也，C02,畑3,也S。
[001 ^ 气化废水废气含有大量畑3及酸性气C02，也S等，难W直接外排;Ca2+、Mg2\ Si2+离子 的存在使得废水硬度大，难W回用;N也的存在与累积可能导致锭盐结晶，堵塞管路和设备， 同时易导致外排废水N也含量超标。
【发明内容】
[0013] 本发明的目的是提供一种煤气化废水废气预处理及综合利用方法，对气化装置不 同类别的废水废气进行分类收集和预处理，使预处理后的废水可W大部分回用，可W减缓 黑水和灰水系统的管道和设备堵塞，提高换热器换热效果，增加气化装置长周期运行的稳 定性。
[0014] 本发明的技术方案是:一种煤气化废水废气预处理及综合利用方法，气化装置产 生的废水废气，按照含固废水、含氨废水、低压废气、常压废气分别回收。
[0015] 其特征是:含固废水首先进入废水反应器，与碱液、反应添加剂、絮凝剂反应后，进 入絮凝沉降系统。絮凝沉降系统产生的清液进入清液过滤，过滤后的液体进入汽提装置，絮 凝系统产生的浆液进入浆液过滤，过滤后的滤液返回絮凝沉降，过滤所得固体进入废固回 收。
[0016] 含氨废水直接进入汽提装置。
[0017] 常压废气经过废气加压后送入汽提装置。
[0018] 低压废气直接进入汽提装置。
[0019] 汽提装置处理上述初步处理后的废水分类收集的废气。经过汽提分离出的含硫酸 性气进入硫回收系统副产硫横，富氨气经过冷却吸收生产氨水，分离酸性气和N出后的水大 部分作为气化回用水返回气化装置，少部分外排。
[0020] 废水反应器为揽拌蓋式反应器，设置废水进口、加碱口、加反应剂口及加絮凝剂 口。加碱的目的是，使气化废水中的Ca2+、Mg2+、Si2+在碱性环境下与反应剂生成沉淀。
[0021 ]絮凝沉降系统包括澄清槽、清液槽、清液累及澄清槽底累。
[0022] 澄清槽为锥底开式或闭式容器。澄清槽设置揽拌器及上部溢流口，清液从澄清槽 上部溢流进入清液槽，清液槽中的清液通过清液累送入清液过滤。澄清槽底部浆液通过澄 清槽底累送至浆液过滤，澄清槽揽拌器用于防止澄清槽底累入口管线堵塞。
[0023] 清液过滤采用清液过滤器。一台清液累需设置两台清液过滤器。清液过滤器内填 充4~5层纤维、陶瓷材质的过滤介质，可W过滤粒径O.lwii的悬浮颗粒。过滤后的清液送至 汽提装置。
[0024] 浆液过滤采用浆液过滤器。一台澄清槽底累需设置两台浆液过滤器。过滤后的浆 液送回澄清槽。
[0025] 废水在废水反应器、澄清槽及清液槽之间依靠重力流动。
[0026] 汽提装置包括汽提塔，塔顶冷凝器，塔顶气液分离器，进料换热器，汽提塔底累。汽 提塔为板式塔，经处理的含固废水经进料换热器与塔蓋出料换热后进入汽提塔上部，含氨 废水直接进入汽提塔上部。低压废气溫度较高，作为汽提蒸汽进入塔蓋，与蓋液直接换热。 加压后的常压废气送入汽提塔塔板下部，作为补充吹脱气。汽提塔上部得到的含硫酸性气 送入硫回收工段。汽提塔中部得到的富氨气体，送入冷却吸收。
[0027] 含硫酸性气通过硫回收系统制备硫横副产品。
[00%]冷却吸收包括氨冷却器及吸收器，富氨气体进入氨冷却器降溫后送入吸收器，与 吸收器内的水生成氨水副产品。
[0029] 本发明的主要优点如下：
[0030] (1)通过分类收集处理煤气化装置产生的所有废水及废气，通过废水反应器及絮 凝沉降除去废水中的化2+，Mg2+，Si2+等离子及0.1皿颗粒悬浮物。通过汽提除去废水中溶解 的酸性气及NH3,处理后的废水大部分直接回用至气化系统。
[0031] (2)气化废水及废气中含有的酸性气及N出在汽提装置内依次分离，酸性气及富氨 气体分别进入硫回收和冷却吸收装置，生产硫横及氨水副产品，做到废物的综合利用，并减 少废水废气的外排量。
[0032] (3)气化回用水中的颗粒物、N曲-N含量的降低，可W减缓黑水和灰水系统的管道 和设备堵塞，提高换热器换热效果，增加气化装置长周期运行的稳定性。
【附图说明】
[0033] 图1是本发明的流程框图。
[0034] 图2是本发明流程图。
[0035] 图中，废水反应器(1)，澄清槽(2)，清液槽(3)，清液过滤器(4)，进料换热器(5)，汽 提塔(6)，塔顶气液分离器(7)，浆液过滤器(8)，澄清槽底累(9)，清液累（10)，汽提塔底累 (11)，汽提塔顶冷凝器(12)。
【具体实施方式】
[0036] 图1中，气化装置产生的废水废气，按照含固废水、含氨废水、低压废气、常压废气 分别回收。
[0037] 含固废水首先进入废水反应器1，与碱液、反应添加剂、絮凝剂反应后，进入絮凝沉 降系统。絮凝沉降系统产生的清液进入清液过滤，过滤后的液体进入汽提装置，絮凝系统产 生的浆液进入浆液过滤，过滤后的滤液返回絮凝沉降，过滤所得固体进入废固回收。
[0038] 含氨废水直接进入汽提装置。
[0039] 常压废气经过废气加压后送入汽提装置。
[0040] 低压废气直接进入汽提装置。
[0041] 汽提装置处理经过上述分类收集及初步处理后的废水废气。经过汽提分离出的含 硫酸性气进入硫回收系统副产硫横，富氨气经过冷却吸收生产氨水，分离酸性气和N出后的 水大部分作为气化回用水返回气化装置，少部分外排。
[0042] 气化装置产生的废水废气，按照含固废水、含氨废水、低压废气、常压废气分别回 收，其中，沉渣池废水属于含固废水;气化废水、变换洗氨废水属于含氨废水;黑水闪蒸气和 除氧槽尾气属于低压废气;真空闪蒸气、渣池及锁斗放空气属于常压废气；同类废水废气在 气化装置内混合后进入废水废气预处理装置。
[0043] 含固废水首先进入废水反应器1，与碱液、反应添加剂、絮凝剂反应后，进入澄清槽 2，澄清槽清液溢流进入清液槽3。清液槽内的废水经清液累10加压后进入清液过滤器4过滤 后，进入进料换热器5,预热后的废水进入汽提塔6上部。汽提塔塔顶气体经塔顶冷凝器12冷 却后进入塔顶气液分离器7。塔顶气液分离器7分离的液相作为汽提塔回流液，含硫酸性气 送入硫回收系统生产硫横。汽提塔蓋液经汽提塔底累11加压后，经过进料换热器冷却后，返 回气化装置。汽提塔中部得到的富氨气体，送入冷却吸收。澄清槽底浆液经澄清槽底累9加 压后进入浆液过滤器8，过滤后的浆液返回澄清槽，固体送至废固回收。
[0044] 汽提塔6为板式塔，含氨废水送至汽提塔顶部，低压废气溫度较高，作为汽提蒸汽 进入塔蓋，与蓋液直接换热。加压后的常压废气送入汽提塔塔板下部，作为补充吹脱气。
[0045] 废水反应器1为揽拌蓋式反应器，设置废水进口、加碱口、加反应剂口及加絮凝剂 口。加碱的目的是，使气化废水中的Ca2+、Mg2+、Si2+在碱性环境下与反应剂生成沉淀。
[0046] 澄清槽2为锥底开式容器。澄清槽设置揽拌器及上部溢流口，清液从澄清槽上部溢 流进入清液槽，清液槽中的清液通过清液累10送入清液过滤器4。澄清槽底部浆液通过澄清 槽底累9送至浆液过滤器8，澄清槽揽拌器用于防止澄清槽底累入口管线堵塞。
[0047] 清液过滤器4内填充五层陶瓷材质的过滤介质，可W过滤粒径0.1 wii的悬浮颗粒。 过滤后的清液送至汽提装置。
[0048] 废水在废水反应器1、澄清槽2及清液槽3之间依靠重力流动。
[0049]应用本发明的一个实际案例如下，来自气化过程的废水废气组成及流量见下表：
[(K)加]
'[0053]~~经过本装置处理后回用水中的固态物及N出-N含量大为减少，Ca2+、mg2\Si 2+离子 在本装置中经过沉淀除去，可W减缓黑水和灰水系统的管道和设备堵塞，提高换热器换热 效果，增加气化装置长周期运行的稳定性。废水废气中的氨及也S分别回收作为生产氨水与 硫横等副产品的原料，生产15 % wt氨水1.3wt/a，硫横33化/a,减少废气外排的同时增加经 济效益。
【主权项】
1. 一种煤气化废水废气预处理及综合利用方法，气化装置产生的废水废气，按照含固 废水、含氨废水、低压废气、常压废气分别回收，其特征是： 含固废水首先进入废水反应器，与碱液、反应添加剂、絮凝剂反应后，进入絮凝沉降系 统；絮凝沉降系统产生的清液经过清液过滤，过滤后的清液进入汽提装置，絮凝沉降系统产 生的浆液经过浆液过滤，过滤后的滤液返回絮凝沉降系统，过滤所得固体进行废固回收； 含氨废水直接进入汽提装置;常压废气经过废气加压后送入汽提装置;低压废气直接 进入汽提装置； 经过汽提装置汽提分离出的含硫酸性气进入硫回收系统副产硫磺，富氨气经过冷却吸 收生产氨水，分离酸性气和NH3后的水大部分作为气化回用水返回气化装置，少部分外排。2. 如权利要求1所述的煤气化废水废气预处理及综合利用方法，其特征是含固废水首 先进入废水反应器(1 )，与碱液、反应添加剂、絮凝剂反应后，进入澄清槽(2 )，清液从澄清槽 上部溢流进入清液槽(3)，清液槽内的清液经清液栗（10)加压后进入清液过滤器(4)过滤 后，进入进料换热器(5)，经进料换热器(5)与塔釜出料换热后的废水进入汽提塔上部，汽提 塔塔顶气体经塔顶冷凝器(12)冷却后进入塔顶气液分离器(7)，塔顶气液分离器(7)分离的 液相作为汽提塔回流液，含硫酸性气送入送入硫回收工段，通过硫回收系统制备硫磺副产 品;汽提塔中部得到的富氨气体，进行冷却吸收，生成氨水副产品； 含氨废水直接进入汽提塔上部;低压废气温度较高，作为汽提蒸汽进入塔釜，与釜液直 接换热;加压后的常压废气送入汽提塔塔板下部，作为补充吹脱气;经过汽提装置汽提分离 出的含硫酸性气进入硫回收系统副产硫磺，富氨气经过冷却吸收生产氨水，分离酸性气和 NH3后的水大部分作为气化回用水返回气化装置，少部分外排； 清槽底浆液经澄清槽底栗（9)加压后进入浆液过滤器（8)，过滤后的浆液返回澄清槽 (2)，固体送至废固回收。3. 如权利要求1所述的煤气化废水废气预处理及综合利用方法，其特征是絮凝沉降系 统包括澄清槽(2)、清液槽(3)、清液栗（10)及澄清槽底栗(9)，其中澄清槽(2)为锥底开式或 闭式容器，澄清槽(2)设置搅拌器及上部溢流口，清液从澄清槽上部溢流进入清液槽(3 )，清 液槽(3)中的清液通过清液栗（10)送入清液过滤器(4);澄清槽底部浆液通过澄清槽底栗 (9)送至浆液过滤器(8)，澄清槽搅拌器用于防止澄清槽底栗(9)入口管线堵塞。4. 如权利要求1所述的煤气化废水废气预处理及综合利用方法，其特征是清液过滤采 用清液过滤器(4)，一台清液栗（10)需设置两台清液过滤器(4)，清液过滤器内填充4~5层 纤维、陶瓷材质的过滤介质，可以过滤粒径0. Ιμπι的悬浮颗粒，过滤后的清液送至汽提装置。5. 如权利要求1所述的煤气化废水废气预处理及综合利用方法，其特征是浆液过滤采 用浆液过滤器(8)，一台澄清槽底栗(9)需设置两台浆液过滤器(8)，过滤后的浆液送回澄清 槽⑵。6. 如权利要求1所述的煤气化废水废气预处理及综合利用方法，其特征是汽提装置包 括汽提塔(6)，塔顶冷凝器（12)，塔顶气液分离器(7)，进料换热器(5)，汽提塔底栗（11)，其 中汽提塔(6)为板式塔，过滤后的清液经进料换热器（5)与塔釜出料换热后进入汽提塔上 部，含氨废水直接进入汽提塔上部;低压废气温度较高，作为汽提蒸汽进入塔釜，与釜液直 接换热;加压后的常压废气送入汽提塔塔板下部，作为补充吹脱气;汽提塔上部得到的含硫 酸性气送入硫回收工段，通过硫回收系统制备硫磺副产品;汽提塔中部得到的富氨气体，进 行冷却吸收，生成氨水副产品。7. 如权利要求6所述的煤气化废水废气预处理及综合利用方法，其特征是冷却吸收包 括氨冷却器及吸收器，富氨气体进入氨冷却器降温后送入吸收器，与吸收器内的水生成氨 水副广品。8. 如权利要求1所述的煤气化废水废气预处理及综合利用方法，其特征是废水反应器 (1)是搅拌釜式反应器，设置废水进口、加碱口、加反应剂口及加絮凝剂口，加碱的目的使气 化废水中的Ca 2+、Mg2+、Si2+在碱性环境下与反应剂生成沉淀。
【文档编号】C02F9/04GK105948306SQ201610312693
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】张翔, 黄垒, 姜坤, 刘艳军, 余涛, 闫宁
【申请人】华陆工程科技有限责任公司