专利名称：煤化工气化渣水电化直流反应装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及煤气化渣水处理技术，特别是涉及一种煤化工气化渣水电化直流反应
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背景技术：
渣水处理工序是煤化工气化工艺中的重要环节之一。现有的渣水处理工序通常采用人工添加絮凝剂沉降处理技术，即煤化工气化过程中产生的渣水在经过闪蒸分离冷却后，被送入沉降槽(或称沉降池)以进行沉降分离，且在沉降槽内加入絮凝剂，以加速渣水的固液分离。具体的，从气化炉和碳洗塔排出的渣水的处理工艺包括:来自洗涤煤气的碳洗塔的高温渣水与来自气化炉的高温渣水(约220°C左右)，被送入高压真空闪蒸系统，进行减压闪蒸，以降低渣水的温度，释放不溶性气体并浓缩渣水，经减压闪蒸后的渣水的含固量得到了提高；之后，渣水被送往沉降槽进行澄清，可同时向沉降槽中投放絮凝剂，以加速渣水的絮凝和沉降处理；从沉降槽内溢流出的水可以称为灰水，灰水被收集至灰水罐中，以进行再次利用。发明人在实现本发明过程中发现，在现有的人工投加絮凝剂处理气化渣水工序中，存在如下问题:1、投加絮凝剂絮凝后产出的水的水质较差，管线结垢污堵严重，影响了气化炉工艺的连续生产；2、絮凝剂投加过 量会导致灰水循环系统中离子浓度不断富集升高，增加了后续阻垢工艺的运行费用；3、投加絮凝剂后的渣水需在沉降槽中停留较长时间，从而导致沉降槽的初期建设投资倍增，而产水效率却较低；4、由于絮凝剂通常是人工投放，没有在线监测系统，从而无法根据水质变化自动调整加药计量，现场作业中存在的诸多不确定因素会导致灰水回用水质波动较大；5、由于目前的药剂絮凝产水水质较差，因此，通常需每天大致排污20%的渣水，同时注入20%的新水作为补充,从而存在较大的资源浪费。有鉴于现有的煤化工气化工艺中的渣水处理工序存在的问题，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验以及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的煤化工气化渣水电化直流反应装置，能够克服现有的煤化工气化工艺中的渣水处理工序存在的问题，使其更具有实用性。经过不断的研究设计，并经过反复试作样品及改进，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有的煤化工气化工艺中的渣水处理工序存在的问题，而提供一种煤化工气化渣水电化直流反应装置，所要解决的技术问题包括，提升产水水质标准、提升灰水回用率，消减灰水排污量，延长灰水管路结垢周期，降低初期建设投资，节约人工管理成本，实现全自动化控制运行。本发明的目的以及解决其技术问题可以采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种煤化工气化渣水电化直流反应装置，该装置具有总入口和总出口，且煤化工气化工艺产生的渣水经所述总入口进入所述装置，并由所述总出口流出；所述装置包括:至少一个电化直流反应模块、直流电源模块、至少一个监测模块以及系统控制模块；所述电化直流反应模块与直流电源模块通过电缆连接，且在所述电化直流反应模块的数量为多个时，所述电化直流反应模块之间并联或者串联；所述电化直流反应模块包括:反应箱体以及容置于所述反应箱体内的多套电极板，所述反应箱体上设置有进水口和出水口，所述电极板与所述直流电源模块通过电缆连接；所述直流电源模块还与所述系统控制模块连接，所述直流电源模块用于根据所述系统控制模块的控制，将交流电转换为相应规格的直流电，并为所述电化直流反应模块提供所述相应规格的直流电；所述监测模块，用于监测渣水在流经所述装置过程中的指标参数，并向所述系统控制模块动态反馈其监测到的指标参数；所述系统控制模块，用于根据所述监测模块传输来的指标参数控制所述直流电源模块输出的直流电的规格。较佳的，前述的煤化工气化渣水电化直流反应装置，其中所述监测模块包括:电导率监测单元、水硬度监测单元以及流量监测单元中的至少一个；所述电导率监测单元设置于所述总入口处，所述水硬度监测单元设置于所述总入口和/或总出口处，所述流量监测单元设置于所述电化直流反应模块的出水口处。较佳的，前述的煤化工气化渣水电化直流反应装置，其中所述系统控制模块控制所述直流电源模块输出的直流电的电流在2-100A范围内。较佳的，前述的煤化工气化渣水电化直流反应装置，其中所述系统控制模块通过所述直流电源模块控制所述电化直流反应模块中的各电极板的电极性周期交替变换。较佳的，前述的煤化工气化渣水电化直流反应装置，其中所述电极板的厚度为l-20mmo 较佳的，前述的煤化工气化渣水电化直流反应装置，其中所述电极板包括:实板电极板或者具有开孔且由绝缘密封材料填充开孔的孔板电极板，且所述开孔的直径为5-10mmo较佳的，前述的煤化工气化渣水电化直流反应装置，其中所述电化直流反应模块还包括:排气减压单元，该排气减压单元固定设置于所述反应箱体上。较佳的，前述的煤化工气化渣水电化直流反应装置，其中所述电化直流反应模块还包括:反冲洗喷嘴和反冲洗排污口，且所述反冲洗喷嘴和反冲洗排污口固定设置于所述反应箱体的两个相对面。较佳的，前述的煤化工气化渣水电化直流反应装置，其中所述装置还包括:旋流澄清槽，与所述电化直流反应模块的出水口连通。较佳的，前述的煤化工气化渣水电化直流反应装置，其中所述装置还包括:通讯模块，所述系统控制模块通过所述通讯模块与用户使用的客户端连接，与所述客户端进行信息交互；所述信息交互包括:所述系统控制模块将所述指标参数通过所述通讯模块传输给所述客户端，所述系统控制模块接收客户端传输来的控制信息或者查询信息或者更新信息；所述系统控制模块根据所述控制信息或者查询信息或者软件更新信息进行相应的操作。借由上述技术方案，本发明的煤化工气化渣水电化直流反应装置至少具有下列优点以及有益效果:本发明的电化直流反应模块采用了模块化设计，这样，可以根据实际情况进行模块组装，以灵活应对各种渣水处理量大幅度波动等实际情况；本发明通过利用电化直流反应模块避免了人工加药等人工管理环节，降低了运行费用，并具有安全绿色等特点；本发明通过利用电化直流反应模块数倍提升了产水标准，提高了灰水回用率，并相应消减了灰水排污量，延长了灰水管线结垢周期，为煤化工气化工艺炉连续运行创造了效益；本发明通过在该装置中设置监测模块以及系统控制模块，使本发明的装置可以根据渣水的具体情况采取相应的应对措施，使该装置具有自动应对突发水质变化的能力、以及保持恒定出水处理标准的能力；从而本发明有效提高了渣水处理工序的渣水处理效率和质量，并提高了渣水处理工序的自动化程度。综上所述，本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极技术效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合说明书附图，详细说明如下。
图1为本发明 的煤化工气化渣水电化直流反应装置的示意图。
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的煤化工气化渣水电化直流反应装置的具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。本发明的煤化工气化渣水电化直流反应装置如图1所示。在图1中，该煤化工气化渣水电化直流反应装置具有总入口以及总出口，煤化工气化工艺产生的渣水通过该总入口进入本发明的装置，并在本发明的装置中进行电化直流反应，之后，由总出口流出。本发明的装置主要包括:至少一个电化直流反应模块1、直流电源模块2、至少一个监测模块3以及系统控制模块4 ;其中，电化直流反应模块I与直流电源模块2和监测模块3分别连接，系统控制模块4与直流电源模块2以及监测模块3分别连接。另外，还装置还可以包括:旋流澄清槽5以及通讯模块。由装置的总出口排出的处理后的渣水流入旋流澄清槽5中，且通讯模块与系统控制模块4连接。下面对本发明的装置中的各模块进行说明。
本发明 的装置中通常设置有多个电化直流反应模块1，且电化直流反应模块I之间以并联或者串联的形式连接，例如，所有的电化直流反应模块I均以串联的形式连接，从而形成一个所有电化直流反应模块I顺序串接的电化直流反应系统，即由总入口进入装置的渣水顺序流经所有电化直流反应模块1，并由总出口流出；再例如，所有的电化直流反应模块I均以并联的形式连接，从而由总入口进入装置的渣水被分流为多路，每一路渣水进入一个电化直流反应模块I中，并由该电化直流反应模块I的出水口以及装置的总出口流出；再例如，所有的电化直流反应模块I被分成N组，每组均包括多个电化直流反应模块1，组内的电化直流反应模块I串联，组间并联。当然，电化直流反应模块I也可以采用其他的方式连接，如先串联后并联等，本发明不限制电化直流反应模块I的连接方式。电化直流反应模块I与总入口之间的连接管线上可以设置有阀门(如电子阀门)，该阀门可以由系统控制模块4进行控制。电化直流反应模块I主要包括:反应箱体11以及多套电极板12 ;且该电化直流反应模块I还可以包括:排气减压单元13、反冲洗喷嘴14以及反冲洗排污口 15。反应箱体11形成容置空间，且反应箱体11上设置有电化直流反应模块I的进水口和出水口，进水口和出水口可以设置于反应箱体11的两个相对的面上。电极板12设置于反应箱体11形成的容置空间中，且电极板12与直流电源模块2电连接，电极板12基于直流电源模块2为其提供的电能而形成正极板或者负极板。电极板12的厚度可以在l_20mm范围内；且相邻的两套电极板12之间的距离可以在3-25mm范围内。电极板12可以为实板电极板(即没有开孔的电极板)，也可以为孔板电极板。孔板电极板即先在实板电极板上设置至少一个开孔，之后，利用绝缘密封材料将开孔完全填充，被填充的开孔的两端面与其周围的端面相平，从而形成孔板电极板。电极板12上的各开孔的直径可以在5-10mm范围内。在实际应用中，如果已经设计规定出一套电极板12的有效面积，则通过采用孔板电极板可以在保证有效面积不变的情况下，使电极板12的整体面积增加，从而使电极板12上的水流路径增长，即延长了渣水在电化直流反应模块I中的水力停留反应时间。排气减压单兀13固定设置于反应箱体11上，如固定设置于反应箱体11的顶表面上。排气减压单元13主要用于使电化直流反应模块I内部在电化直流反应下释放的微量气体及时排出，防止密闭气体空间的形成，从而不但可以使电极板12表面的反应区域均匀化，以提高反应效率和电极板12的使用寿命，还可以杜绝装置在运行过程中的安全隐患。反冲洗喷嘴14和反冲洗排污口 15固定设置于反应箱体11的两个相对的端面上，例如，反冲洗喷嘴14与电化直流反应模块I的出水口设置于同一个端面上，而反冲洗排污口 15与电化直流反应模块I的进水口设置于同一个端面上。反冲洗喷嘴14可以在系统控制模块4的控制下定期开启，以喷射出高速水流，该高速水流可以对电极板12表面以及反应箱体11的底表面上的沉积物进行高速冲刷，从而沉积物可以由反冲洗排污口 15从电化直流反应模块I排出。通过反冲洗喷嘴14和反冲洗排污口 15的定期反向冲洗，可以有效提闻电极板12的反应效率。直流电源模块2与电化直流反应模块I (如电极板12)以及系统控制模块4分别连接。
直流电源模块2主要用于在系统控制模块4的控制下，将输入的交流电转换为相应规格的直流电，并为各电化直流反应模块I提供该相应规格的直流电。根据实际需求的不同，直流电源模块2为各电化直流反应模块I提供的直流电可以为高频脉冲直流电，也可以为线性直流电(本发明并不局限于此)。另外，直流电源模块2为不同的电化直流反应模块I提供的直流电的具体规格可以相同，也可以不相同。
直流电源模块2可以在系统控制模块4的控制下，定期改变为电极板12提供的电流方向，以使电极板12的电极性交替变换，从而可以有效防止电极板12的结垢钝化现象。监测模块3与系统控制模块4信号连接。监测模块3主要用于监测流入装置中的渣水的指标参数，并向系统控制模块4输出其监测到的指标参数。监测模块3获得的指标参数可以包括:电导率、水硬度以及流量中的至少一个；也就是说，监测模块3可以包括:电导率监测单元、水硬度监测单元以及流量监测单元中的至少一个。电导率监测单元可以设置于装置的总入口处，以监测进入装置的渣水的电导率。水硬度监测单元可以为一个或者两个，且可以设置于装置的总入口以及总出口处中的至少一处，以获得流入装置的总入口的渣水的水硬度和/或从装置的总出口流出的渣水的水硬度。流量监测单元的数量可以与 电化直流反应模块I的数量相同，可以在每个电化直流反应模块I的出水口处均设置一个流量监测单元，以获得每个电化直流反应模块I的渣水流出量。系统控制模块4与直流电源模块2以及监测模块3分别信号连接。系统控制模块4主要用于接收监测模块3传输来的指标参数，并根据这些指标参数确定出每个电化直流反应模块I对应的直流电规格信息，并向直流电源模块2传输相应的控制命令，以使直流电源模块2可以根据该控制命令为电化直流反应模块I提供相应规格的直流电。系统控制模块4根据其接收到的指标参数控制直流电源模块2输出的直流电的电流应在2-100A范围内。由于系统控制模块4对直流电源模块2的直流电控制可以根据监测模块3的监测结果有针对性的调整，因此，本发明的装置对渣水的处理可以始终获得一个较佳的处理结果；也就是说，通过动态调整控制参数(直流电的规格参数)可以使装置具有自动应对突发水质变化的能力，保持恒定的出水处理标准，并可以为装置的安全运行提供持久保障。旋流澄清槽5与电化直流反应模块I的出水口连通，具体的，从电化直流反应模块I的出水口流出的渣水通过装置的总出口流入旋流澄清槽5中，以进行快速旋流澄清沉淀，清水(也可以称为灰水)可以溢流回用，而底部的沉积浓浆可以在外运后进行单独的压滤处理。旋流澄清槽5与电化直流反应模块I的出水口之间的连接管线上可以设置有阀门(如电子阀门)，该阀门可以由系统控制模块4进行控制。另外，沉积浓浆外排管线中也可以设置有阀门(如电子阀门)，该阀门同样可以由系统控制模块4进行控制。本发明的旋流澄清槽5可以为环形水槽，圆形的内层水槽的底部与圆形的外层水槽连通，从装置的总出口流出的渣水由内层水槽进入旋流澄清槽5，处理后获得的清水(或灰水)由外层水槽流出，且外层水槽的底部可以设置有浓浆排出口。通讯模块与系统控制模块4连接，且该通讯模块可以为无线通讯模块(如远程无线通讯模块等)或者有线通讯模块。通讯模块主要用于本发明的装置与用户使用的客户端之间的信息交互，例如，系统控制模块4可以通过通讯模块接收到客户端传输来的信息(如控制信息或者查询信息或者软件更新信息等)，这样，系统控制模块4可以根据客户端的控制信息或者查询信息或者软件更新信息进行相应的操作，如关闭/开启某个电化直流反应模块I ;再如，控制直流电源模块2向某个电化直流反应模块I输出预定规格的直流电；再如，向客户端返回监测模块3传输来的监测数据或者向客户端返回各电化直流反应模块I的工作状态信息等等；再如，向系统控制模块4传输系统控制模块4当前运行的软件升级版本。本发明不限制客户端与系统控制模块4之间的信息交互过程以及交互的信息的具体内容。 以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明的技术，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围 内。
权利要求
1.一种煤化工气化渣水电化直流反应装置，该装置具有总入口和总出口，且煤化工气化工艺产生的渣水经所述总入口进入所述装置，并由所述总出口流出； 其特征在于，所述装置包括:至少一个电化直流反应模块、直流电源模块、至少一个监测模块以及系统控制模块； 所述电化直流反应模块与直流电源模块通过电缆连接，且在所述电化直流反应模块的数量为多个时，所述电化直流反应模块之间并联或者串联； 所述电化直流反应模块包括:反应箱体以及容置于所述反应箱体内的多套电极板，所述反应箱体上设置有进水口和出水口，所述电极板与所述直流电源模块通过电缆连接； 所述直流电源模块还与所述系统控制模块连接，所述直流电源模块用于根据所述系统控制模块的控制，将交流电转换为相应规格的直流电，并为所述电化直流反应模块提供所述相应规格的直流电； 所述监测模块，用于监测渣水在流经所述装置过程中的指标参数，并向所述系统控制模块动态反馈其监测到的指标参数； 所述系统控制模块，用于根据所述监测模块传输来的指标参数控制所述直流电源模块输出的直流电的规格。
2.如权利要求1所述的煤化工气化渣水电化直流反应装置，其特征在于，所述监测模块包括:电导率监测单元、水硬度监测单元以及流量监测单元中的至少一个；所述电导率监测单元设置于所述总入口处，所述水硬度监测单元设置于所述总入口和/或总出口处，所述流量监测单元设置于所述电化直流反应模块的出水口处。
3.如权利要求1所述的煤化工气化渣水电化直流反应装置，其特征在于，所述系统控制模块控制所述直流电源模块输出的直流电的电流在2-100A范围内。
4.如权利要求1所述的煤化工气化渣水电化直流反应装置，其特征在于，所述系统控制模块通过所述直流电源模块控制所述电化直流反应模块中的各电极板的电极性周期交替变换。
5.如权利要求1所述的煤化工气化渣水电化直流反应装置，其特征在于，所述电极板的厚度为1-20mm。
6.如权利要求1所述的煤化工气化渣水电化直流反应装置，其特征在于，所述电极板包括:实板电极板或者具有开孔且由绝缘密封材料填充开孔的孔板电极板，且所述开孔的直径为5-10mm。
7.如权利要求1所述的煤化工气化渣水电化直流反应装置，其特征在于，所述电化直流反应模块还包括:排气减压单元，该排气减压单元固定设置于所述反应箱体上。
8.如权利要求1所述的煤化工气化渣水电化直流反应装置，其特征在于，所述电化直流反应模块还包括:反冲洗喷嘴和反冲洗排污口，且所述反冲洗喷嘴和反冲洗排污口固定设置于所述反应箱体的两个相对面。
9.如权利要求1至8中任一权利要求所述的煤化工气化渣水电化直流反应装置，其特征在于，所述装置还包括: 旋流澄清槽，与所述电化直流反应模块的出水口连通。
10.如权利要求1至8中任一权利要求所述的煤化工气化渣水电化直流反应装置，其特征在于，所述装置还包括:通讯模块，所述系统控制模块通过所述通讯模块与用户使用的客户端连接，与所述客户端进行信息交互； 所述信息交互包括:所述系统控制模块将所述指标参数通过所述通讯模块传输给所述客户端，所述系统控制模块接收客户端传输来的控制信息或者查询信息或者更新信息；所述系统控制模块根据所述控制信息或者查询信息或者软件更新信息进行相应的操作 。
全文摘要
本发明是关于煤化工气化渣水电化直流反应装置，具有总入口和总出口，包括至少一个电化直流反应模块、直流电源模块、至少一个监测模块和系统控制模块；电化直流反应模块与直流电源模块电连接，电化直流反应模块之间并联或串联；电化直流反应模块包括反应箱体及电极板，反应箱体上设置有进水口和出水口，电极板与直流电源模块电连接；直流电源模块用于根据系统控制模块的控制将交流电转换为相应规格的直流电，并提供给电化直流反应模块；监测模块用于监测流经装置的渣水的指标参数，并向系统控制模块输出；系统控制模块用于根据该指标参数控制直流电源模块输出的直流电的规格。本发明提高了渣水处理工序的渣水处理效率、质量以及自动化处理程度。
文档编号C02F1/46GK103172141SQ20131007301
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月7日 优先权日2013年3月7日
发明者范瑞峰 申请人:范瑞峰