一种处理煤气化灰水的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种处理煤气化灰水的系统和方法，主要解决现有技术中闪蒸工艺设备体积大、土建成本高、能量消耗高的问题，以及在高温高压的工况下处理煤气化灰水过程中固液分离的精度、能源的循环利用等问题。本发明专利技术处理煤气化灰水的系统和方法，采用了混合絮凝、固液分离、间接冷却和循环利用的总体方案。通过将灰水絮凝的预处理方式，降低固液分离难度；随后通过旋液分离器与高压错流过滤器的串联固液分离组合方式，提高固液分离精度；并通过高温高压冷却器与中温高压冷却器的组合冷却方式，减少热量消耗；通过灰水循环设备及气液分离设备完成能源的循环利用。采用本发明专利技术系统和方法处理灰水，可以减少能耗，科学环保，又经济可行。

【技术实现步骤摘要】
一种处理煤气化灰水的系统和方法
本专利技术涉及煤气化
，具体涉及一种处理煤气化灰水的系统和方法。
技术介绍
煤的清洁高效利用一直是能源与环境保护的重大课题，而煤炭转化的主要途径就是煤气化。在新环保法实施以后，追求经济效益的同时，也不能忽视节能和环保，因此如何处理煤气化产生的灰水是煤化工产业的重中之重。目前常见的灰水处理系统大多采用多级闪蒸工艺加沉降工艺，其优点是降温快速、高效，缺点是冲刷和夹带灰渣严重，而且闪蒸罐、沉降池的设备体积大、占地面积大、土建成本高、能量消耗高。与之相比，间接换热冷却工艺有着流程短，设备少，投资少、能耗低的优点，但煤化工企业很少采用换热器间接冷却技术，主要原因是换热器的结垢和堵塞问题。灰水冷却过程中，其携带的灰渣、产生的污垢和析出的盐分会使换热器的管箱和换热管结垢，导致换热管热阻增加，降低换热效率，严重时会造成换热器堵塞，使换热器失效，最终导致系统停车。由此可见，间接换热冷却工艺对灰水固液分离的精度有很高的要求。中国专利公开号为CN106630307A的申请介绍了一种处理煤气化灰水的系统和方法。该系统主要解决了煤气化灰水中的硬度、浊度、悬浮物的问题，彻底解决了煤气化灰水中高硬度带来的系统结垢问题。该专利技术以电化学方法为主要工作原理、通过调节pH值和碱度，使钙、镁离子形成沉淀物质而分离出来。在电场的作用下，将灰水中含有的固体颗粒和新形成的钙镁化合物细微颗粒物得到分离。但该专利还是存在如下缺点：1、该系统采用电化学的方法进行除硬和颗粒物分离，由于电化学方法涉及的电极板和电源装置等，因此很难应用在高温和高压的工况；2、由于该除尘及除硬系统无法在高温高压下工作，因此洗涤塔出来的灰水要逐步降温降压后，经过除尘后，在利用高速泵升压至洗涤塔压力进行回用，增加了设备和动力消耗；3、该装置无法在高温下除尘，因此在降温过程中也无法采用换热器进行换热冷却，从而只能采用闪蒸的办法进行降温和降压，大大增加的设备投资、占地面积和土建成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种处理煤气化灰水的系统和方法，减小占地面积、设备投资，降低能耗，解决固液分离的精度问题，并对资源进行循环利用。为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种处理煤气化灰水的系统，包括依次连通的预处理区、固液分离区、间接冷却区和循环利用区；其中，预处理区用于对灰水进行絮凝，输出混合水；固液分离区用于对所述混合水进行固液分离，输出渗透侧清液；间接冷却区用于对所述渗透侧清液进行间接换热冷却，包括高温高压冷却器和中温高压冷却器；所述高温高压冷却器的进口连通新鲜水进口及固液分离区的渗透侧清液出口，所述高温高压冷却器的出口连通循环利用区；所述中温高压冷却器的进口连通冷却水进口及高温高压冷却器的出口，所述中温高压冷却器的出口连通循环利用区；由固液分离区输出的渗透侧清液流经高温高压冷却器、中温高压冷却器间接换热冷却，输出低温高压水；循环利用区用于对由所述高温高压冷却器和中温高压冷却器得到的水进行循环利用。进一步地，所述预处理区有三个进口，分别为黑水、灰水和絮凝剂进口，黑水和灰水均匀混合后絮凝，输出混合水。进一步地，所述固液分离区包括旋液分离器和高压错流过滤器，所述旋液分离器和所述高压错流过滤器串联连接；旋液分离器的进口连通预处理区的混合水出口，旋液分离器的出口连通高压错流过滤器的进口；由预处理区输出的混合水进入旋液分离器，在旋液分离器内形成高速旋转流场，利用离心力对混合水中的固体微粒进行初步分离，输出溢流清液；高压错流过滤器的进口连通旋液分离器的出口，高压错流过滤器的出口连通间接冷却区，所述溢流清液由旋液分离器进入高压错流过滤器错流过滤，通过分离溢流清液中的固体颗粒，输出渗透侧清液。进一步地，所述旋液分离器包括多个旋流器，各个旋流器采用圆周并联排列；混合水进入旋液分离器后分别进入各个旋流器进口，在各个旋流器中进行旋液分离后汇集，输出溢流清液。进一步地，所述高压错流过滤器由多根管式膜构成，每根管式膜与两端的封头相连接，且管式膜布置有用于截留细灰的微孔；所述溢流清液由旋液分离器进入高压错流过滤器的封头，而后进入各根管式膜，管式膜内水在压差的驱动下透过管式膜的微孔渗出并汇集，输出渗透侧清液。进一步地，所述高温高压冷却器还设置有低压蒸汽出口；所述渗透侧清液与新鲜水间接换热冷却，新鲜水被加热成低压饱和蒸汽，通过所述低压蒸汽出口回收利用。进一步地，所述循环利用区包括气液分离设备和灰水循环设备，所述气液分离设备和所述灰水循环设备并联连接；气液分离设备的进口连通间接冷却区，以引入低温高压水，所述低温高压水由间接冷却区进入气液分离设备，得到低温循环水；灰水循环设备的进口连通间接冷却区，以引入中温高压水，所述中温高压水由间接冷却区进入灰水循环设备，返回到洗涤塔作为洗涤水循环利用。进一步地，所述系统还包括减压设备，所述中温高压冷却器与所述减压设备和所述气液分离设备依次连接。进一步地，所述减压设备为液力透平。同时，本专利技术还提供了一种处理煤气化灰水的方法，包括如下步骤：在预处理区对灰水进行絮凝，输出混合水；在固液分离区利用旋液分离器对混合水中的固体颗粒进行初步分离，随后通过高压错流过滤器进一步过滤固体颗粒，输出渗透侧清液；在间接冷却区利用高温高压冷却器将高温高压的渗透侧清液与新鲜水进行换热冷却，输出中温高压水，随后通过中温高压冷却器将中温高压水与冷却水进一步换热冷却，输出低温高压水；在循环利用区通过灰水循环设备将高温高压冷却器产生的一部分中温高压水返回到洗涤塔作为洗涤水循环使用；通过气液分离设备脱除低温高压水中的酸性气体和不凝气，并得到低温循环水；其中：预处理区、固液分离区、间接冷却区和循环利用区依次连通。进一步地，所述方法还包括，将高温高压的渗透侧清液与新鲜水进行换热冷却过程中产生的低压饱和蒸汽回收利用。进一步地，所述方法还包括，在所述气液分离设备前设置减压设备，将高压低温水进行减压。进一步地，所述在气液分离设备前设置减压设备，将低温高压水进行减压，包括，利用液力透平技术回收低温高压水的压力能。本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供了一种处理煤气化灰水的系统和方法，以高温高压冷却器与中温高压冷却器组合冷却的方式，代替了多级闪蒸工艺，减小了设备体积、占地面积，节省了60％左右的热量消耗；另外，在固液分离前对灰水进行混合絮凝的预处理，使固体颗粒增长到5μm以上，以及通过旋液分离器与高压错流过滤器的串联固液分离组合方式，解决了固液分离的精度问题，使间接换热冷却工艺中换热器的结垢和堵塞问题不复存在；同时，本专利技术的系统和方法还实现了对能源的循环利用，可以提供4Mpa左右的循环动力，提高了能源的价值和利用品味。附图说明图1为本专利技术公开的处理煤气化灰水的工艺流程图图2为本专利技术处理煤气化灰水的系统示意图图3a为旋液分离器的主视图...

【技术保护点】
1.一种处理煤气化灰水的系统，其特征在于，所述系统包括依次连通的预处理区、固液分离区、间接冷却区和循环利用区；其中，/n预处理区用于对灰水进行絮凝，输出混合水；/n固液分离区用于对所述混合水进行固液分离，输出渗透侧清液；/n间接冷却区用于对所述渗透侧清液进行间接换热冷却，包括高温高压冷却器和中温高压冷却器；所述高温高压冷却器的进口连通新鲜水进口及固液分离区的渗透侧清液出口，所述高温高压冷却器的出口连通循环利用区；所述中温高压冷却器的进口连通冷却水进口及高温高压冷却器的出口，所述中温高压冷却器的出口连通循环利用区；由固液分离区输出的渗透侧清液流经高温高压冷却器、中温高压冷却器间接换热冷却，输出低温高压水；/n循环利用区用于对由所述高温高压冷却器和中温高压冷却器得到的水进行循环利用。/n

【技术特征摘要】
1.一种处理煤气化灰水的系统，其特征在于，所述系统包括依次连通的预处理区、固液分离区、间接冷却区和循环利用区；其中，
预处理区用于对灰水进行絮凝，输出混合水；
固液分离区用于对所述混合水进行固液分离，输出渗透侧清液；
间接冷却区用于对所述渗透侧清液进行间接换热冷却，包括高温高压冷却器和中温高压冷却器；所述高温高压冷却器的进口连通新鲜水进口及固液分离区的渗透侧清液出口，所述高温高压冷却器的出口连通循环利用区；所述中温高压冷却器的进口连通冷却水进口及高温高压冷却器的出口，所述中温高压冷却器的出口连通循环利用区；由固液分离区输出的渗透侧清液流经高温高压冷却器、中温高压冷却器间接换热冷却，输出低温高压水；
循环利用区用于对由所述高温高压冷却器和中温高压冷却器得到的水进行循环利用。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预处理区有三个进口，分别为黑水、灰水和絮凝剂进口，黑水和灰水均匀混合后絮凝，输出混合水。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述固液分离区包括旋液分离器和高压错流过滤器，所述旋液分离器和所述高压错流过滤器串联连接；
旋液分离器的进口连通预处理区的混合水出口，旋液分离器的出口连通高压错流过滤器的进口；由预处理区输出的混合水进入旋液分离器，在旋液分离器内形成高速旋转流场，利用离心力对混合水中的固体微粒进行初步分离，输出溢流清液；
高压错流过滤器的进口连通旋液分离器的出口，高压错流过滤器的出口连通间接冷却区，所述溢流清液由旋液分离器进入高压错流过滤器错流过滤，通过分离溢流清液中的细小固体颗粒，输出渗透侧清液。


4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述旋液分离器包括多个旋流器，各个旋流器采用圆周并联排列；
混合水进入旋液分离器后分别进入各个旋流器进口，在各个旋流器中进行旋液分离后汇集，输出溢流清液。


5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述高压错流过滤器由多根管式膜构成，每根管式膜与两端的封头相连接，且管式膜布置有用于截留细灰的微孔；所述溢流清液由旋液分离器进入高压错流过滤器的封头，而后进入各根管式膜，管式膜内水在压差的驱动下透过管式膜的微孔渗出并汇集，输出渗透侧清液。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：林东杰，章刚，霍耿磊，甘晓雁，王守杰，刘春雷，焦子阳，刘颖，马超，卢彦，
申请(专利权)人：航天长征化学工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11