氣化含碳材料產(chǎn)生的黑水的處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及含碳材料的氣化技術(shù)，具體涉及一種氣化含碳材料過程中產(chǎn)生的黑水的處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球能源的緊缺，對(duì)油、煤、半焦、焦炭或者生物質(zhì)等含碳材料進(jìn)行氣化獲取一氧化碳、氫、甲烷等燃?xì)獾募夹g(shù)得到了廣泛地應(yīng)用。氣化工藝中用到的主要設(shè)備為含碳材料氣化裝置，例如氣化爐200。氣化爐200本體主要包括反應(yīng)室210和激冷室220，含碳材料在反應(yīng)室210中部分氧化，產(chǎn)生合成氣和熔渣。合成氣和熔渣會(huì)進(jìn)入激冷室220，在激冷室220通過多個(gè)噴頭，或者激冷環(huán)加下降管，向合成氣噴激冷水，合成氣被激冷水洗滌冷卻，從激冷室排出后可以進(jìn)入諸如文丘里洗滌器或者洗滌塔300這樣的洗滌裝置進(jìn)一步洗滌。洗滌裝置中會(huì)產(chǎn)生部分黑水。激冷室220下部由于洗滌合成氣液會(huì)產(chǎn)生部分黑水。同時(shí)，激冷室220的下部還會(huì)產(chǎn)生灰渣。氣化爐200可設(shè)有排渣裝置240，排渣裝置240也會(huì)產(chǎn)生部分黑水。黑水為合成氣或者灰渣在濕洗過程中排出的高溫高壓含灰洗滌水。
[0003]為了高效地利用能源、減少環(huán)境污染，黑水需要凈化?，F(xiàn)有的一種氣化黑水處理系統(tǒng)為低壓過濾系統(tǒng)。高溫(180?250°C )、高壓(40?65bar)的黑水需要經(jīng)過幾級(jí)閃蒸減溫減壓后降至常壓，然后加入絮凝劑，進(jìn)入沉降槽沉降后的泥漿由真空過濾器過濾后形成濾餅排出。濾清液和沉降槽的上層清液經(jīng)加壓泵再次加壓到氣化壓力(40?65bar)后用于合成氣的激冷。這一流程需要將黑水減溫減壓后再增壓使用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型旨在提供一種黑水處理系統(tǒng)。根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，一種用于氣化含碳材料產(chǎn)生的黑水的處理系統(tǒng)包括:第一過濾器，接收含碳材料氣化過程中產(chǎn)生的黑水，并從黑水中過濾出固含量比黑水提高5至10倍的泥漿；混合式冷卻器，具有至少一個(gè)入口，用于接收第一過濾器濾出的泥漿和一種冷卻液，和使泥漿與冷卻液混合的腔室，在混合式冷卻器的腔室中泥漿與冷卻液混合并被冷卻，形成泥漿-冷卻液混合物；減壓裝置，與所述混合式冷卻器連接，用于將泥漿-冷卻液混合物的壓力降低到預(yù)定范圍；和第二過濾器，與所述減壓裝置連接，用于從泥漿-冷卻液的混合物中分離出濾餅和濾清液。
[0005]根據(jù)本實(shí)用新型的另外一個(gè)實(shí)施方式，該系統(tǒng)還包括:管殼式換熱器，與第二過濾器連接，用于接收第二過濾器分離出的濾清液，并將濾清液冷卻至預(yù)定溫度，形成能夠在混合式冷卻器中冷卻泥楽的冷卻液；和升壓泵，一端與管殼式換熱器連接，另一端與混合式冷卻器連接，用于對(duì)管殼式換熱器(60)冷卻后的濾清液升壓到預(yù)定壓力。
[0006]另外，根據(jù)本實(shí)用新型的另外一個(gè)實(shí)施方式，減壓裝置可以為減壓閥。
【附圖說明】
[0007]圖1為一種用于氣化含碳材料產(chǎn)生的黑水的處理系統(tǒng)的實(shí)施方式；和
[0008]圖2為另外一種用于氣化含碳材料產(chǎn)生的黑水的處理系統(tǒng)的實(shí)施方式。
[0009]圖中各個(gè)部件的名稱和編號(hào)列表:
[0010]氣化爐200，
[0011]反應(yīng)室210，
[0012]激冷室220，
[0013]激冷環(huán)230，
[0014]排渣裝置240，
[0015]洗滌塔300，
[0016]第一過濾器10，
[0017]混合式冷卻器20，
[0018]混合式冷卻器的入口 21，
[0019]第一入口212，第二入口 214，
[0020]混合式冷卻器的腔室22
[0021]減壓裝置40，
[0022]第二過濾器50，
[0023]管殼式換熱器60，和
[0024]升壓泵70
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下舉例對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0026]圖1為一種氣化含碳材料產(chǎn)生的黑水的處理系統(tǒng)的實(shí)施方式。該處理系統(tǒng)處理的黑水為合成氣或者灰渣在濕洗過程中排出的高溫高壓含灰洗滌水。黑水可以來自于氣化爐激冷室220下部由于洗滌合成氣產(chǎn)生的黑水，也可以來自于氣化爐排渣裝置240，或者洗滌塔300以及這樣的合成氣洗滌洗滌裝置，或者還可以來自于這三個(gè)地方之中的任意兩個(gè)地方或這三個(gè)地方或者其他地方。
[0027]該處理系統(tǒng)包括第一過濾器10，其接收氣化工藝流程中產(chǎn)生的黑水，對(duì)黑水進(jìn)行稠化。第一過濾器10可工作在150°C -250°c的高溫，和20-65巴的高壓條件下。其可以是濾布過濾器，該過濾器具有性能穩(wěn)定、耐多次反沖洗的濾布和合理的反沖洗裝置。第一過濾器10可以具有多個(gè)過濾腔，黑水可以進(jìn)入單個(gè)或者重疊的多個(gè)過濾腔。黑水中的含固量通常為0.6?2%。第一過濾器10可以將這樣的高溫高壓黑水過濾為含固量小于0.1%的清液和含固量提高5至10倍(即達(dá)到3?20% )的高溫泥漿(即一種稠液)。并且清液占總流量的90%，而泥楽的流量?jī)H為黑水的10%。
[0028]第一過濾器10過濾出的清液可以循環(huán)利用，例如清夜可以在氣化爐200的激冷室220冷卻洗滌合成氣。高溫泥漿則需要繼續(xù)處理。該處理系統(tǒng)還包括混合式冷卻器20?；旌鲜嚼鋮s器20可以具有一個(gè)入口 21，用于接收冷卻液和第一過濾器10濾出的泥漿。冷卻液可以為常溫水，其可以通過管道輸送至第一過濾器的入口 21中。第一過濾器10過濾后形成的清夜經(jīng)過冷卻后也可以用作這里的冷卻液?；旌鲜嚼鋮s器20還具有腔室22，在腔室22中泥漿與冷卻液混合并被冷卻至預(yù)定溫度范圍，形成泥漿-冷卻液混合物。這里冷卻后的溫度范圍需要根據(jù)實(shí)際情況確定。選擇該溫度范圍的一個(gè)主要考慮因素是使得泥漿-冷卻液混合物在后續(xù)的減壓裝置40內(nèi)不會(huì)發(fā)生閃蒸，即在混合式冷卻器20冷卻后的泥漿-冷卻液混合物的溫度低于后面的減壓裝置40減壓后壓力下水的飽和溫度。這可以通過調(diào)節(jié)泥漿和冷卻液的比例或者冷卻液的溫度來獲得適當(dāng)溫度的的泥漿-冷卻液混合物。
[0029]該處理系統(tǒng)還包括減壓裝置40。減壓裝置40可以通過管道與混合式冷卻器20連接，用于將泥漿-冷卻液混合物的壓力降低到預(yù)定范圍。因?yàn)楦邷氐哪酀{已經(jīng)在混合式冷卻器20中冷卻，泥漿-冷卻液混合物在減壓裝置40不會(huì)發(fā)生閃蒸，因此這里可以使用普通的減壓閥作為減壓裝置，而不用使用價(jià)格高昂的閃蒸閥(閃蒸閥為具有耐磨金屬閥芯或者至少鍍有耐磨金屬閥芯的閥門)。
[0030]同時(shí)，泥漿-冷卻液混合物中的含固量比泥漿中的含固量低很多，這也會(huì)減少對(duì)減壓裝置的磨蝕，延長(zhǎng)其使用壽命。除了減壓閥，減壓裝置40還可以采用鎖斗。氣化領(lǐng)域的技術(shù)人員知曉鎖斗的工作原理和結(jié)構(gòu)，這里不再詳細(xì)說明。
[0031]該過濾系統(tǒng)還包括第二過濾器50，泥漿-冷卻液混合物被冷卻、減壓之后，在第二過濾器50處的溫度和壓力均以較低，因此第二過濾器50可以為常壓或者真空過濾器，例如帶式真空過濾器。該真空過濾器可以通過管道與減壓裝置40連接，從泥漿-冷卻液的混合物中分離出濾餅和濾清液。這里的濾餅中通常含有40% - 60%的水分。另外，第二過濾器50還可以包括一個(gè)設(shè)置在真空過濾器前面的沉降槽，沉降槽先過濾掉一部分灰渣，然后再借助真空過濾器過濾。
[0032]和將黑水減溫減壓后再增壓的多級(jí)閃蒸處理方式相比，上述實(shí)施方式無(wú)需高電耗的加壓泵來加壓，可以使用普通的真空裝置，而不必使用價(jià)格比真空閥高出十倍以上的閃蒸閥；無(wú)需使用大量的絮凝劑即可處理黑水同時(shí)真空裝置的壽命得以延長(zhǎng)。另外，由于采用將泥漿和冷卻液混合的方式冷卻，使得冷卻器不會(huì)出現(xiàn)堵塞的問題。
[0033]圖2為另外一種用于處理氣化含碳材料產(chǎn)生的黑水的系統(tǒng)的實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，混合式冷卻器20可具有兩個(gè)入口，第一入口 212可以通過管道與第一過濾器10連接，接收第一過濾器10濾出的泥漿。第二入口 214接收冷卻液。第一過濾器10過濾后形成的清夜經(jīng)過冷卻后也可以用作這里的冷卻液。為此，該處理系統(tǒng)還包括管殼式換熱器60。其通過管道與第二過濾器50連接，接收第二過濾器50分離出的濾清液，并借助冷媒通過管殼的壁面將濾清液冷卻，需要選擇冷媒的溫度，和冷媒:濾清液的比例，從而確保濾清液被冷卻后的溫度應(yīng)能在使混合式冷卻器20中與泥漿混合后得到的泥漿-冷卻液混合物的溫度在上面所述的溫度范圍內(nèi)。該實(shí)施方式中的處理系統(tǒng)還包括升壓泵70，該升壓泵70的一端與管殼式換熱器60連接，接收冷卻后的濾清液將其升壓到混合式冷卻器20的工作壓力下，升壓泵70的另一端通過管道與混合式冷卻器20連接，將升壓后的冷卻液輸送給混合式冷卻器20。該實(shí)施方式利用處理后的濾清液作為混合式冷卻器20中的冷卻泥漿的冷媒，濾清液可以循環(huán)使用。從而不必為該處理系統(tǒng)引入其它的冷媒。
[0034]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。在具體的實(shí)施過程中可對(duì)根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，以適應(yīng)具體情況的具體需要。因此可以理解，本文所述的本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】只是起示范作用，并不用以限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.氣化含碳材料產(chǎn)生的黑水的處理系統(tǒng)，包括: 第一過濾器(10)，接收含碳材料氣化過程中產(chǎn)生的黑水，并從黑水中過濾出固含量比黑水提高5至10倍的泥漿； 混合式冷卻器(20)，包括: 至少一個(gè)入口(21，212，214)，用于接收第一過濾器(10)濾出的泥漿和一種冷卻液， 和使泥漿與冷卻液混合的腔室(22)，在腔室(22)中泥漿與冷卻液混合并被冷卻，形成泥漿-冷卻液混合物； 減壓裝置(40)，與混合式冷卻器(20)連接，用于將泥漿-冷卻液混合物的壓力降低到預(yù)定范圍；和 第二過濾器(50)，與減壓裝置(40)連接，用于從降壓后的泥漿-冷卻液的混合物中分離出濾餅和濾清液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括: 管殼式換熱器(60)，與第二過濾器(50)連接，用于接收第二過濾器(50)分離出的濾清液，并將濾清液冷卻至預(yù)定溫度，形成能夠在所述混合式冷卻器(20)中冷卻泥漿的冷卻液； 升壓泵(70)，一端與管殼式換熱器(60)連接，另一端與混合式冷卻器(20)連接，用于對(duì)管殼式換熱器(60)冷卻后的濾清液升壓到預(yù)定壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其中減壓裝置(40)為減壓閥。
【專利摘要】一種氣化含碳材料產(chǎn)生的黑水的處理系統(tǒng)，包括：第一過濾器，接收含碳材料氣化過程中產(chǎn)生的黑水，并從黑水中過濾出固含量比黑水提高5至10倍的泥漿；混合式冷卻器，具有接收第一過濾器濾出的泥漿和一種冷卻液的入口，和使泥漿與冷卻液混合的腔室，在混合式冷卻器的腔室中泥漿與冷卻液混合并被冷卻，形成泥漿‐冷卻液混合物；減壓裝置，與所述混合式冷卻器連接，用于將泥漿‐冷卻液混合物的壓力降低到預(yù)定范圍；和第二過濾器，與所述減壓裝置連接，用于從泥漿‐冷卻液的混合物中分離出濾餅和濾清液。上述處理系統(tǒng)無(wú)需高電耗的加壓泵加壓，可以使用普通的真空裝置，而不必使用價(jià)格高昂的閃蒸閥，同時(shí)真空裝置的壽命得以延長(zhǎng)。另外，由于采用將泥漿和冷卻液混合的方式冷卻，使得冷卻器不會(huì)堵塞。
【IPC分類】C02F1-00
【公開號(hào)】CN204298076
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420692477
【發(fā)明人】徐四清, 江寧
【申請(qǐng)人】西門子公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年11月18日