粉煤氣化過程中渣水處理裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種粉煤氣流床煤氣化過程中渣水處理裝置及方法，裝置包括斜板斜管沉淀池和旋流沉砂池，斜板斜管沉淀池的入口與進水管相連，出口與出水堰相連，出水堰與旋流沉砂池的進水渠相連，旋流沉砂池的出水渠與出水管連通；旋流沉砂池底部設(shè)有葉輪；旋流沉砂池底部中心下方設(shè)有集砂斗，旋流沉砂池與砂水分離器相連，葉輪在驅(qū)動電機的作用下旋轉(zhuǎn)。方法包括：對渣水進行高壓閃蒸和真空閃蒸；送入斜板斜管沉淀池中進行沉砂處理；送入旋流沉砂池進行沉砂處理；清液經(jīng)過出水管流向灰水槽。本發(fā)明能夠大幅提高污染物的去除率并減少水力停留時間。
【專利說明】粉煤氣化過程中渣水處理裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及渣水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種粉煤氣化過程中渣水處理裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在國內(nèi)煤氣化工藝主要分為水煤漿氣化和干粉煤氣化兩種，分別以德士古爐和氫化爐等為代表。兩種工藝在渣水處理方面的現(xiàn)有技術(shù)基本相同，故以德士古技術(shù)中的渣水處理技術(shù)做【背景技術(shù)】介紹。德士古氣化渣水系統(tǒng)包括黑水處理與灰水循環(huán)。黑水為氣化爐、洗滌塔或水洗塔、熱水塔去閃蒸裝置的水。灰水為黑水澄清處理后的清水。渣水系統(tǒng)運行得正常與否，直接影響到整個系統(tǒng)能否長期安全穩(wěn)定運行。
[0003]國內(nèi)擁有十多套德士古水煤漿加壓氣化裝置，其渣水處理技術(shù)也是大同小異:從氣化爐和碳洗塔排出的高溫黑水減壓后進入高壓閃蒸器，閃蒸出大部分溶解的合成氣，高壓閃蒸器閃蒸出的高壓氣體經(jīng)過灰水加熱器回收熱量之后，通過氣液分離器分離冷凝液，然后進入變換工段汽提塔。含塵液體再經(jīng)低壓閃蒸器閃蒸出的低壓氣體溫度約120°C，直接送至洗滌塔給料槽作脫氧熱源。再經(jīng)過真空閃蒸，真空閃蒸出的氣體，經(jīng)真空閃蒸冷凝器冷凝后由蒸汽噴射泵及真空泵抽出進入分離器，氣體放空，冷凝水可作為系統(tǒng)水。渣水被濃縮后進入澄清槽,水中加入絮凝劑使其加速沉淀。澄清槽上部清水溢流至灰水槽，由灰水泵送至洗滌塔給料槽，少量灰水排往廢水處理系統(tǒng)。澄清槽底部的細(xì)渣漿經(jīng)泵抽出送往過濾機給料槽，由過濾機給料泵加壓后送至真空過濾機脫水，渣餅由汽車運出廠外。
[0004]上述方法中在使用兩道閃蒸處理去除渣水中溶解的CO、CO2和NH3等氣體后，采用單純重力沉降方式去除渣水中的固體。此種重力沉降方式沉降速率受固體顆粒物理性質(zhì)的影響，通常沉降速率較小。同時，固體顆粒的去除率也相對較低。為了提高處理率，必須加入大量的絮凝劑，造成處理成本增加。雖然煤氣化處理過程中對系統(tǒng)冷卻水等回用水的水質(zhì)要求并不非常嚴(yán)格，但仍有必要對水處理，特別是固體顆粒去除等步驟所采用的技術(shù)進行改進，以達(dá)到提高渣水中污染物(主要為固體顆粒)去除率，加快沉降去除速率，并盡可能降低成本的目的。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)在經(jīng)過閃蒸后主要使用澄清槽進行單純重力沉降實現(xiàn)固液分離，其主要缺陷在于此種重力沉降方式受渣水物理性質(zhì)及渣水中固體顆粒的性狀影響較大，特別是小顆粒物質(zhì)在水中容易形成懸浮層，導(dǎo)致去除率較低，固液分離效果不理想，從而影響之后的灰水回用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種粉煤氣化過程中渣水處理裝置及方法，能夠大幅提高污染物的去除率并減少水力停留時間。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種粉煤氣化過程中渣水處理裝置，包括斜板斜管沉淀池和旋流沉砂池，所述斜板斜管沉淀池的入口與進水管相連，出口與出水堰相連，所述出水堰與所述旋流沉砂池的進水渠相連，所述旋流沉砂池的出水渠與出水管連通；所述旋流沉砂池底部設(shè)有葉輪；所述旋流沉砂池底部中心下方設(shè)有集砂斗，所述旋流沉砂池還與砂水分離器相連，所述葉輪在驅(qū)動電機的作用下旋轉(zhuǎn)。
[0008]所述斜板斜管沉淀池中的斜板斜管以傾角45°飛0°安裝。
[0009]所述斜板斜管沉淀池中的斜管的管徑為25-35mm,長度不小于50cm。
[0010]所述進水渠的坡度為0.02-0.08。
[0011]所述進水渠的坡度為0.042-0.064。
[0012]所述進水渠以所述旋流沉砂池切線方向與旋流沉砂池相連。
[0013]所述驅(qū)動電機設(shè)置在所述旋流沉砂池的上方。
[0014]所述驅(qū)動電機的輸出軸上還設(shè)有減速器。
[0015]所述砂水分離器通過管道與排砂泵相連。
[0016]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:還提供一種粉煤氣化過程中渣水處理方法，包括以下步驟:
[0017](I)對渣水進行高壓閃蒸和真空閃蒸；
[0018](2)通過進水管將經(jīng)過兩級閃蒸的渣水送入斜板斜管沉淀池中進行沉砂處理；
[0019](3)斜板斜管沉淀池的上層清液經(jīng)出水堰進入旋流沉砂池的進水渠，水流經(jīng)過進水渠切向流入旋流沉砂池，水流在旋流沉砂池中形成渦流，水中的砂粒在離心力作用下貼向池壁，并沿池壁下落到池底的集砂斗中；
[0020](4)旋流沉砂池中的上層清液沿著出水渠流至出水管流向灰水槽。
[0021 ] 所述步驟(2 )中水流向上流經(jīng)斜板斜管,流速8_14mm/s。
[0022]所述步驟(3)中水流在旋流沉砂池中形成渦流時在旋流沉砂池內(nèi)旋轉(zhuǎn)兩圈，停留I分鐘。
[0023]有益效果
[0024]由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果:
[0025]本發(fā)明采用斜板斜管沉淀系統(tǒng)，可增加沉淀面積，縮短沉降距離，從而提高顆粒的去除率，斜板斜管內(nèi)的再凝聚，促進絮粒的進一步加大，從而提高沉降速率，并且創(chuàng)造了層流條件，從而提高了沉淀速率。采用旋流沉砂池使得結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，設(shè)備投資少，并且結(jié)構(gòu)合理，維修率低，能耗小，運行管理和維護方便；而且旋流沉沙設(shè)備的耐腐蝕性強，使用壽命長，其工藝布置靈活方便，易于配套組合，適應(yīng)工程不同時期分段建設(shè)需要。
[0026]本發(fā)明的旋流沉砂池螺旋槳驅(qū)動只需很小馬力的電機，池頂安裝的渦輪泵和脫水裝置，只是在排砂過程才運行，每天只需近I小時，與傳統(tǒng)沉砂池比較，可節(jié)省能源約94%。旋流沉砂池僅使用了葉輪，沒有水下軸承，沒有易受磨損或堵塞的部件在水下運行。旋流沉砂池的驅(qū)動裝置、潤滑點和軸承均在池頂水面以上，便于維護。累積的砂粒由頂部安裝且無水下運動部件的泵提升，唯一的維護是進行不太頻繁的電機潤滑?？傊粌H需要維護的設(shè)備少，而且基本上沒有受磨損部件，從長遠(yuǎn)運行來看，其維護費用是很少的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)俯視示意圖；[0028]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0030]本發(fā)明的實施方式涉及一種粉煤氣化過程中渣水處理裝置，如圖1和圖2所示，包括斜板斜管沉淀池2和旋流沉砂池4，所述斜板斜管沉淀池2的入口與進水管I相連，出口與出水堰3相連，所述出水堰3與所述旋流沉砂池4的進水渠相連，所述旋流沉砂池4的出水渠與出水管連通；所述旋流沉砂池4底部設(shè)有葉輪10 ;所述旋流沉砂池4底部中心下方設(shè)有集砂斗11，所述旋流沉砂池4還與砂水分離器6相連，所述葉輪10在驅(qū)動電機8的作用下旋轉(zhuǎn)，從而使旋流沉砂池4中的水流形成旋流。
[0031]由此可見，采用斜板斜管沉淀池可以增加沉淀面積，縮短沉降距離，從而提高顆粒的去除率；利用斜板斜管內(nèi)的再凝聚，促進絮粒的進一步加大，從而提高沉降速率；創(chuàng)造了層流條件，從而提高了沉淀速率。
[0032]旋流沉砂池則采用渦流原理達(dá)到砂粒沉降的目的。其中，進水渠以旋流沉砂池切線方向與旋流沉砂池相連，如此水流可經(jīng)過進水渠切向流入旋流沉砂池，形成沿壁面的平面旋流，水中砂粒則由于離心力作用被分離到池壁，并附壁利用重力沉到池底，再由導(dǎo)流板和葉輪造成的豎直環(huán)流推向中心集砂斗，達(dá)到固液分離的目的。不難發(fā)現(xiàn)，采用旋流沉砂池與現(xiàn)有技術(shù)中普遍使用的重力沉降池相比有以下優(yōu)點，旋流沉砂池結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，設(shè)備投資少；結(jié)構(gòu)合理，維修率低，能耗小，運行管理和維護方便；設(shè)備耐腐蝕性強，使用壽命長；工藝布置靈活方便，易于配套組合，適應(yīng)工程不同時期分段建設(shè)需要。
[0033]采用旋流沉砂池對于不同粒徑砂粒的去除效率見表1:
[0034]
砂粒直徑(nun)~0.35 ~0.25 0.20 0.15 ~0.10
旋流沉砂除砂效率(％)98 95 92 90 78~
[0035]表I
[0036]可見旋流沉砂池較之傳統(tǒng)的沉砂池在除砂效率方面更為高效且平均，對各種粒徑砂粒去除率均比較良好。
[0037]本發(fā)明還涉及一種粉煤氣化過程中渣水處理方法，包括以下步驟:(1)對渣水進行高壓閃蒸和真空閃蒸；(2)通過進水管將經(jīng)過兩級閃蒸的渣水送入斜板斜管沉淀池中進行沉砂處理；(3)斜板斜管沉淀池的上層清液經(jīng)出水堰進入旋流沉砂池的進水渠，水流經(jīng)過進水渠切向流入旋流沉砂池，水流在旋流沉砂池中形成渦流，水中的砂粒在離心力作用下貼向池壁，并沿池壁下落到池底的集砂斗中；(4)旋流沉砂池中的上層清液沿著出水渠流至出水管流向灰水槽。具體工作流程如下:
[0038]渣水經(jīng)歷兩道閃蒸工序后，通過管線進入進水管1，從下部進入斜板斜管沉淀池2，斜板斜管沉淀池2中的斜板斜管以傾角45°飛0°安裝為宜，斜管的管徑25-35mm，長度不小于50cm。水流向上流經(jīng)斜板斜管2，流速8-14mm/s，水中顆粒向下沉降，最后落入砂斗。上層清液經(jīng)出水堰3進入旋流沉砂池進水渠，水流速度一般為1.0m/s，進水渠的坡度為0.02-0.08，其中，0.042-0.064為最佳坡度范圍，進水渠的坡度與除砂率之間的關(guān)系見表2。水流沿旋流沉砂池4壁切線方向進入池中，在葉輪10作用下形成渦流。水流一般在池內(nèi)旋轉(zhuǎn)兩圈，停留約lmin。由于離心力作用，水中砂粒貼向池壁，并沿池壁下落到池底。葉輪10攪動水流形成豎向環(huán)流，推動沉入池底的砂粒向旋流沉砂池4底部中心下方的集砂斗11中運動，最終落入集砂斗。葉輪10由設(shè)置在旋流沉砂池4上方的驅(qū)動電機8驅(qū)動，驅(qū)動電機8的輸出軸與減速器9相連，減速器9控制其運行狀態(tài)。旋流沉砂池4中上清液沿著出水渠流至出水管5，最終流向灰水槽。砂水分離器6通過管道與排砂泵7相連，排砂泵7每天開啟3-4次，每次約10-15min，將砂水分離器6中砂粒排至外部濃縮池或外送。
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種粉煤氣化過程中渣水處理裝置，包括斜板斜管沉淀池(2)和旋流沉砂池(4)，其特征在于，所述斜板斜管沉淀池(2)的入口與進水管(I)相連，出口與出水堰(3)相連，所述出水堰(3)與所述旋流沉砂池(4)的進水渠相連，所述旋流沉砂池(4)的出水渠與出水管(5)連通；所述旋流沉砂池(4)底部設(shè)有葉輪(10);所述旋流沉砂池(4)底部中心下方設(shè)有集砂斗(11)，所述旋流沉砂池(4)還與砂水分離器(6)相連，所述葉輪(10)在驅(qū)動電機(8)的作用下旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤氣化過程中渣水處理裝置，其特征在于，所述斜板斜管沉淀池(2)中的斜板斜管以傾角45°飛0°安裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粉煤氣化過程中渣水處理裝置，其特征在于，所述斜板斜管沉淀池(2)中的斜管的管徑為25-35mm，長度不小于50cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤氣化過程中渣水處理裝置，其特征在于，所述進水渠的坡度為 0.02-0.08。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的粉煤氣化過程中渣水處理裝置，其特征在于，所述進水渠的坡度為 0.042-0.064。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤氣化過程中渣水處理裝置，其特征在于，所述進水渠以所述旋流沉砂池切線方向與旋流沉砂池相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤氣化過程中渣水處理裝置，其特征在于，所述驅(qū)動電機(8)設(shè)置在所述旋流沉砂池(4)的上方。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤氣化過程中渣水處理裝置，其特征在于，所述驅(qū)動電機(8)的輸出軸上還設(shè)有減速器(9)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤氣化過程中渣水處理裝置，其特征在于，所述砂水分離器通過管道與排砂泵(7 )相連。
10.一種粉床煤氣化過程中渣水處理方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)對渣水進行高壓閃蒸和真空閃蒸； (2)通過進水管將經(jīng)過兩級閃蒸的渣水送入斜板斜管沉淀池中進行沉砂處理； (3)斜板斜管沉淀池的上層清液經(jīng)出水堰進入旋流沉砂池的進水渠，水流經(jīng)過進水渠切向流入旋流沉砂池，水流在旋流沉砂池中形成渦流，水中的砂粒在離心力作用下貼向池壁，并沿池壁下落到池底的集砂斗中； (4)旋流沉砂池中的上層清液沿著出水渠流至出水管流向灰水槽。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的粉煤氣化過程中渣水處理方法，其特征在于，所述步驟(2)中水流向上流經(jīng)斜板斜管，流速8-14mm/s。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的粉煤氣化過程中渣水處理方法，其特征在于，所述步驟(3)中水流在旋流沉砂池中形成渦流時在旋流沉砂池內(nèi)旋轉(zhuǎn)兩圈，停留I分鐘。
【文檔編號】B01D21/02GK103446781SQ201210179802
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年6月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月2日
【發(fā)明者】潘凡峰, 張毅釤, 汪雍, 陳墨慶 申請人:新煤化工設(shè)計院（上海）有限公司