申請日2016.05.12

　　公開(公告)日2016.09.21

　　IPC分類號C02F9/04; C02F103/34

　　摘要

　　本發明公開了一種煤氣化裝置廢水廢氣預處理和綜合利用的方法，處理煤氣化裝置各工段產生的氣化廢水及廢氣，并對其進行綜合利用。對氣化裝置不同類別的廢水廢氣進行分類收集和預處理，降低廢水的總固體含量和硬度，降低廢水NH3‑N，使預處理后的廢水可以大部分回用，外排的少量廢水可以直接進入下游廢水處理裝置;同時將廢氣和廢水中的有用成分集中回收，制取氨水和硫磺副產品，減少廢氣外排的同時增加經濟效益。經過預處理的氣化回用水返回氣化系統，可以減緩黑水和灰水系統的管道和設備堵塞，提高換熱器換熱效果，增加氣化裝置長周期運行的穩定性。

　　權利要求書

　　1.一種煤氣化廢水廢氣預處理及綜合利用方法，氣化裝置產生的廢水廢氣，按照含固廢水、含氨廢水、低壓廢氣、常壓廢氣分別回收，其特征是：

　　含固廢水首先進入廢水反應器，與堿液、反應添加劑、絮凝劑反應后，進入絮凝沉降系統;絮凝沉降系統產生的清液經過清液過濾，過濾后的清液進入汽提裝置，絮凝沉降系統產生的漿液經過漿液過濾，過濾后的濾液返回絮凝沉降系統，過濾所得固體進行廢固回收;

　　含氨廢水直接進入汽提裝置;常壓廢氣經過廢氣加壓后送入汽提裝置;低壓廢氣直接進入汽提裝置;

　　經過汽提裝置汽提分離出的含硫酸性氣進入硫回收系統副產硫磺，富氨氣經過冷卻吸收生產氨水，分離酸性氣和NH3后的水大部分作為氣化回用水返回氣化裝置，少部分外排。

　　2.如權利要求1所述的煤氣化廢水廢氣預處理及綜合利用方法，其特征是含固廢水首先進入廢水反應器(1)，與堿液、反應添加劑、絮凝劑反應后，進入澄清槽(2)，清液從澄清槽上部溢流進入清液槽(3)，清液槽內的清液經清液泵(10)加壓后進入清液過濾器(4)過濾后，進入進料換熱器(5)，經進料換熱器(5)與塔釜出料換熱后的廢水進入汽提塔上部，汽提塔塔頂氣體經塔頂冷凝器(12)冷卻后進入塔頂氣液分離器(7)，塔頂氣液分離器(7)分離的液相作為汽提塔回流液，含硫酸性氣送入送入硫回收工段，通過硫回收系統制備硫磺副產品;汽提塔中部得到的富氨氣體，進行冷卻吸收，生成氨水副產品;

　　含氨廢水直接進入汽提塔上部;低壓廢氣溫度較高，作為汽提蒸汽進入塔釜，與釜液直接換熱;加壓后的常壓廢氣送入汽提塔塔板下部，作為補充吹脫氣;經過汽提裝置汽提分離出的含硫酸性氣進入硫回收系統副產硫磺，富氨氣經過冷卻吸收生產氨水，分離酸性氣和NH3后的水大部分作為氣化回用水返回氣化裝置，少部分外排;

　　清槽底漿液經澄清槽底泵(9)加壓后進入漿液過濾器(8)，過濾后的漿液返回澄清槽(2)，固體送至廢固回收。

　　3.如權利要求1所述的煤氣化廢水廢氣預處理及綜合利用方法，其特征是絮凝沉降系統包括澄清槽(2)、清液槽(3)、清液泵(10)及澄清槽底泵(9)，其中澄清槽(2)為錐底開式或閉式容器，澄清槽(2)設置攪拌器及上部溢流口，清液從澄清槽上部溢流進入清液槽(3)，清液槽(3)中的清液通過清液泵(10)送入清液過濾器(4);澄清槽底部漿液通過澄清槽底泵(9)送至漿液過濾器(8)，澄清槽攪拌器用于防止澄清槽底泵(9)入口管線堵塞。

　　4.如權利要求1所述的煤氣化廢水廢氣預處理及綜合利用方法，其特征是清液過濾采用清液過濾器(4)，一臺清液泵(10)需設置兩臺清液過濾器(4)，清液過濾器內填充4～5層纖維、陶瓷材質的過濾介質，可以過濾粒徑0.1μm的懸浮顆粒，過濾后的清液送至汽提裝置。

　　5.如權利要求1所述的煤氣化廢水廢氣預處理及綜合利用方法，其特征是漿液過濾采用漿液過濾器(8)，一臺澄清槽底泵(9)需設置兩臺漿液過濾器(8)，過濾后的漿液送回澄清槽(2)。

　　6.如權利要求1所述的煤氣化廢水廢氣預處理及綜合利用方法，其特征是汽提裝置包括汽提塔(6)，塔頂冷凝器(12)，塔頂氣液分離器(7)，進料換熱器(5)，汽提塔底泵(11)，其中汽提塔(6)為板式塔，過濾后的清液經進料換熱器(5)與塔釜出料換熱后進入汽提塔上部，含氨廢水直接進入汽提塔上部;低壓廢氣溫度較高，作為汽提蒸汽進入塔釜，與釜液直接換熱;加壓后的常壓廢氣送入汽提塔塔板下部，作為補充吹脫氣;汽提塔上部得到的含硫酸性氣送入硫回收工段，通過硫回收系統制備硫磺副產品;汽提塔中部得到的富氨氣體，進行冷卻吸收，生成氨水副產品。

　　7.如權利要求6所述的煤氣化廢水廢氣預處理及綜合利用方法，其特征是冷卻吸收包括氨冷卻器及吸收器，富氨氣體進入氨冷卻器降溫后送入吸收器，與吸收器內的水生成氨水副產品。

　　8.如權利要求1所述的煤氣化廢水廢氣預處理及綜合利用方法，其特征是廢水反應器(1)是攪拌釜式反應器，設置廢水進口、加堿口、加反應劑口及加絮凝劑口，加堿的目的使氣化廢水中的Ca2+、Mg2+、Si2+在堿性環境下與反應劑生成沉淀。

　　說明書

　　一種煤氣化廢水廢氣預處理和綜合利用方法

　　技術領域

　　本發明涉及煤氣化過程三廢處理領域，具體為一種煤氣化廢水廢氣預處理和綜合利用方法。

　　背景技術

　　水煤漿氣化技術自美國德士古公司開發成功以來，以其生產能力強、碳轉化率高、操作方便、運行可靠性高深受國內煤化工企業青睞，在氣化煤質可以滿足制漿要求的前提下，是煤化工企業氣化技術的最佳選擇。由于水煤漿氣化技術反應溫度和壓力都比較高，原料煤中的有效成分在氣化爐內可以實現完全轉化，因此進入煤氣水中的雜質以固態渣為主，含有少量溶解的NH3及CO2，經過沉降分離其中的固態渣后，煤氣水即可循環回用，積累的NH3及CO2等成分通過外排部分煤氣水保持系統內NH3及CO2的平衡。這種煤氣水的處理方式，廣泛應用于激冷流程的氣流床煤氣化技術中。

　　然而根據工廠實際運行經驗，氣化過程中的廢氣和廢水的來源及其中雜質的含量遠比上述理論分析結果要復雜。氣化過程產生的廢水包括以下幾類：

　　氣化廢水：氣化外排廢水，含有一定量固形物，溶解有NH3及CO2;

　　沉渣池廢水：含有大量粒徑0.1μm的固態渣、添加劑等固體顆粒及大量的Ca2+、Mg2+、Si2+等離子，固形物含量高，硬度高;

　　變換洗氨廢水：變換外排廢水，溶解大量的NH3及H2S和CO2。

　　氣化過程產生的廢氣包括以下幾類：

　　渣池及鎖斗放空氣：常壓，N2為主，含有少量NH3及CO2;

　　真空閃蒸氣：常壓，H2O為主，含有少量NH3及CO2;

　　除氧槽尾氣：低壓，由H2S、CO2等酸性氣組成，含有少量NH3;

　　黑水閃蒸氣：低壓，主要為水蒸氣，含有CO，H2，CO2，NH3，H2S。

　　氣化廢水廢氣含有大量NH3及酸性氣CO2，H2S等，難以直接外排;Ca2+、Mg2+、Si2+離子的存在使得廢水硬度大，難以回用;NH3的存在與累積可能導致銨鹽結晶，堵塞管路和設備，同時易導致外排廢水NH3含量超標。

　　發明內容

　　本發明的目的是提供一種煤氣化廢水廢氣預處理及綜合利用方法，對氣化裝置不同類別的廢水廢氣進行分類收集和預處理，使預處理后的廢水可以大部分回用，可以減緩黑水和灰水系統的管道和設備堵塞，提高換熱器換熱效果，增加氣化裝置長周期運行的穩定性。

　　本發明的技術方案是：一種煤氣化廢水廢氣預處理及綜合利用方法，氣化裝置產生的廢水廢氣，按照含固廢水、含氨廢水、低壓廢氣、常壓廢氣分別回收。

　　其特征是：含固廢水首先進入廢水反應器，與堿液、反應添加劑、絮凝劑反應后，進入絮凝沉降系統。絮凝沉降系統產生的清液進入清液過濾，過濾后的液體進入汽提裝置，絮凝系統產生的漿液進入漿液過濾，過濾后的濾液返回絮凝沉降，過濾所得固體進入廢固回收。

　　含氨廢水直接進入汽提裝置。

　　常壓廢氣經過廢氣加壓后送入汽提裝置。

　　低壓廢氣直接進入汽提裝置。

　　汽提裝置處理上述初步處理后的廢水分類收集的廢氣。經過汽提分離出的含硫酸性氣進入硫回收系統副產硫磺，富氨氣經過冷卻吸收生產氨水，分離酸性氣和NH3后的水大部分作為氣化回用水返回氣化裝置，少部分外排。

　　廢水反應器為攪拌釜式反應器，設置廢水進口、加堿口、加反應劑口及加絮凝劑口。加堿的目的是，使氣化廢水中的Ca2+、Mg2+、Si2+在堿性環境下與反應劑生成沉淀。

　　絮凝沉降系統包括澄清槽、清液槽、清液泵及澄清槽底泵。

　　澄清槽為錐底開式或閉式容器。澄清槽設置攪拌器及上部溢流口，清液從澄清槽上部溢流進入清液槽，清液槽中的清液通過清液泵送入清液過濾。澄清槽底部漿液通過澄清槽底泵送至漿液過濾，澄清槽攪拌器用于防止澄清槽底泵入口管線堵塞。

　　清液過濾采用清液過濾器。一臺清液泵需設置兩臺清液過濾器。清液過濾器內填充4～5層纖維、陶瓷材質的過濾介質，可以過濾粒徑0.1μm的懸浮顆粒。過濾后的清液送至汽提裝置。

　　漿液過濾采用漿液過濾器。一臺澄清槽底泵需設置兩臺漿液過濾器。過濾后的漿液送回澄清槽。

　　廢水在廢水反應器、澄清槽及清液槽之間依靠重力流動。

　　汽提裝置包括汽提塔，塔頂冷凝器，塔頂氣液分離器，進料換熱器，汽提塔底泵。汽提塔為板式塔，經處理的含固廢水經進料換熱器與塔釜出料換熱后進入汽提塔上部，含氨廢水直接進入汽提塔上部。低壓廢氣溫度較高，作為汽提蒸汽進入塔釜，與釜液直接換熱。加壓后的常壓廢氣送入汽提塔塔板下部，作為補充吹脫氣。汽提塔上部得到的含硫酸性氣送入硫回收工段。汽提塔中部得到的富氨氣體，送入冷卻吸收。

　　含硫酸性氣通過硫回收系統制備硫磺副產品。

　　冷卻吸收包括氨冷卻器及吸收器，富氨氣體進入氨冷卻器降溫后送入吸收器，與吸收器內的水生成氨水副產品。

　　本發明的主要優點如下：

　　(1)通過分類收集處理煤氣化裝置產生的所有廢水及廢氣，通過廢水反應器及絮凝沉降除去廢水中的Ca2+，Mg2+，Si2+等離子及0.1μm顆粒懸浮物。通過汽提除去廢水中溶解的酸性氣及NH3，處理后的廢水大部分直接回用至氣化系統。

　　(2)氣化廢水及廢氣中含有的酸性氣及NH3在汽提裝置內依次分離，酸性氣及富氨氣體分別進入硫回收和冷卻吸收裝置，生產硫磺及氨水副產品，做到廢物的綜合利用，并減少廢水廢氣的外排量。

　　(3)氣化回用水中的顆粒物、NH3-N含量的降低，可以減緩黑水和灰水系統的管道和設備堵塞，提高換熱器換熱效果，增加氣化裝置長周期運行的穩定性。