一种降低煤气化灰水悬浮物及硬度的系统及工艺的制作方法

1.本发明属于煤化工领域，具体涉及一种降低煤气化灰水悬浮物及硬度的系统及工艺。


背景技术：

2.大型气流床气化作为提高煤炭利用率最有效的洁净煤技术，是我国近年来所建最多的煤气化工艺装置；气化工艺是以纯氧和水煤浆或煤粉为原料，采用气流床反应器，在加压非催化条件下进行部分氧化反应，生成以co、h2为有效成分的合成气，在制取合成气的过程中，高温合成气会夹带大量的煤粉、细灰。在高温煤气经激冷降温、水洗净化后，这些煤粉、细灰被激冷水洗涤下来形成气化黑水，高温黑水通过闪蒸降温后，浓缩黑水中的灰渣、粉尘，闪蒸后的黑水过处理后送入煤气化灰水系统。
3.在气化灰水中存在大量的ca
2
，mg
2
等，当它们达到一定浓度时，会与水中的hco
3-和 co
32-结合生成碳酸类沉淀物质进而发生结垢现象，而在生产中caco3结垢最为常见，高温下 caco3溶解于水中，水温降低时caco3解析成晶核并不断增大，并附着在管道和设备内壁形成结垢，同时结垢会包裹大量灰分，使垢片形成的速度变得更快，垢片变得更硬，给清理工作造成很大的困难，更为严重的是垢片脱落后会引起管道堵塞。煤气化灰水系统的运行稳定与否直接关系着煤气化系统的运行，当煤气化系统出现问题，会影响灰水系统的正常运行，灰水系统结垢也会严重影响煤气化系统的正常运行。
4.目前对煤气化灰水除浊及除硬主要有加药法，投加量较多，成本较高，且效果不明显；目前煤气化工艺灰水外排量较大，排至污水处理的气化灰水悬浮物高、硬度较大，导致污水处理的相关设备结垢严重，进而严重影响污水处理的平稳运行。为了进一步减少排污水水量，改善系统水质，减少系统水中悬浮物，降低气化灰水系统硬度，通过调整工艺流程，增加灰水除硬装置，进而降低灰水系统结垢速率。


技术实现要素：

5.为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种降低煤气化灰水悬浮物及硬度的系统，包括澄清槽1、高密度澄清池2、缓冲槽11、预处理装置3、交换装置4、灰水槽5、解析装置，澄清槽1、高密度澄清池2、缓冲槽11、预处理装置3、交换装置4和灰水槽5之间各装置间依次通过管道连接。
7.进一步地，所述高密度澄清池2依次包括混凝区2-1、絮凝区2-2、澄清区2-3，各装置间通过管道依次相连，高密度澄清池2经缓冲槽11、除硬灰水泵10与预处理装置4的入口相连。
8.进一步地，所述解析装置依次包括解析液池8、回收系统7、解析液排放槽6，各装置间通过管道依次相连；所述解析液池8通过解析液泵9与交换装置的一侧相连接，所述解析液排放槽6与交换装置4的另一侧相连接。
9.所述澄清槽1内设有耙料机，澄清槽1的一侧与高密度澄清池2相连接，另一侧与灰
气动阀f，3-7.气动阀g；3-8.手动阀h，3-9.手动阀i，3-10.手动阀j，3-11.手动阀k，3-12. 手动阀l，3-13.手动阀m。
24.图4中4-1.气动阀a
′
，4-2.气动阀b
′
，4-3.气动阀c
′
，4-4.气动阀d
′
，4-5.气动阀 e
′
，4-6.气动阀f
′
，4-7.气动阀g
′
，4-8.气动阀h
′
，4-9.气动阀i
′
，4-10.气动阀j
′
， 4-11.气动阀k
′
，4-12.气动阀l
′
，4-13.气动阀m
′
，4-14.气动阀n
′
；4-15.手动阀o
′
， 4-16.手动阀p
′
，4-17.手动阀q
′
，4-18.手动阀i
′
，4-19.手动阀s
′
，4-20.手动阀t
′
，4-21. 手动阀u
′
。
具体实施方式
25.以下结合具体实施例对本发明处理工艺作进一步说明。
26.实施例1
27.如图1所示，一种降低煤气化灰水悬浮物及硬度的系统，包括澄清槽1、高密度澄清池2、缓冲槽11、预处理装置3、交换装置4、灰水槽5、解析装置，澄清槽1、高密度澄清池2、缓冲槽11、预处理装置3、交换装置4和灰水槽5之间各装置间依次通过管道连接。澄清槽 1内设有耙料机，澄清槽1的一侧与高密度澄清池2相连接，另一侧与灰水槽5相连接，所述澄清槽下料口通过渣浆泵13与真空过滤机12相连接。
28.如图2所示，高密度澄清池2依次包括混凝区2-1、絮凝区2-2、澄清区2-3，各装置间通过管道依次相连，高密度澄清池2经缓冲槽11、除硬灰水泵10与预处理装置3的入口相连。
29.如图3所示，预处理装置由6～8个装有石英砂的预处理罐组成，管道中还连接有气动阀和手动阀。
30.如图4所示解析装置依次包括解析液池8、回收系统7、解析液排放槽6，各装置间通过管道依次相连；解析液池8通过解析液泵9与交换装置的一侧相连接，解析液排放槽6与交换装置4的另一侧相连接，管道中还连接有气动阀和手动阀。
31.本实例列举3000吨/天投煤量水煤浆气化炉，来自真空闪蒸的黑水约400～450m3/h进入澄清槽1，同时加入少量絮凝剂，絮凝剂主要成分为聚丙烯酰胺，约1～2ppm，使黑水在澄清槽内进行初步沉降，澄清槽内设有耙料机，将沉淀在底部的污泥刮至中间下料口，然后由渣浆泵13送至真空过滤机12，黑水在澄清槽内的停留时间约3～5分钟，初步沉降后的灰水经澄清槽溢流口溢流至高密度澄清池2。若黑水流量大于450m3/h时或者当降低煤气化灰水悬浮物及硬度的设备检修时，初步沉降后的灰水直接进入灰水槽。
32.溢流到高密度澄清池的灰水量大约350～400m3/h，灰水硬度1200～1800mg/l，溢流灰水中的悬浮物降至50～80mg/l；进入高密度澄清池2的灰水依次经过混凝区2-1、絮凝区2-2、沉淀区2-3，经过3次混合澄清；灰水进入混凝区内时，混凝区加入少量pac混凝剂，经过混凝搅拌器搅拌，增加灰水中悬浮物颗粒的混凝效果，pac混凝剂主要成分为聚合氯化铝，加入量约10ppm，经过混凝后的灰颗粒变大，随灰水进入絮凝区2-2，在絮凝区内加入0.2～0.3ppm 的絮凝剂，经过絮凝搅拌器搅拌，进一步增加灰水中悬浮物的絮凝沉降效果，经过混凝和絮凝的灰水进入到澄清区2-3，在澄清区内经过上升的斜管，将悬浮物和灰水进一步分离，经过溢流槽溢流的灰水进入缓冲槽11，溢流灰水量大约300～350m3/h，灰水中的悬浮物降至 10～20mg/l。
33.缓冲槽内的灰水经除硬灰水泵10加压后输送至有6～8个装有石英砂的预处理罐组成的灰水预处理装置3，将灰水中的悬浮物进一步降低至5mg/l以下，然后灰水进入6～8
个装有离子交换树脂的交换装置4，交换装置4通过离子树脂的作用，将水中的钙镁离子进行吸附，除去水中的硬度，经过处理后的灰水硬度≤50mg/l(以caco3计)，处理后的灰水回到灰水槽5，经低压灰水泵输送至系统循环使用，硬度小于500mg/l，悬浮物小于20mg/l，温度低于38℃的灰水输送至污水处理车间进行进一步的处理。
34.交换装置运行6～8小时以后，进行下线解析再生，解析液通过解析液泵9输送至交换装置内，将交换装置吸附的钙镁离子解析，然后回收至解析液排放槽6，含有35000～50000mg/l 钙镁离子的解析液经回收系统7进行再生，将钙镁离子变成碳酸钙沉淀和氢氧化镁沉淀，再生后的解析液溢流至解析液池8备用。
35.澄清槽：
[0036][0037]
s＝16mm
[0038]
m＝176000kg
[0039]
v＝2428m3[0040]
除硬灰水泵：
[0041]
流量v＝500m3[0042]
扬程h＝60m
[0043]
效率n＝67％
[0044]
预处理罐：
[0045]
φ2280
×
4360mm
[0046]
s＝10mm
[0047]
内部设置1层塔盘，每层塔盘设置220个水帽
[0048]
交换罐：
[0049]
φ2500
×
5200mm
[0050]
s＝10mm
[0051]
内部设置2层塔盘，每层塔盘设置220个水帽
[0052]
内部装有离子交换树脂，重量约10吨
[0053]
高密度澄清池：
[0054]
混凝区：4500
×
2050
×
7630mm
[0055]
絮凝区：4500
×
4700
×
7530mm
[0056]
澄清区：9300
×
9300
×
7150mm
[0057]
缓冲槽：9300
×
1000
×
7150mm
[0058]
混凝区和絮凝区均配有搅拌器，澄清区配有耙料机，均通过dcs控制。
[0059]
预处理流程：
[0060]
单个预处理罐设有进水管，产水管，排气管，正向排污管，反冲洗管，反冲洗排污管，压缩空气管；预处理罐设计有3个程序，下线排污、下线冲洗、上线投用，3个程序均由dcs 逻辑控制，每个步骤的时间可调。
[0061]
交换流程：
[0062]
单个交换罐设有进水管，产水管，排气管，正向排污管，反冲洗管，反冲洗排污管，解析液排放管、解析液进口管、解析液中排管和树脂输送切换管，每个管线设置手动阀和气
动阀，气动阀的控制全部接入dcs；交换罐设计有3个程序，下线排污、解析置换、上线投用， 3个程序均由dcs逻辑控制，每个步骤的时间可调。
[0063]
解析流程：
[0064]
交换罐下线解析时，首先完成下线排污，然后通过解析液泵将解析液输送至交换罐内，流量维持在20～25m3/h，要保证交换罐内的液体流速不大于0.5m/s，解析后的解析液中硬度含量约30000～40000mg/l，进入到解析液排放槽中，然后送至回收装置，回收装置中加入少量 co2及naoh溶液，生成碳酸钙和氢氧化镁沉淀，使解析液中的硬度低于1000mg/l，经过处理后的解析液溢流至解析液池备用。
[0065]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。