[发明专利]一种煤气化灰分处理装置和方法

说明书

[技术领域]

本发明涉及一种煤气化灰分处理装置和方法，具体涉及一种煤气化水激冷工艺的灰分处理装置和方法。

[背景技术]

煤炭作为我国的三大石化能源之一，主要应用于民用燃料、发电、化工、工业燃料等重要领域。“富煤缺油少气”是我国能源的基本特点，煤炭作为重要的燃料和化工原料在我国国民经济发展过程中发挥着极其重要的作用。发展以煤为原料的石油及天然气替代产品势在必行，同时，发展现代新型煤化工是我国煤炭资源地产业结构整合升级的有效手段。

煤气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽、空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H₂、CH₄等可燃气体和CO₂等非可燃气体的过程。煤气化产生的气体主要用于工业燃料、民用燃料、化工合成和燃料油合成的原料气、冶金还原气、联合循环发电燃气、煤炭气化燃料电池、煤炭气化制氢、煤炭液化气源等。

目前煤气化技术主要采用的固定床气化技术、流化床气化技术和气流床气化技术； 在煤化工领域的煤气化技术，主要采用气流床气化技术，该技术典型代表是水煤浆气化技术和粉煤气化技术。这两种工艺均可涉及水激冷过程，目的是用水冷却粗合成气并去除其中的灰分，使粗合成气去后续工序时达到一定的温度和洁净度。水激冷过程产生的黑水需要处理后重复利用，这个处理黑水的系统就是煤气化装置中的灰水处理系统。在以水激冷处理粗合成气的煤气化工艺中，煤气化装置用煤和氧化剂反应，产生了大量的热量，这些热量大部分通过粗合成气中的水汽带走，进入下游的变换工序；剩余热量需要在灰水处理时释放，以达到气化装置的热量平衡；因此，灰水处理系统有两个任务，一是除去系统黑水中的灰分，二是移除系统多余的热量。

目前使用的传统灰水处理系统（附图1）基本都是将气化炉和洗涤塔内的黑水引出，经闪蒸后进入沉降槽，上层清液含灰量一般在100ppm以下，一般称之为灰水，灰水进入灰水槽。沉降槽下层浊液进入真空过滤机滤去细灰。灰水由灰水槽经泵打出，先经过闪蒸产生的蒸汽复热后进入气化炉、洗涤塔重复利用。闪蒸过程有高压闪蒸、低压闪蒸和真空闪蒸的三级闪蒸，或者高压闪蒸、真空闪蒸的两级闪蒸。闪蒸时产生一定压力的饱和蒸汽，闪蒸蒸汽带走黑水中的热量，并浓缩黑水；同时也带出了黑水中溶解的一氧化碳、氢气、二氧化碳等气体。闪蒸蒸汽加热灰水及新鲜水后冷凝下来进入灰水槽，不凝气送入火炬系统。黑水经灰水处理系统处理后，除少量因需要平衡系统盐分外排污水处理系统外，均返回气化重复利用。同时，灰水处理系统也是一个对气化装置热平衡的处理系统，气化装置热量富余，多余的热量是通过利用循环冷却水冷却灰水处理系统的闪蒸气实现的。传统灰水处理系统存在以下缺点：

1）投资大。因系统流程长，导致设备、管道、仪表、土建等的采购、建设费用巨大。

2）占地大。因设备多，需要布置在一个独立的框架上，单一个沉降槽直径就达20m左右，整个灰水处理系统布置约需2500m²（有效气产量为130000Nm3/h的气化装置）。

3）能耗高。泵的数量多，高压灰水泵功率大，且需要大量循环冷却水冷却闪蒸汽。

4）检维修频繁。降压闪蒸采用的控制阀门因压降大，且介质含有灰分，磨蚀大，寿命短；因介质含灰，管道、设备易结垢堵塞，需经常清理。

[发明内容]

为了解决现有技术中的上述问题和缺陷，本发明设计一种煤气化水激冷工艺的灰分处理方法，其步骤如下：

一种煤气化水激冷工艺的灰分处理方法，其特征在于气化黑水在不需要降低压力的情况下进入除灰器，除灰器将气化黑水过滤除灰后得到灰分在100ppm以下的灰水，将灰水冷却后泵送回煤气化装置循环使用。

上述工艺具有如下优化方案：

还包括灰水冷却热能利用的步骤。如利用热能加热锅炉水产生蒸汽，加热新鲜水等。

气化黑水通过除灰器中的烧结金属管进行过滤。

利用一部分灰水闪蒸后反冲洗烧结金属管的步骤。

闪蒸后的闪蒸汽回收利用的步骤。