[发明专利]黑水处理设备

说明书

本发明提供了一种黑水处理设备。该黑水处理设备包括下部闪蒸段(1)、中部除尘段(2)和上部换热段(3)，下部闪蒸段(1)用于进行黑水的闪蒸，中部除尘段(2)连接在下部闪蒸段(1)的顶部，用于实现气固液分离，上部换热段(3)连接在中部除尘段(2)的顶部，用于实现热量回收，下部闪蒸段(1)、中部除尘段(2)和上部换热段(3)沿着由下而上的方向依次连通。根据本发明的黑水处理设备，能够在同一设备中实现闪蒸、除尘及换热，节省了连接管路和阀门，有效节省设备及管道投资。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别是涉及一种黑水处理设备。

背景技术

煤化工、甲醇、乙醚、二甲醚等化工和新兴能源企业在煤气和气化气的冷却、洗涤过程中，形成了220～280℃的高温高压含固洗涤水，称作气化洗涤黑水。黑水中含有氨气、二氧化碳、硫化氢、一氧化碳、氢气、氮气、氩气、氧硫化碳等气体组分，以及碳酸钙、碳酸镁、碳酸钠、硅酸钙、硅酸铝、硅酸钠等无机盐类。

目前，气化炉和洗涤塔所产生的高温高压含固黑水多采用多级闪蒸加余热回收进行处理，用于降低黑水温度，脱除和回收黑水中溶解的酸性气体，浓缩悬浮物和回收热量等。闪蒸罐是一种常用的汽液分离设备，其闪蒸原理是：高压的溶有气体的液体混合物进入低压的闪蒸罐中，由于压力突然降低，液体的沸点也随之降低，使得液体分离为闪蒸罐压力下的液体和闪蒸气体，液体排出闪蒸罐后分离回用，气体则进入换热器进行热量回收。然而，在实际生产过程中，高温高压含固黑水经过减压阀进入闪蒸罐时，尤其是高压差的减压过程中，产生的汽、液、固三相对汽液分离内件造成汽蚀、冲刷和严重磨损，即使减压阀后的设备全部采用耐磨材质，使用周期也很难满足生产中长周期稳定运行的要求。另一方面，闪蒸气体中夹带有液态水及部分未分离完全的尘，溶解在液态水中的无机盐随着液态水的冷凝和温降逐渐析出，这些无机盐和尘的混合物会在换热器壳程的管道和阀门处析出结晶，其中硅酸钙、碳酸钙、碳酸镁会形成结垢。卧式管壳式换热器很难将管壁上的结垢溶解、冲掉，随着结垢情况越来越重，最终严重影响换热效率，导致换热器失效。企业不得不经常更换换热器，严重影响着生产系统正常运行和经济效益。

随着环保和节能新标准的实施，以及监管力度的加大，高温高压含固黑水必须加以处理，并实现资源化综合利用。积极探索新的黑水处理方法和处理装置，在满足国家环保标准的前提下，对黑水实现资源化综合利用和节约能源的目标，成为企业和科研机构的重要和急切的任务。为此，亟需一种新型的黑水处理系统，能够有效缓解黑水闪蒸过程中对设备的汽蚀、冲刷和磨损问题，同时解决闪蒸气利用中的换热器结垢问题，将闪蒸气的热量充分利用，实现资源综合利用和废气达标排放。

公开号为CN207101936U的中国专利文献公开了一种闪蒸换热装置，包括1个以上高/中压闪蒸罐、工艺热水塔、闪蒸气调整换热器和分液罐；各闪蒸罐的顶部闪蒸气出口连入一根闪蒸气主管，该闪蒸气主管与工艺热水塔中下部的闪蒸气入口连接；工艺热水塔内部设置有除沫器、分布器和塔盘，塔体上部和下部分别开有工艺水入口和出口；闪蒸气调整换热器的入口连接工艺热水塔顶的闪蒸气出口，出口连接分液罐的入口；分液罐的顶部开有闪蒸气出口，底部开有冷凝液出口。该装置设备数量多、结构复杂、维护不变，不能解决现有黑水处理系统的问题。

公开号为CN207483396U的中国专利文献公开了一种防止带液的高压闪蒸罐，包括罐体，还包括防冲刷弧形板，所述防冲刷弧形板为顶平半圆形板，开口向下，防冲刷弧形板的半圆形边缘焊接在罐体内壁上，且防冲刷弧形板的中心位置正对罐体的黑水进口管的中心线，防冲刷弧形板的高度不小于罐体的黑水进口管管径的两倍，且防冲刷弧形板的半径不小于罐体的黑水进口管管径。该闪蒸罐防冲结构与传统防冲板结构类似，不能有效缓解黑水闪蒸过程中对设备的汽蚀、冲刷和磨损问题。

上述的现有技术存在如下问题：

(1)目前高温高压含固黑水经过减压阀进入闪蒸罐时，产生的汽、液、固三相对汽液分离内件造成汽蚀、冲刷和磨损严重，设备寿命短，达不到长周期运行。