本發(fā)明涉及煤氣化系統(tǒng)細(xì)渣漿液的處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤氣化系統(tǒng)細(xì)渣漿液的脫水干燥方法及其使用的脫水干燥系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

煤氣化系統(tǒng)中，煤炭經(jīng)過氣流床氣化轉(zhuǎn)變?yōu)槿剂嫌脷饣蚧ず铣蓺?，其中含有大量的飛灰需要凈化去除。目前比較成熟的合成氣凈化工藝是濕法凈化，即采用水激冷并洗滌合成氣以除去合成氣中的飛灰、酸性氣體，濕法凈化工藝會產(chǎn)生大量的渣水(黑水)。渣水通常是通過閃蒸和沉降濃縮得到細(xì)渣漿液，濃縮過程中會產(chǎn)生大量的低壓閃蒸蒸汽。當(dāng)前低壓閃蒸蒸汽一般直接使用大量的循環(huán)冷卻水進(jìn)行冷凝，一方面需要消耗大量的冷卻水；另一方面，換熱后的冷卻水富含有低位熱能，但是由于冷卻水蘊(yùn)含的低位熱能利用率通常較低，從而降低了低壓閃蒸蒸汽的余熱利用率，因此低壓閃蒸蒸汽需要進(jìn)一步的合理利用，以降低氣化系統(tǒng)能耗，提高裝置能量利用效率。

渣水濃縮得到的細(xì)渣漿液進(jìn)行脫水處理可制得干燥的細(xì)渣，細(xì)渣漿液脫水工藝一般采用機(jī)械過濾的方式，機(jī)械過濾單元裝置占地較大，而且目前工業(yè)實(shí)際運(yùn)行情況較差，過濾裝置長周期運(yùn)行存在較大問題；經(jīng)機(jī)械過濾后細(xì)渣濾餅含水量在50％～60％之間，脫水效果較差，導(dǎo)致過濾系統(tǒng)廠房及細(xì)渣輸送、儲存等相關(guān)場地衛(wèi)生狀況較差。另外細(xì)渣含碳量較高，可燃物含量高，具有一定的使用價值，可用作鍋爐或者其他等原料，但是該高含水的濾餅給細(xì)渣后續(xù)的再利用造成一定的困難，無法直接作為鍋爐燃料，同時高含水的細(xì)渣在輸送和儲存環(huán)節(jié)也存在諸多不便，因此為了細(xì)渣可回收利用需要進(jìn)一步脫水干燥。

鑒于以上問題，需要提出新的技術(shù)方案，以解決上述余熱利用率低以及細(xì)渣漿液的干燥處理的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種煤氣化系統(tǒng)細(xì)渣漿液的脫水干燥方法，以充分利用煤氣化系統(tǒng)的余熱資源尤其是低壓閃蒸蒸汽，提高煤氣化系統(tǒng)能量利用效率、減少能源和循環(huán)冷卻水的消耗，同時降低設(shè)備成本以及對場地環(huán)境的影響。

所述煤氣化系統(tǒng)細(xì)渣漿液的脫水干燥方法包括以下步驟：

(a)煤氣化系統(tǒng)產(chǎn)生的細(xì)渣漿液經(jīng)過預(yù)脫水提濃裝置進(jìn)行預(yù)脫水，得到提濃細(xì)渣漿液；

(b)將煤氣化系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱資源與空氣進(jìn)行熱交換，空氣被加熱成熱空氣；

(c)將提濃細(xì)渣漿液和熱空氣同時送入噴霧干燥器內(nèi)，提濃細(xì)渣漿液與熱空氣在噴霧干燥器內(nèi)直接接觸傳熱傳質(zhì)，脫除大部分水分成為固體顆粒粉末后經(jīng)底部流出成為干燥細(xì)渣。

優(yōu)選的，所述細(xì)渣漿液為煤氣化系統(tǒng)產(chǎn)生的渣水依次經(jīng)低壓閃蒸、真空閃蒸和沉降分離后得到，固含量為5-20％。低壓閃蒸、真空閃蒸和沉降通過現(xiàn)有的低壓閃蒸器、真空閃蒸器和沉降槽即可實(shí)現(xiàn)。

優(yōu)選的，所述預(yù)脫水提濃裝置為旋液分離器或者離心過濾器，旋液分離器或者離心過濾器上部溢流清液作為循環(huán)水返回煤氣化系統(tǒng)，所述提濃細(xì)渣漿液從所述預(yù)脫水提濃裝置底部排出，固含量為30-40％。

優(yōu)選的，所述余熱資源為所述渣水低壓閃蒸時產(chǎn)生的部分或全部的低壓閃蒸蒸汽，低壓閃蒸蒸汽與空氣在空氣加熱器中進(jìn)行熱交換。

優(yōu)選的，低壓閃蒸蒸汽與空氣換熱冷凝后作為系統(tǒng)補(bǔ)水。

優(yōu)選的，所述噴霧干燥器排出的干燥尾氣通過冷凝器，所述干燥尾氣攜帶的水蒸汽冷凝后作為系統(tǒng)補(bǔ)水。

優(yōu)選的，所述噴霧干燥器底部流出的干燥細(xì)渣含水率為10-20％。

本發(fā)明的另一目的在于提供所述方法使用的脫水干燥系統(tǒng)，其包括：

預(yù)脫水提濃裝置，所述預(yù)脫水提濃裝置為旋液分離器或離心過濾器，用于對待脫水干燥的細(xì)渣漿液進(jìn)行預(yù)脫水處理得到提濃細(xì)渣漿液；

空氣加熱器，所述空氣加熱器為管式換熱器或板式換熱器，供煤氣化系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱資源與空氣進(jìn)行熱交換制得熱空氣；

噴霧干燥器，所述噴霧干燥器設(shè)于所述預(yù)脫水提供裝置和所述空氣加熱器的下游，供同時加入的提濃細(xì)渣漿液和熱空氣接觸進(jìn)行傳熱傳質(zhì)。

較佳的，所述空氣加熱器設(shè)于煤氣化系統(tǒng)的低壓閃蒸器的下游，所述低壓閃蒸器的蒸汽出口與所述空氣加熱器的高溫入口通過管道接通。

較佳的，所述的脫水干燥系統(tǒng)還包括：

空氣過濾器，所述空氣過濾器設(shè)于所述空氣加熱器上游，用于向所述空氣加熱器提供過濾干燥后的空氣；

冷凝器，所述冷凝器設(shè)于所述噴霧干燥器的下游，用于接入所述噴霧干燥器排出的濕干燥尾氣；

氣液分離器，所述氣液分離器設(shè)于所述冷凝器的下游，用于將冷凝后的濕干燥尾氣分離為冷凝水和干燥尾氣。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、所述方法使用煤氣化系統(tǒng)的余熱資源尤其是低壓閃蒸蒸汽來加熱空氣，進(jìn)而使用加熱得到的熱空氣通過噴霧脫水干燥技術(shù)對提濃細(xì)渣漿液進(jìn)行干燥，使余熱資源得以充分利用，提高了能量利用效率。

2、所述方法使用噴霧脫水干燥技術(shù)代替原有的機(jī)械過濾流程，所述使用的脫水干燥系統(tǒng)成本低體積相對較小，不僅降低了設(shè)備投資成本，減小了細(xì)渣漿液處理單元裝置占地面積，改善了現(xiàn)場環(huán)境，而且細(xì)渣漿液通過所述預(yù)脫水裝置預(yù)脫水，然后在所述噴霧干燥器中提濃細(xì)渣漿液與熱空氣接觸傳熱傳質(zhì)后脫除大部分水分成為干燥的固體顆粒粉末，排出的干燥細(xì)渣含水率低，可進(jìn)一步直接利用。

3、通過所述空氣加熱器的低壓閃蒸蒸汽與空氣熱交換時溫度降低冷凝成水，無需再通過低壓閃蒸蒸汽冷凝器冷卻，有效降低了低壓閃蒸蒸汽冷凝器負(fù)荷，進(jìn)而減少了系統(tǒng)循環(huán)水用量。而且低壓閃蒸蒸汽經(jīng)空氣加熱器冷凝得到的蒸汽冷凝液、細(xì)渣漿液經(jīng)預(yù)脫水裝置產(chǎn)生的溢流清液等，均可作為系統(tǒng)補(bǔ)水回收，有效提高了系統(tǒng)水的回用率，大大降低了新鮮水消耗。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的煤氣化系統(tǒng)細(xì)渣漿液的脫水干燥方法的流程示意圖。

符號標(biāo)記：

1低壓閃蒸器；2真空閃蒸器；3沉降槽；4空氣加熱器；5旋液分離器；6噴霧干燥器；7冷凝器；8分離器；9真空泵；

s1渣水；s2低壓閃蒸濃縮黑水；s3低壓閃蒸蒸汽；s4真空閃蒸濃縮黑水；s5真空閃蒸蒸汽；s6細(xì)渣漿液；s7澄清灰水；s8提濃細(xì)渣漿液；s9溢流清液；s10空氣；s11蒸汽冷凝液；s12熱空氣；s13干燥細(xì)渣；s14濕干燥尾氣；s15冷凝水；s16干燥尾氣；s17放散氣。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，以下實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而非用于限定本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1渣水濃縮和脫水干燥系統(tǒng)

圖1所示為本發(fā)明的較佳實(shí)施例的煤氣化系統(tǒng)的渣水濃縮和細(xì)渣漿液脫水干燥的流程示意圖，其中低壓閃蒸器1、真空閃蒸器2和沉降槽3組成渣水濃縮單元，空氣加熱器4、旋液分離器5、噴霧干燥器6、冷凝器7、分離器8和真空泵9組成細(xì)渣漿液脫水干燥單元。

渣水濃縮單元中，煤氣化系統(tǒng)產(chǎn)生的渣水s1(蒸發(fā)熱水塔濃縮黑水)經(jīng)過低壓閃蒸器1閃蒸生成低壓閃蒸濃縮黑水s2和低壓閃蒸蒸汽s3；低壓閃蒸濃縮黑水s2經(jīng)過真空閃蒸器2閃蒸生成真空閃蒸濃縮黑水s4和真空閃蒸蒸汽s5；真空閃蒸濃縮黑水s4進(jìn)入沉降槽3中沉降，上部的澄清灰水s7作為循環(huán)水返回煤氣化系統(tǒng)，底部沉降的細(xì)渣漿液s6送至旋液分離器5。

在細(xì)渣漿液脫水干燥單元中，細(xì)渣漿液s6首先經(jīng)過作為預(yù)脫水裝置的旋液分離器5分離出部分水分，提高固含量，以此降低噴霧干燥器6的處理量，旋液分離器5上部溢流清液s9與澄清灰水s7匯集作為循環(huán)水返回氣化系統(tǒng)，旋液分離器5底部出來的提濃細(xì)渣漿液s8通過泵送至噴霧干燥器6；在噴霧干燥器6內(nèi)與同時通入的熱空氣s12接觸傳熱傳質(zhì)后脫除大部分水分，干燥得到的固體顆粒粉末經(jīng)底部流出噴霧干燥器6成為干燥細(xì)渣s13。熱空氣s12是由低壓閃蒸器1產(chǎn)生的低壓閃蒸蒸汽s3與過濾空氣s10換熱后產(chǎn)生，低壓蒸汽換熱后形成冷凝液s11作為系統(tǒng)補(bǔ)水，噴霧干燥產(chǎn)生的濕干燥尾氣s14經(jīng)過冷凝器7、分離器8冷凝分離出的冷凝水s15后用作系統(tǒng)補(bǔ)水，其余干燥尾氣s16送往真空泵9處理成放散氣s17排放。

實(shí)施例2水煤漿氣化裝置產(chǎn)生的渣水的處理

對以煤為原料的某水煤漿氣化裝置產(chǎn)生的渣水通過實(shí)施例1的渣水濃縮和脫水干燥系統(tǒng)進(jìn)行處理，其中沉降槽得到的細(xì)渣漿液s6固含量為20％，控制細(xì)渣漿液s6處理量為8630.0kg/h，抽取4884kg/h低壓閃蒸蒸汽s3作為空氣加熱器4的熱源。本實(shí)施例處理過程的主要物流數(shù)據(jù)如表1所示。

表1實(shí)施例2主要物流參數(shù)

由表1可知，采用本發(fā)明的處理方法，該實(shí)施例可達(dá)到以下有益效果：

1、該實(shí)施例利用低壓閃蒸蒸汽s3作為空氣加熱器4的熱源來加熱空氣s10，加熱得到的熱空氣s12進(jìn)而對提濃細(xì)渣漿液s8進(jìn)行脫水干燥，低壓閃蒸蒸汽s3中的余熱得以充分利用，提高了能量利用效率。

2、該實(shí)施例法使用噴霧脫水干燥技術(shù)代替原有的機(jī)械過濾流程，不僅降低了設(shè)備投資成本，減小了細(xì)渣漿液處理單元裝置占地面積，改善了現(xiàn)場環(huán)境，而且通過旋液分離器5預(yù)脫水和噴霧干燥器6脫水干燥，固含量為20％的細(xì)渣漿液s6可干燥為水含量為10％的干燥細(xì)渣s13，干燥細(xì)渣s13可進(jìn)一步直接利用，解決了細(xì)渣濾餅含水率高而無法直接利用的問題。

3、低壓閃蒸器1產(chǎn)生的低壓閃蒸蒸汽通常需要通過低壓閃蒸蒸汽冷凝器冷卻，而該實(shí)施例中，低壓閃蒸蒸汽s3占低壓閃蒸器1產(chǎn)生的低壓閃蒸蒸汽總量的36.4％，通過空氣加熱器4用于與空氣s10換熱，這部分低壓閃蒸蒸汽s3與空氣s10熱交換時溫度降低而冷凝，無需再通過低壓閃蒸蒸汽冷凝器冷卻，有效降低了低壓閃蒸蒸汽冷凝器負(fù)荷，進(jìn)而減少了系統(tǒng)循環(huán)水用量。而且低壓閃蒸蒸汽s3經(jīng)空氣加熱器4冷凝得到的蒸汽冷凝液s11、細(xì)渣漿液s6經(jīng)旋液分離器5產(chǎn)生的溢流清液s9等，均可作為系統(tǒng)補(bǔ)水回收，其中蒸汽冷凝液s11和溢流清液s9的總回收量達(dá)到7760kg/h，有效提高了系統(tǒng)水的回用率，大大降低了新鮮水消耗。

實(shí)施例3粉煤氣化裝置產(chǎn)生的渣水的處理

對以煤為原料的某粉煤氣化裝置產(chǎn)生的渣水通過實(shí)施例1的渣水濃縮和脫水干燥系統(tǒng)進(jìn)行處理，其中沉降槽得到的細(xì)渣漿液s6固含量為15％，控制細(xì)渣漿液s6處理量為8630.0kg/h，抽取3307kg/h低壓閃蒸蒸汽s3作為空氣加熱器4的熱源。本實(shí)施例處理過程的主要物流數(shù)據(jù)如表2所示。

表2實(shí)施例3主要物流參數(shù)

由表2可知，采用本發(fā)明的處理方法，該實(shí)施例可達(dá)到以下有益效果：

1、該實(shí)施例利用低壓閃蒸蒸汽s3作為空氣加熱器4的熱源來加熱空氣s10，加熱得到的熱空氣s12進(jìn)而對提濃細(xì)渣漿液s8進(jìn)行脫水干燥，低壓閃蒸蒸汽s3中的余熱得以充分利用，提高了能量利用效率。

2、該實(shí)施例法使用噴霧脫水干燥技術(shù)代替原有的機(jī)械過濾流程，不僅降低了設(shè)備投資成本，減小了細(xì)渣漿液處理單元裝置占地面積，改善了現(xiàn)場環(huán)境，而且通過旋液分離器5預(yù)脫水和噴霧干燥器6脫水干燥，固含量為15％的細(xì)渣漿液s6可干燥為水含量為15％的干燥細(xì)渣s13，干燥細(xì)渣s13可進(jìn)一步直接利用，解決了細(xì)渣濾餅含水率高而無法直接利用的問題。

3、低壓閃蒸器1產(chǎn)生的低壓閃蒸蒸汽通常需要通過低壓閃蒸蒸汽冷凝器冷卻，而該實(shí)施例中，低壓閃蒸蒸汽s3占低壓閃蒸器1產(chǎn)生的低壓閃蒸蒸汽總量的26.1％，通過空氣加熱器4用于與空氣s10換熱，這部分低壓閃蒸蒸汽s3與空氣s10熱交換時溫度降低而冷凝，無需再通過低壓閃蒸蒸汽冷凝器冷卻，有效降低了低壓閃蒸蒸汽冷凝器負(fù)荷，進(jìn)而減少了系統(tǒng)循環(huán)水用量。而且低壓閃蒸蒸汽s3經(jīng)空氣加熱器4冷凝得到的蒸汽冷凝液s11、細(xì)渣漿液s6經(jīng)旋液分離器5產(chǎn)生的溢流清液s9等，均可作為系統(tǒng)補(bǔ)水回收，其中蒸汽冷凝液s11和溢流清液s9的總回收量達(dá)到7760kg/h，有效提高了系統(tǒng)水的回用率，大大降低了新鮮水消耗。

本發(fā)明的煤氣化系統(tǒng)細(xì)渣漿液脫水干燥的核心內(nèi)容是利用余熱資源尤其是低壓閃蒸蒸汽作為熱源對空氣加熱，進(jìn)而對細(xì)渣漿液進(jìn)行脫水干燥。本發(fā)明并不限于圖一所示的利用方法，其他利用氣化系統(tǒng)副產(chǎn)余熱資源對空氣加熱，進(jìn)而對細(xì)渣漿液進(jìn)行脫水干燥的方法工藝也在本發(fā)明保護(hù)的范圍內(nèi)。

以上已對本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明創(chuàng)新的前提下還可作出種種的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。