本實用新型涉及一種用于對含固體的工藝廢水進行處理的設備，該工藝廢水在利用含碳燃料生成合成氣的氣化機組中對合成氣進行凈化時出現(xiàn)。

背景技術：

通過氣化生成合成氣的原理是：煤、木炭或者石油焦等含碳的燃料與含氧的氣化劑(空氣、氧氣、蒸汽等)在一定的溫度和壓力下發(fā)生反應，將有機質轉換為成一氧化碳氫氣混合物(合成氣)，而燃料中的礦物殘余形成熔化的灰渣亦混在粗制合成氣內(nèi)，必須被分離出去。

因此，氣化工藝由三部分組成：含碳物料的氣化、粗制合成氣的凈化、氣化過程中產(chǎn)生的含固體的工藝廢水的預處理。尤其含有灰和爐渣的工藝廢水根據(jù)其固體含通常被稱為“黑水”或者“灰水”，而灰水一般是已經(jīng)凈化的黑水，并可在工藝中循環(huán)使用。

含碳的燃料與氣化劑在氣化反應器的腔內(nèi)反應。生成的粗制合成氣，爐渣和煙塵通過爐底進入緊接著的冷卻室或者激冷室，在其中，粗制合成氣和一同進來的灰渣遇水冷卻至灰渣熔點下，比如通過在粗制氣入口噴水霧(噴淋冷卻)，和/或將粗制合成氣引入水浴(浸水冷卻)，大部分灰渣沉入激冷室的水浴的錐形底部。由于粗制合成氣中依然含有灰渣殘余，必須再經(jīng)過氣體凈化設備對其凈化。為節(jié)約成本，經(jīng)氣化反應器和氣體凈化設備出來的高溫高壓的在此積聚的含有固體的黑水會被循環(huán)使用，也就是說，黑水必須從高壓系統(tǒng)中排出，比如可以通過沉淀、沉降或者過濾在另外的凈化設備中進行預處理，然后必須再加壓到系統(tǒng)壓力。通常會將解除壓力和分離固體相結合，也稱為閃蒸(Flash-Destillation)。

現(xiàn)有技術中工藝廢水(黑水)處理方法成本高，并且由于需要很多壓力站，裝置費用相對高、成本高而且所需循環(huán)水量大。

公知的DE 2444819 A1的工藝是將粗制合成氣從壓力煤氣化設備排出進入濕式分離器(清洗冷卻器)，利用噴淋塔和水浴分離煤焦油和粉塵。從水浴的下水孔抽取含灰渣和焦油的污水，將其輸入一個或者多個串聯(lián)的旋液分離器進行凈化。凈化后的污水緊接著再輸送至清洗冷卻器頂部。整個水循環(huán)系統(tǒng)：清洗冷卻器—旋液分離器—清洗冷卻器保持在氣化反應器的壓力水平，粉塵和煤焦油成分作為濃縮物被從旋液分離器的底部輸水管排出，在正常氣壓下后續(xù)處理。此過程中回收的污水經(jīng)過加壓后如旋液分離器的凈水一樣，送入清洗冷卻器頂部。

DE 3537493 A1描述了一種用于水激冷的預處理方法，其中，粗制氣在激冷室中冷卻和洗滌，其中，凈水和工藝冷凝水供入到氣體洗滌器中。在此積聚的工藝廢水和由激冷室的水浴中抽取的水一同輸送至旋液分離器。其中的一部分進入激冷室中的噴嘴，而另一部分被解除壓力、冷卻和凈化。固體濃縮物從旋液分離器的底部輸水管經(jīng)由放出閘門進入灰渣處理裝置。

DE 102010040493 A1的主題是用于對流體反應器的工藝水進行循環(huán)引導的設備和方法，其中，包含爐渣水、激冷余水、洗滌水和冷凝水的煙霧水在工藝壓力下經(jīng)旋液分離器或者壓濾機分離固體，然后輸回流體反應器再利用。一個或多個旋液分離器的底部輸水管將固體濃縮物傳送到污泥容器，釋放氣壓后進入壓濾機，其中，間斷地回收循環(huán)水。

上述方法的弊端是，盡管經(jīng)旋液分離器凈化的工藝水被回收用于粗制合成氣的激冷，但從旋液分離器的底部輸水管排出的含固體的濃縮物含水量很高且未經(jīng)過進一步處理而直接排出，然后在環(huán)境氣壓下進入沉積池或者壓濾機被分離成固相和液相。這樣回收的工藝水必須重新加壓才能循環(huán)利用。為此的耗費不利于節(jié)約成本。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型從公知的工藝的弊端出發(fā)，旨在改進工藝水的循環(huán)引導，從而減少排出的工藝廢水的份額。依然保留了使用旋液分離器，因為它連續(xù)的運行方式和封閉的結構形式最適合于在水循環(huán)引導內(nèi)部在壓力下分離固體。

根據(jù)本實用新型，旋液分離器的底部輸水管與激冷室的水浴相連，來自至少一個氣體洗滌器的工藝廢水能輸送至該旋液分離器。旋液分離器的用于凈水的頂部輸水管通過管道與激冷室中的激冷裝置相連。氣體洗滌器的作用是從粗制合成氣氣流里分離固體，并且設置在激冷室之后。

通過旋液分離器的底部輸水管與激冷室的水浴相連用以凈化含固體的工藝廢水，旋液分離器底部輸水管的含固體的水就不必立刻在附加的閘門設備中排出，而是先輸送至另外的已經(jīng)存在的分離級(Trennstufe)，其中，通過沉淀使水和固體再次分離，之后固體高濃度且低水分地利用現(xiàn)有的閘門設備從激冷室的錐形出口放出。

本實用新型的優(yōu)點在于，工藝廢水處理設備操作簡單、成本低廉、用水量少以及充分利用煤氣化工藝中現(xiàn)有的裝置和管道。對循環(huán)引導的工藝水進行的凈化在氣化反應器的系統(tǒng)壓力下連續(xù)進行。

氣體洗滌器的水浴的另一個優(yōu)點是，除了分離氣體和固體外還能作為循環(huán)水的緩沖容器。激冷室中的水浴除了容納來自粗制氣的灰渣外，還能同時起到針對旋流旋液分離器的頂部輸水管的污泥收集腔的作用。

旋液分離器的污泥底部輸水管導入激冷池中，激冷室的灰渣放出閘門附加地同時用于在粗制合成氣凈化中分離的固體，省掉了額外的排出裝置。激冷室也起到額外的沉淀室的作用，該沉淀室用于分離經(jīng)氣體凈化的工藝廢水中的固體和水。旋液分離器的底部輸水管直接進入激冷水浴，提供了額外的沖力，其可以避免灰渣堵塞在激冷室的放出閘門。

附圖說明

下面以氣流床氣化機組為例闡述本實用新型以助理解。其中：

圖1示出對工藝廢水進行處理的設備的示意圖；

圖2示出包括兩級的旋液分離器布置的工藝廢水的預處理。

具體實施方式

上述實用新型解決了在煤氣化機組內(nèi)預處理黑水的技術問題。

如圖1所見，用于處理含固體的在凈化合成氣時出現(xiàn)的工藝廢水的設備集成到利用含碳燃料生產(chǎn)合成氣的氣流床氣化機組中。同樣，只要存在粗制氣的激冷裝置，本方案也可以用于渦流床氣化機組、流動床氣化機組或固定床氣化機組中。

在氣流床氣化反應器1的反應室2中，在高溫高壓下借助燃燒器3能使碳、氫氣和氧氣發(fā)生熱氧發(fā)應生成粗制合成氣，該粗制合成氣然后在激冷室4內(nèi)能通過激冷裝置6和水浴5依次與水接觸來降溫。激冷裝置6中包含了所有配屬于激冷室4的用水裝置，比如用于使粗制合成氣氣流中激冷水霧化的噴灑裝置，或者用于在管道表面或容器壁表面上生成防護水膜的環(huán)形分布器。

激冷室4下端的水浴5第一步分離煤渣中所含的礦物質殘余。在水浴5中沉淀出的灰渣通過出渣口7排出壓力系統(tǒng)。

在激冷室4的粗制氣出口配備有粗制合成氣管道8，其將粗制氣氣流輸入到氣體洗滌器10和11，粗制合成氣氣流內(nèi)殘留的灰和渣能在這些氣體洗滌器中被清除。

如在實施例中實現(xiàn)的那樣，從合成氣中分離固體至少能利用氣體洗滌器11來實現(xiàn)，其可以與一個或多個文丘里洗滌器10相組合。

氣體洗滌器11例如包括帶有水浴13以及安排在其上的板式塔22的濕式分離器，粗制氣下沉管12沉入該水浴中，其中，板式塔22例如可以包括鐘形底部，并且可以以與粗制合成氣逆向流動的高壓灰水23和/或冷凝水24來運行。

文丘里洗滌器10的輸出端與洗滌器11的粗制氣下沉管12相連。含灰渣的工藝廢水14從洗滌器11的水浴13延伸至旋液分離器16的入口。在旋液分離器16的進水口中安排有泵15。

用于從旋液分離器16溢出的凈水17的輸送管道與激冷室4中的激冷裝置6相連。

依照本實用新型，旋液分離器16的底部輸水管19與激冷室4的水浴5相連。用于含有大量固體的工藝廢水21的導出管路安排在水浴13的錐形池底的最低點處并延伸到后置的凈化裝置26。

為改善旋液分離器的凈化效果，適宜的是如圖2所示使用兩個串聯(lián)安排的旋液分離器16，其中，沿流動方向的第一旋液分離器16的入口與氣體洗滌器11相連，而用于來自最后的旋液分離器16的頂部輸水管的凈水17的管道與激冷裝置6相連。旋液分離器16的引導污泥的底部輸水管19通過共用的輸送管道通入到激冷室4的水浴5中。

為了更好地分離細微的固體同樣可以并聯(lián)更小的分離器，并且它們可以再以串聯(lián)方式相結合。

對于調節(jié)引入激冷室4中的循環(huán)水來說有利的是，節(jié)流閥18安排在用于凈水17的從旋液分離器16的頂部輸水管到激冷室4中的輸送管道中。

激冷室4的水浴5處配備另一條用于黑水20的廢水管道，其延伸至后置的凈化裝置26。

凈化裝置26是由現(xiàn)有技術公知的獨立的設備，其用于從導出的黑水中分離雜質，通常在正常氣壓下工作?？梢允褂瞄W蒸、沉淀、過濾、降解或者非降解等方法分離固體。

根據(jù)本實用新型的設備的工作原理：

在氣化反應器1的反應室2里，在高溫高壓下在一個或多個燃燒器的火焰區(qū)內(nèi)生成粗制合成氣，其緊接著涌入激冷室4遇水冷卻。此過程中，大部分一起傳送的灰渣也留在了水浴5中。

粗制合成氣離開激冷室4后進入兩個氣體洗滌器10、11進行凈化。首先在文丘里洗滌器10內(nèi)與高壓灰水9強力混合，其中，仍包含的細微灰渣被水浸潤、凝集。含灰水的粗制合成氣隨后通過粗制氣下沉12流入第二氣體洗滌器11的水浴13，其中，凝集的灰渣顆粒在水浴13中被擋住。

來自水浴13的預凈化的合成氣(用箭頭表示)穿流水浴13上方的板式塔22，首先以逆流的方式經(jīng)過來自凈化裝置26的高壓灰水23清洗，然后經(jīng)過(沒有標出)的工藝冷卻設備中的不含固體的冷凝水24清洗，其中，粗制氣中的細小的顆粒得以分離。這樣經(jīng)過機械凈化的合成氣25離開板式塔22上方的氣體洗滌器11，然后進入其他化學凈化環(huán)節(jié)。來自板式塔22的洗滌水貯存在水浴13中。

所描述的兩個氣體洗滌器10、11也可以被多個，或者另外的具備共用的工藝廢水儲水容器的濕式分離器代替。

在實施例的所屬的設施中，從粗制氣中分離的所有灰塵聚集在水浴13中。

在洗滌器11的適宜的實施方式中，把包含各種固體的黑水全部從水浴13中移走。

含有少量固體的黑水14在水浴的中間高度處用泵15抽出，輸送至旋液分離器16。在旋液分離器16中固體得以集中，通過底部輸水管19離開懸液分離器16，導入到激冷室4的含有灰渣的水浴5中。旋液分離器16中出來的凈水17可以用于激冷室4中冷卻粗制氣，其方式是：該凈水由于固體含量較少，可以輸送至激冷室4中的激冷裝置6中。凈水17在那里優(yōu)選以細小地分散在粗制合成氣氣流中的方式被霧化，其中，凈水形成蒸汽，從而從粗制合成氣中吸收熱量。通常在激冷室4的進氣口設置激冷噴嘴環(huán)，使在那里實現(xiàn)氣體溫度“閃降(Flash-Kühlung)”。

同樣凈水17也可以形成激冷室4的壁面或者裝入件的水膜。

通過凈水17的輸送管道中的調節(jié)閥18，可以調節(jié)凈水17的進水量進而是旋液分離器16的分離特性，并控制進入激冷裝置6的體積流和進入激冷室4中的水浴5的體積流。

從粗制合成氣中分離出的固體物通過廢水管道(黑水20、21)從水浴5、13中移走。

需要凈化的工藝廢水20、21為了從氣化機組的壓力系統(tǒng)中排出，必須在(用虛線表示的)降壓閘門中進行降壓，并且在凈化后再引回。因此，對氣體凈化裝置來說最優(yōu)化的操作是：使循環(huán)中在系統(tǒng)壓力下引導的循環(huán)水的份額盡可能多，并且使引入氣化系統(tǒng)外的凈化裝置26的要凈化的高壓的黑水的份額最小化。也就是說，只有來自激冷室4的錐形區(qū)域和來自氣體洗滌器11的錐底的高壓的黑水20、21被導入單獨的凈化裝置26中。

本實用新型與現(xiàn)有技術的區(qū)別在于，凈水流和來自旋液分離器16的底部輸水管的水流分別從兩處供應至激冷室4，這樣不需要為旋液分離器底部輸水管設置專門的排出口。

為改善旋液分離器16的濾清效果，可以串聯(lián)設置多個旋液分離器16，這樣凈水從第一旋液分離器16出來在第二旋液分離器內(nèi)16再次凈化。為更好地分離細微粉塵，還可以在第二級中設置有呈并聯(lián)的多個小的旋液分離器16形式的強力固體分離。這樣可以減少激冷裝置6中特別是噴淋管上的堵塞。

除了上述的用于黑水處理的實施方式，只要在向激冷室4輸送激冷水時具有用于從工藝廢水中分離固體的連續(xù)工作的設備，且該設備的輸出端與激冷室4連接，對本實用新型的其他修改均在本實用新型的保護范圍。

本領域技術人員可以適宜地將本實用新型的不同構造方案的特點與其他實施方案相結合。

附圖標記列表

1 氣化反應器

2 反應室

3 燃燒器

4 激冷室

5 水浴

6 激冷裝置

7 出渣口

8 粗制合成氣管道

9 高壓灰水

10 文丘里洗滌器、氣體洗滌器

11 氣體洗滌器

12 粗制氣下沉管

13 水浴

14 工藝廢水、黑水

15 泵

16 旋液分離器

17 凈水

18 節(jié)流閥

19 底部輸水管

20 工藝廢水，黑水

21 工藝廢水，黑水

22 板式塔

23 高壓灰水

24 冷凝水

25 合成氣

26 凈化裝置

n、m 自然數(shù)(n、m>0)