煤气化灰水电化学处理技术介绍及其应用
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煤气化灰水处理工艺
煤气化灰水处理是指将煤气化工厂产生的灰水处理洗涤后再回收使用或排放,以提高工厂利用率,降低工厂污染水排放浓度。
灰水处理技术主要可分为四部分:水源净化、水回收、废水处理和废水排放。
1、水源净化:灰水的水源净化主要是进行多项处理工艺,包括过滤、加药、活性炭吸附处理及除磷除氮等,以达到污染物含量降低的作用。
2、水回收:主要是使用沉淀池、水箱和滤池等混凝设备,利用沉淀工艺,将悬浮物沉淀到沉淀池,清除悬浮物,水质改善;利用滤池中内部滤料,结合活性炭、膜压池等,有效去除水中有害物质;其最终的水质符合回用水的要求,用作煤气装置的冷却水、脱水水、洗涤水等,以达到节省水源的要求。
3、废水处理:废水处理包括沉淀池、水箱和滤池等混凝设备,通过结合加药、活性炭吸附处理和除磷除氮等,有效去除废水中的有害物质,从而达到较好的污染防治效果,减少对环境造成的污染。
4、废水排放:最终处理好的废水达到环保要求后,应按照《污水排放标准》的有关规定,将可回用的水资源进行综合利用或进行改性排放,以减少对环境的污染。
一种粉煤气化炉灰水的除硬装置及工艺粉煤气化炉是将煤进行气化反应,产生一系列气体、液体和固体副产物。
其中固体副产物主要为粉煤灰,含有大量的无机盐和灰分,对环境有一定的污染作用。
为了减少对环境的影响,需要对粉煤灰进行处理,特别是灰水的处理。
下面,将介绍一种粉煤气化炉灰水的除硬装置及工艺,用于更好地处理粉煤灰水。
一、粉煤气化炉灰水的特点:粉煤气化炉灰水是指由粉煤灰与水混合后形成的废水。
其主要特点包括:1. 含有大量的无机盐,如氯化钠、硫酸钠等;2. 含有一定的悬浮固体颗粒;3. 酸碱度较高,常为酸性。
二、粉煤气化炉灰水处理装置:为了高效、稳定地处理粉煤气化炉灰水,可以设计一种除硬装置,包括以下主要部分:1. 流化床反应器:该反应器采用流化床反应方式,将灰水与硬水进行反应,使其中的无机盐发生沉淀。
2. 沉淀池:将反应后的硬水进行沉淀,使沉淀物与水分离。
3. 滤料层:设置在沉淀池中,用于进一步过滤沉淀物和悬浮固体颗粒。
4. 沉淀物收集槽:用于收集沉淀物,并进行后续处理。
5. 水处理系统:包括进水和出水系统,用于将灰水处理后,使其达到排放标准。
三、粉煤气化炉灰水处理工艺:1. 进水:将粉煤气化炉灰水引入处理系统。
在进水之前,可以进行预处理,如固液分离等,以减少固体颗粒对管道和设备的阻塞作用。
2. 反应:将灰水与硬水按一定比例混合后,送入流化床反应器中进行反应。
在反应过程中,硬水中的阳离子与灰水中的阴离子发生反应,形成不溶于水的沉淀物。
3. 沉淀:经过反应后的硬水进入沉淀池,通过设置合适的停留时间和提供适当的水力条件,使沉淀物与水分离。
此时,沉淀物重力沉降,并被收集。
4. 过滤:为了进一步去除悬浮固体颗粒和沉淀物,可以在沉淀池中设置滤料层。
滤料层可以通过筛选和吸附悬浮颗粒和沉淀物。
5. 沉淀物处理:收集的沉淀物可以进行进一步处理,如经脱水、干燥、焚烧等,以降低其体积和污染物含量。
6. 出水:经过反应、沉淀和过滤后的水称为出水,经过一系列处理后,应达到排放标准,可以直接排放或用于其他用途。
煤气化过程中的灰水预处理方案研究与优化摘要:针对煤气化过程中出现的灰水氨氮含量高、易结垢等问题,对煤气化过程中灰水氨氮的来源及结垢的原因进行了分析,并进行了针对性的煤气化灰水预处理方案优化,通过加碱汽提、混合闪蒸、加酸部分中和、抑酸4个主要步骤对煤气化灰水进行预处理,并结合甲醇装置实际生产结果表明,经灰水预处理后,减少了氨氦、钙镁等离子进入灰水系统的量,增加了氨氮汽提量和钙镁离子沉淀量,提高了灰水水质,减少了灰水系统结垢。
关键词:煤气化灰水;预处理;方案优化1灰水结垢成因进入气化黑水中的有机酸组分,经闪蒸系统后,随温度下降,其溶解度、活性、酸性均迅速下降;进入气化黑水中的无机酸组分,经闪蒸系统后,作为酸性组分挥发出去,导致黑水pH 值不断上升。
当黑水进入澄清池后,随pH值上升,CO32-同各类钙镁等离子生成CaCO3、Mg(OH)2等。
此类沉淀基本以分子团形式悬浮在灰水中,比黑水中的灰渣粒度小的多,难以处理,且基本不受絮凝剂影响。
分散剂可以影响沉降时间,但由于悬浮物最终仍要沉降下来,分散剂只是使沉降范围扩大。
最终结果就是悬浮物陆续沉降至灰水各储罐及管线中,形成致密垢片,堵塞管线。
其次,CaCO3、Mg(OH)2等在中性水中实质微溶,因此,灰水中Ca2+、Mg2+、C032-,OH-保持平衡。
当温度上升时,溶解度降低,水解度增加,Ca2+、Mg2+出现沉淀。
因灰水在除氧器中升温,除氧器水又逐步加温进入碳洗塔、气化炉,故在此过程中,灰水中可溶的Ca2+、Mg2+不断减少,CaCO3、Mg(OH)2等陆续沉降,导致除氧头、碳洗塔和气化炉内件、激冷水管线结垢。
2灰水预处理方案与优化2.1灰水预处理方案以某气化工艺流程为例,介绍灰水预处理方案,其工艺流程示意图见图l。
l-气化炉2-激冷水过滤器3-高压闪蒸入低压缓冲罐 4-酸液槽5-酸液泵6-洗涤塔/碳洗塔7-高压闪蒸罐8-低压闪蒸罐9-两级真空闪蒸罐 lO-澄清池,沉降池 11-灰水槽 12-除氧水槽,蒸发热水塔 l3-渣水混合器14-变换炉15-碱液槽16—碱液泵17,18-气液分离器19-汽提塔20-絮凝剂槽2l一除氧水泵图1 某气化装置灰水预处理工艺流程示意图图l中粗实线为灰水预处理部分:(1)加碱汽提,(2)混合闪蒸,(3)为加酸部分中和,(4)抑酸。
煤炭煤气化技术及其在清洁能源转型中的应用前景随着全球能源需求的不断增长,传统能源资源的供应逐渐面临枯竭的局面,清洁能源的开发和利用成为全球能源领域的重要课题。
煤炭煤气化技术作为一种重要的清洁能源转型技术,具有广阔的应用前景。
本文将探讨煤炭煤气化技术的原理、优势以及在清洁能源转型中的应用前景。
一、煤炭煤气化技术的原理和优势煤炭煤气化技术是利用高温和高压条件下,将煤炭转化为合成气的一种技术。
合成气主要由一氧化碳和氢气组成,可以作为燃料或化工原料使用。
煤炭煤气化技术的原理是通过煤炭与氧气和水蒸气反应,生成一氧化碳和氢气。
该过程中,煤炭中的硫、氮等杂质被有效去除,从而减少了燃烧过程中产生的污染物排放。
煤炭煤气化技术具有以下优势:1. 资源丰富:全球煤炭资源储量丰富,煤炭作为一种主要能源资源,具有广泛的应用前景。
2. 清洁高效:煤炭煤气化过程中,煤炭中的硫、氮等污染物被有效去除,大大减少了燃烧过程中的污染物排放。
同时,煤炭煤气化技术具有高效能转化率,能够充分利用煤炭资源。
3. 多元化应用:合成气可以作为燃料用于发电、供热等领域,也可以作为化工原料用于合成液体燃料、化肥等领域,具有多元化的应用前景。
二、煤炭煤气化技术在清洁能源转型中的应用前景1. 清洁电力生产:煤炭煤气化技术可以将煤炭转化为合成气,再通过合成气发电技术,将合成气燃烧产生的热能转化为电能。
相比传统的燃煤发电技术,煤炭煤气化发电技术能够大大减少燃煤过程中产生的污染物排放,实现清洁电力生产。
2. 氢能源开发:合成气中含有丰富的氢气,可以作为氢能源的重要来源。
利用煤炭煤气化技术生产合成气,再通过气体分离技术提取氢气,可以为氢能源的开发提供可靠的供应。
3. 合成液体燃料生产:煤炭煤气化技术可以将合成气转化为合成液体燃料,如合成柴油、合成汽油等。
这些合成液体燃料可以替代传统石油燃料,减少对石油资源的依赖,实现清洁能源的替代。
4. 化工原料生产:合成气中的一氧化碳可以用于合成化工原料,如合成甲醇、合成氨等。
煤气化技术的应用与发展前景煤气化技术是一种将固体煤转化为可燃气体的过程,通过这种技术可以将煤炭资源转化为更清洁、高效的能源形式。
煤气化技术的应用和发展前景备受关注,本文将探讨其在能源领域的应用以及未来的发展前景。
一、煤气化技术的应用1.1 煤气化在化工行业中的应用煤气化技术在化工行业中有广泛的应用。
通过煤气化,煤炭可以转化为合成气,再通过合成气制取合成氨、合成甲醇等重要化工原料。
这种方法不仅可以减少对石油等化石能源的依赖,还可以有效利用煤炭资源,提高资源利用率。
同时,合成氨和合成甲醇等产品也具有广泛的用途,可以用于制造肥料、塑料、涂料等。
1.2 煤气化在能源领域中的应用煤气化技术在能源领域中也有重要的应用。
通过煤气化,煤炭可以转化为合成气,再通过合成气发电、合成气制取液化石油气等方式,将其转化为电力和清洁燃料。
相比传统的燃煤发电,煤气化发电能够大幅减少污染物的排放,提高能源利用效率。
此外,煤气化技术还可以用于生产煤制天然气,实现煤炭资源的高效利用。
二、煤气化技术的发展前景2.1 煤气化技术在环保方面的优势随着人们对环境保护的重视程度不断提高,煤气化技术的环保优势逐渐凸显。
相比传统的燃煤发电,煤气化发电可以大幅减少二氧化硫、氮氧化物等有害气体的排放,减少大气污染。
此外,煤气化技术还可以实现二氧化碳的捕集和储存,减少温室气体的排放,对于应对气候变化具有积极意义。
2.2 煤气化技术在能源转型中的作用随着全球对可再生能源的需求不断增长,煤气化技术在能源转型中扮演着重要角色。
煤气化技术可以将煤炭等化石能源转化为可再生能源的替代品,为能源转型提供了一种可行的途径。
同时,煤气化技术还可以与可再生能源相结合,实现煤炭与太阳能、风能等能源的互补利用,提高能源的可持续性。
2.3 煤气化技术在能源供应安全中的重要性煤气化技术在能源供应安全中也具有重要的地位。
煤炭作为世界上最丰富的化石能源之一,其资源储量丰富、分布广泛,可以为国家提供稳定的能源供应。
煤炭气化技术及其在清洁能源领域的应用近年来,随着对环境保护和可持续发展的关注不断增加,清洁能源成为了全球能源领域的热门话题。
而在清洁能源的发展中,煤炭气化技术正逐渐崭露头角。
本文将探讨煤炭气化技术的原理、应用以及在清洁能源领域的潜力。
一、煤炭气化技术的原理煤炭气化是一种将固体煤转化为可燃气体的化学过程。
其原理是通过在高温和高压的条件下,将煤与氧气或蒸汽反应,使煤中的碳氢化合物转化为气体。
煤炭气化技术可以分为两种主要类型:一种是部分氧化气化,另一种是完全氧化气化。
部分氧化气化是指在氧气供应不足的条件下,将煤转化为一氧化碳和氢气的过程。
这种气化方式产生的气体称为合成气,其主要成分是一氧化碳和氢气。
而完全氧化气化则是在充足的氧气供应下,将煤完全转化为二氧化碳和水蒸汽。
这种气化方式产生的气体主要是二氧化碳和水蒸汽,其中还含有少量的一氧化碳和氢气。
二、煤炭气化技术的应用1. 煤炭气化发电煤炭气化技术在电力行业中有着广泛的应用。
通过煤炭气化产生的合成气,可以作为燃料供给燃气轮机或燃气锅炉,产生高效、清洁的电力。
相比传统的燃煤发电方式,煤炭气化发电可以大幅减少二氧化碳和其他污染物的排放,对环境的影响更小。
2. 煤炭气化制备合成燃料煤炭气化技术还可以用于制备合成燃料,如合成天然气(SNG)和合成液体燃料。
通过煤炭气化产生的合成气,可以经过一系列化学反应,转化为可替代天然气和石油的合成燃料。
这种合成燃料具有高热值、低污染排放的特点,可以有效减少对传统能源的依赖。
3. 煤炭气化制备化学品除了用于能源领域,煤炭气化技术还可以制备多种化学品。
通过煤炭气化产生的合成气,可以用于合成各种有机化学品,如甲醇、乙二醇等。
这些有机化学品在化工、医药等领域有着广泛的应用,通过煤炭气化技术制备这些化学品可以实现资源的高效利用。
三、煤炭气化技术的潜力煤炭气化技术在清洁能源领域具有巨大的潜力。
首先,煤炭气化技术可以将煤这种传统能源转化为清洁能源。
气化灰水处理工艺流程
气化灰水是火力发电厂煤炭燃烧后的最重要污染物之一。
正确有效地处理气化灰水对整个发电厂的运行及环境保护都有很大影响。
本文将介绍一种常用的气化灰水处理工艺流程:
1. 原水池:收集火力发电厂产生的全量气化灰水。
2. 密闭过滤:利用过滤装置和过滤剂在高浊压下对原水进行初处理,除去粗大悬浮颗粒物。
3. 中和池:利用氢氧化钠膏来中和和沉淀池水中的铁离子和砷离子,同时值校正在8.5左右。
4. 沉淀池:采用转鼓式沉淀池进行次级处理,利用氯化钙等沉淀剂对中和后的水进行二次沉淀,除去砷等微量污染物。
5. 淡化池:采用反渗透技术对处理好的灰水进行淡化处理,获得可供再利用的淡水。
6. 过滤池:对淡化后的水进行微滤处理,除去微细颗粒物,获得最终的超净水产品。
7. 处理尾水:处理不佳的尾水进一步送入尾渠处理合格后排放。
以上流程是气化灰水常用的处理方法,通过各处理步骤的配合,可以有效地处理火力发电废水,达到再利用标准。
煤炭气化的原理与应用煤炭气化是将固态煤转化为气体燃料或化工原料的过程。
它是一种逐渐受到重视的技术,能够在节约煤炭资源、降低环境污染、推动能源多元化等方面发挥重要作用。
本文将从煤炭气化的原理、应用等方面进行论述。
一、煤炭气化的原理煤炭气化是一种可控制反应的过程,通常在高温高压下进行。
反应过程主要分为两个阶段:初级反应、次级反应。
1. 初级反应初级反应主要是对煤炭中的碳、氢、氧等元素进行裂解和转化。
在高温高压条件下,煤炭中的碳与水蒸气反应,生成一氧化碳和氢气。
碳化反应中产生的固体炭黑可以带走一部分灰分,从而降低灰分等杂质对煤气的影响。
2. 次级反应次级反应主要是对初级反应形成的一氧化碳和氢气进行进一步加工转化,生成有机化合物和其他气体。
一氧化碳可以通过水气转移反应(WGS)生成二氧化碳和氢气,氢气可以与二氧化碳还原生成甲烷和水。
二、煤炭气化的应用煤炭气化技术可以将煤炭转化为气体燃料或化工原料,广泛应用于工业、煤化工、燃料等领域。
下面就其应用进行简要介绍。
1. 工业领域煤炭气化技术可以生产一系列重要的化学工业品例如苯、丙烯、乙二醇等。
这些化学品广泛应用于农药、医药、塑料、纺织、颜料等行业中。
2. 煤化工领域煤炭气化技术广泛应用于煤化工领域。
利用煤炭气化技术,可以生产一系列的煤化工产品,例如甲醇、乙醇、工业醋酸,这些产品在化学、医药、能源等领域的应用非常广泛。
3. 燃料领域利用煤炭气化技术,可以生产合成天然气、合成液体燃料,这些燃料具有高效能、低污染等优点。
在燃料应用领域,有着重要的开发和应用前景。
三、煤炭气化的发展现状煤炭气化技术在国内外都广泛应用,但是在不同发展阶段的国家应用不同。
例如在美国,煤炭气化技术被广泛应用于制备燃气和燃料等领域,而在中国,煤炭气化主要应用于煤化工领域。
煤炭气化技术在国际上也有一些发展,立陶宛、菲律宾等国家已经开发煤炭气化项目,这些项目在探索煤炭资源、创新能源供应等方面有着积极的推动作用。
现代煤气化技术推广及应用手册简介现代煤气化技术是一种将煤炭转化为合成气的高效能过程。
本手册将详细介绍现代煤气化技术的推广和应用。
煤气化技术概述现代煤气化技术是通过将煤炭与氧气或蒸汽进行反应,将其转化为一种可利用于发电、制造化学品和燃料的合成气体的过程。
煤气化技术有着诸多优势,如高效能、低排放和多产物利用等。
煤气化反应在煤气化过程中,煤炭与氧气或蒸汽发生反应,生成合成气(由一氧化碳和氢气组成)。
反应的主要步骤包括干馏、气化和水煤气变换。
这些步骤将煤炭中的有机物质转化为可用于发电和燃料生产的合成气。
煤气化技术种类现代煤气化技术包括固态煤气化、液态煤气化和气态煤气化。
固态煤气化是将煤炭直接加热到高温并与气化剂反应,液态煤气化是通过高温和高压条件下将煤炭转化为液体燃料,气态煤气化是将煤炭转化为可直接燃烧的煤气。
煤气化技术在电力产业中的应用现代煤气化技术在电力产业中有着广泛的应用。
煤气化技术能够将煤炭转化为合成气,进而用于发电厂的燃烧过程。
煤气化发电工艺流程煤气化发电工艺流程包括煤气化、气体净化、合成气燃烧和发电等步骤。
煤炭经过煤气化反应转化为合成气,合成气通过净化过程去除杂质后,进入燃烧室进行燃烧,并将燃烧产生的高温高压气体用于发电。
煤气化发电的优势煤气化发电技术具有高效能、低排放、多产物利用等优势。
煤气化发电能够提高煤炭的利用率,减少二氧化碳排放,并为其他产业提供合成气资源。
煤气化技术在化工行业中的应用现代煤气化技术在化工行业中有着广泛的应用。
煤气化技术可以将煤炭转化为合成气,进而用于生产化工品。
合成气的化工应用合成气是一种重要的化工原料,可以用于合成多种化工产品,如合成氨、甲醇、乙烯等。
通过合成气可以生产各种合成化工品,推动化工行业的发展。
煤气化技术在化工行业中的优势煤气化技术在化工行业中具有多种优势。
首先,煤气化技术能够将煤炭转化为合成气,提供了丰富的化工原料资源。
其次,煤气化技术可以将废弃物转化为合成气,实现资源的再利用。
第6期2017年11月中氮肥M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressNo. 6Nov. 2017煤气化灰水电化学处理技术介绍及其应用傅承1肖东2,周俊波1陈宝生2,金志娜2,夏子辉2,何燕南2(1.北京化工大学,北京100029; 2.北京京润环保科技股份有限公司,北京100085)[摘要]近年来新型煤气化技术应用广泛,但其工艺系统运行过程中会产生大量的气化灰水,这些气化灰水温度高,且含大量C a2+、M g2+,易造成系统结垢和堵塞。
利用电化学处理技术(即电絮凝技术)对气化灰水进行处理研究,并对电化学处理技术与煤气化工艺系统中现有灰水处理工艺进行对比分析,探讨其处理效果、运行成本及应用前景。
结果表明,电化学处理技术在悬浮物、浊度平均去除率达到90%以上的情况下,硬度去除率也能达到60. 5%,处理后的灰水完全符合系统回用的标准。
[关键词]煤气化;气化灰水;电化学处理技术;药剂絮凝处理技术;试验研究;应用[中图分类号]T Q546. 5 [文献标志码]B[文章编号]1004 -9932(2017)06 -0067 -03〇引言煤炭是我国的主要能源,蕴藏量居世界第三 位[1]。
2016年,中国原煤产量34. 1x l08t,煤 炭消耗量占能源消费总量的62.0%。
近年来,我国新上煤化工项目以坑口布局为主,多分布在 西北、华北地区,并且与水资源(我国水资源 的分布格局为“东多西少、南富北贫”呈逆向 分布——我国北方地区煤炭资源量占全国总量的 90%以上,而其水资源量仅占全国总量的21% [2]。
2012年,煤气化行业新鲜水消耗量占 煤化工行业新鲜水总消耗量的比例高达43% [3],因此亟需通过水处理工艺技术的应用减少新鲜水 的消耗。
近年来,在多方力量的推动和协作下,我国 开发出多种类型的煤气化炉并得到大量应用,但 这些煤气化工艺与其他国内外煤气化工艺一样,气化过程中会产生含有大量细碎煤渣的污水,这 些污水经过高温闪蒸、真空闪蒸处理后,成为 “黑水”,之后经加药絮凝沉降,出水成为“灰 水”,污水的循环利用系统被称作渣水系统。
气 化黑水具有高温、高悬浮物、高浊度等特点,同时黑水中会携带大量Ca2+、M g2+,而现有的药 剂絮凝处理技术对水中Ca2+、M g2+的去除效果 差,只有靠加入大量的高温分散剂、阻垢剂予以[收稿日期]2017-04-08[作者简介]傅承(1991一)男,河北赵县人,北京化工大学动力工程及工程热物理专业在读硕士研究生。
缓解,而即使这样气化灰水中的Ca2+、M g2+浓 度仍然较高,易造成后续设备与管路结垢、堵 塞,且大量循环使用后灰水总硬度不断升高,使 系统在高结垢倾向下运行[-5];同时,为维持系 统盐分浓度的稳定,需外排大量污水,并补充等 量的新鲜水。
本文利用电化学处理技术对某套航天粉煤气 化系统(航天炉)气化灰水处理进行研究,即用电絮凝技术代替药剂絮凝处理技术对气化灰水 进行处理,并与现有气化工艺系统的灰水处理工 艺进行对比分析,探讨其处理效果、运行成本及 应用前景。
1电化学处理技术的工作原理在煤气化灰水电化学处理设备反应池中设置 电化学反应器,采用金属铁或铝合金材料,通过 对反应器加电,使原位产生Fe3+或Al3+,Fe3+或Al3+进入水中与OH-结合生成Fe(OH)或 A1(0H)以及其他单核羟基配合物、多核羟基 配合物和聚合物等[6_8],电极原位产生絮凝核,絮凝核具有极强的吸附性,形成的胶核滑动层带 负电,易吸附水中的Ca2+、M g2+等结垢性离子,提高硬度的去除率[-2]。
同时,在离子进入电 场后,其内部电荷重新进行分配,发生离子极化 现象,流动过程中正、负电荷相互吸引,重新组 合成新的粒子,在不断曝气的搅拌作用下,粒子 相互吸引、碰撞,最终能成长为原来粒径103〜104倍的粒子,粒径由100 ~ 1 000 A 增大至0.1• 68 •中氮肥第6期〜lmm〇2电化学处理技术对气化灰水处理效果的分析采用电化学处理技术对气化灰水进行处理试验,气化灰水采用气化系统中沉降槽的出水,试验设备进水量为3 m3/h,每天运转8 h,设备溢流出水经絮凝后,污泥从设备底部排放,系统中所加入的药剂起调节灰水pH、碱度的作用。
因试验的不稳定性以及水量较小,其出水与排污水分别进入渣水系统回用。
灰水处理试验分为两个阶段:第一阶段不向水中补充碱度;第—*阶段,为提高硬度的去除率,向水中补充一定的碱度。
本试验对进出水的总硬度、C a2+含量、M g2+含量、悬浮物含量和浊度等5个指标分别进行了测定,数据均为第三方检测机构的检测结果。
具体检测结果及分类分析如下。
2.1 悬浮物含量、浊度检测结果分析气化灰水进水悬浮物含量波动较大,在l〜109 m g/L之间,平均值为42. 6 m g/L;出水悬浮物含量稳定在6〜17 m g/L之间,平均值为11. 4 m g/L,悬浮物的平均去除率为73. 2%,去除效果较好。
气化灰水进水浊度也不稳定,在2〜80 NTU之间波动,浊度平均为32.4 NTU;出水浊度平均值为3.4 NTU,去除率平均为90%。
从试验数据可以看出,沉降槽出水(即电化学处理系统进水)的悬浮物含量、浊度波动较大,但煤气化灰水电化学处理系统对进水的悬浮物含量和浊度波动有着良好的耐冲击性,即使进水中悬浮物含量和浊度波动很大,出水中悬浮物含量和浊度也可稳定在一定范围内,能够保证较好的去除效果,达到系统回用水水质指标要求。
虽然现有的加药絮凝工艺也能达到类似的效果,但其产水水质指标波动较大,很不稳定,后续设备与管路有产生污堵的隐患。
22硬度检测结果分析试验分为两个阶段,1〜7组数据为第一阶段试验硬度检测结果,8〜14组数据为第二阶段试验硬度检测结果,过程中气化灰水总硬度变化情况见图1。
由图1可以看出:气化灰水(即电化学处理系统进水)总硬度一般均会低于气化黑水,平均值为1 10m g/L;经过电絮凝一体化设备处理后,灰水总硬度明显下降,出水总硬度平均值降为564 m//L,C a2+、M/+平均去除率达52.0%(其中,第一试验阶段硬度平均去除率为35.7%,第二试验阶段硬度平均去除率为60.5%)。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14试验阶段图1试验过程中气化灰水总硬度变化情况试验过程中,气化灰水中总硬度以钙硬为主,进水中C a2+含量平均值为396 m//L,M/2+含量平均值仅为23.8 m//L,钙硬占到总硬度的85%以上;出水中C a2+含量平均值为169 m//L,C a2+平均去除率达57.4%,其中,第一阶段C a2+平均去除率为35.0%,第二阶段C a2+的平均去除率为714%,即碱度上升后C a2+去除率上升了1倍以上,提高碱度可有效降低灰水中C a2+的浓度;电絮凝一体化设备出水M/+含量平均值为11.0 m//L,平均去除率为48. 9%,其中,第一阶段M/+的平均去除率为32. 5%,第二阶段M/+的平均去除率为52. 5%,碱度上升后M/+的去除率也得到一定的提升。
以上数据表明,基于电化学处理技术的电絮凝一体化设备对总硬度中各种结垢性离子均有较好的去除效果,且出水水质较为稳定,能有效缓解系统的结垢倾向。
3气化灰水电化学处理技术的应用某套航天粉煤气化系统有气化炉3台(两开一备)单套气化系统渣水循环量为20m3/h (排污量为60 m3/h,补水量也为60 m3/h),因其现有2个大型沉降槽不便更换,故提出了一个对系统灰水进行旁路处理的改进方案:将沉降槽出水中的120m3/h气化灰水送入电化学除硬除浊一体化设备进行处理,之后再与沉降槽未经处理的出水混合,并适当稳定pH后回到原煤气化灰水系统中,使系统灰水硬度稳定在600 m//L第5期傅承等:煤气化灰水电化学处理技术介绍及其应用• 69 •这一气化系统可以承受的指标范围内;同时,由于该装置能有效降低系统灰水的硬度,故可将系统的补、排水量由原来的60m3/h降至20m3/h。
采用药剂絮凝处理技术或电化学处理技术的系统水平衡及硬度平衡情况的对比见图2。
(a)药剂絮凝处理系统泥饼外运(b)电化学处理系统图2 2种系统水平衡及硬度平衡的对比4电化学处理系统运行费用分析若使用电化学絮凝一体化设备替代现有的药剂絮凝工艺设备,为维持系统C a2+、M g2+及盐分浓度稳定的排污水量能够减为原来的1/3,系统需补充的脱盐水水量也降为原来的1/3,大大节省了运行费用。
此外,煤气化系统一直维持在较高的温度下运行,据现场了解,将每吨2°C 的软水加热到80 °C所需要的热量大约为20 k g 原煤燃烧所产生的热量,系统补水减少后,其热量消耗也相应减少。
药剂絮凝处理系统与电化学处理系统的年运行费用的对比见表1(费用中未包含对后续水处理系统建设投资及运行费用的影响,以及系统因结垢堵塞而停车清理与开车所产生的费用)。
表12种系统的年运行费用对比 万元项目药剂絮凝处理系统电化学处理系统药剂费110180排污水费21672补充水费9632热量消耗费760256总费用1190540注:①年运行时间按8000 h计算;②排污水处理费用按2元/m3计算,补充水按4.5元/m3计算,煤价按800元/t计算;③药剂费为厂家承包价格,据现场了解,药剂絮凝处理系统每年实际药剂费远高于/0万元。
5结论(1)电化学絮凝一体化技术对气化灰水的总硬度、。
^+、麗^ +平均去除率分别为60.5%、7/4%、52.5%,与传统药剂絮凝处理技术相比,硬度去除率大大提高;电化学絮凝一体化技术对浊度和悬浮物平均去除率分别为9%、73.2%,与药剂絮凝处理技术相比,其出水水质更加稳定;同时,在系统进入新的平衡后,可以大幅减小灰水硬度去除的难度,减少运行成本。
(2)电化学处理技术相较于传统的药剂絮凝处理技术,减小了整个系统灰水的硬度,能够缓解系统的结垢倾向,利于系统的长周期运行;同时,电化学处理技术减少了系统水量的排放和补充,从而减少了煤气化系统的水资源消耗;系统达到同现有沉降槽相同沉降效果所需的沉降时间大大缩减,约为传统药剂絮凝处理技术的一半,从而大大节省了气化装置的占地面积。
(3)虽然应用电化学处理技术药剂费用略有增加,但由于系统水质的改善,总体运行费用是大幅下降的(年运行费用可节省约650万元),并且还会降低后续污水的处理费用。
本次试验为进一步开展工程试验及应用提供了有参考价值的参数,同时也为各类煤气化系统循环用水的处理提供了一种新的思路,预计有较好的应用推广前景。
此外,目前我们还在开发并推广一种新型专利技术,即不向水中引入其他如c r、s〇4' NCV等阴离子,而是直接向水中加入H+调节灰水的pH,从而可有效避免系统中不必要阴离子含量的增加。