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| 余熱蒸發(fā)工藝處理煤氣發(fā)生站含酚廢水 發(fā)表于: 2011/11/11 10:17:07 |
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| 煤氣發(fā)生站的含酚廢水中含有一定濃度的酚類(lèi)、硫化物、氰化物等有害物質(zhì)，其中酚類(lèi)以一元酚為主，以苯酚含量最高，其次還有間對(duì)甲苯酚。含酚廢水的生成量取決于氣化煤質(zhì)及所采用的氣化凈化工藝。 幾十年來(lái)，如何徹底治理含酚污水一直是困擾煤氣發(fā)生站的環(huán)保難題，從事工業(yè)煤氣設(shè)計(jì)研究的專(zhuān)家們經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的研究與探討，對(duì)蒸汽化學(xué)脫酚法、蒸汽脫酚法、焚燒法、溶劑萃取脫酚法、樹(shù)脂脫酚法、磺化煤吸附法、生化法等十幾種酚水治理方法，都曾進(jìn)行了相當(dāng)時(shí)間的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。雖然摸索到了一些行之有效的處理方法，也取得了一定的效果，但是各種方法分別存在諸多嚴(yán)重的不足之處，最后不得不棄之不用。 科源公司結(jié)合多年來(lái)對(duì)煤氣發(fā)生站造氣及煤氣凈化工藝的研究，借鑒煤氣行業(yè)酚水治理的一些成果及經(jīng)驗(yàn)，從酚水減量治理出發(fā)，將余熱回收及廢水循環(huán)利用技術(shù)與含酚污水處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合，使煤氣發(fā)生站含酚廢水得以有效治理。 含酚廢水的減量治理： 按照氣化煤種區(qū)分，煤氣發(fā)生站可分為氣化煙煤、褐煤等煤種的煤氣發(fā)生站，和氣化無(wú)煙煤、焦炭等煤種的煤氣發(fā)生站，前者多以兩段爐為氣化爐型，后者一般以一段爐為氣化爐型。按照煤氣冷卻和凈化程度區(qū)分，煤氣發(fā)生站又有冷煤氣發(fā)生站和熱煤氣發(fā)生站之分。熱煤氣發(fā)生站終產(chǎn)煤氣溫度較高，一般熱煤氣出站溫度為300—400℃左右，煤氣中的水以氣態(tài)形式存在，煤氣發(fā)生站無(wú)含酚廢水產(chǎn)生。煤氣發(fā)生站含酚廢水的治理問(wèn)題，一般是就冷煤氣發(fā)生站而言。 煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的含酚廢水，是由入爐煤炭中的外在水、結(jié)晶水和煤炭氣化中間反應(yīng)產(chǎn)生的部分水組成。煤氣發(fā)生站產(chǎn)生的含酚廢水，則由煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的含酚廢水和煤氣冷卻凈化過(guò)程中產(chǎn)生的一部分廢水組成，含酚廢水中酚類(lèi)、硫化物、氰化物等有害物質(zhì)的含量取決于前者，而后者只增加廢水量，并無(wú)有害物質(zhì)增量產(chǎn)生。煤氣發(fā)生站含酚廢水產(chǎn)量，隨煤氣冷卻凈化工藝不同而異。 兩段式煤氣發(fā)生站（氣化煙煤等）含酚廢水的減量治理 根據(jù)下段煤氣冷卻工藝形式區(qū)分，兩段式煤氣發(fā)生站大體存在三種冷卻工藝，即水激冷—水間冷、風(fēng)冷—水間冷和雙級(jí)水間冷工藝。水激冷—水間冷工藝即下段煤氣的初冷工藝，采用冷卻水與溫度較高（400—500℃）的爐出煤氣直接接觸換熱的方式，上、下段煤氣終冷則采用冷卻水與煤氣間接換熱工藝；風(fēng)冷—水間冷和雙級(jí)水間冷工藝，其上、下段煤氣終冷工藝與水激冷—水間冷相同，但上段煤氣初冷工藝則不同，前者通過(guò)高溫煤氣與外界空氣的間接換熱，對(duì)煤氣進(jìn)行初級(jí)降溫，而后者則采用余熱回收裝置，回收高溫煤氣顯熱，將冷卻水間接加熱生產(chǎn)水蒸氣，同時(shí)煤氣得以降溫。 水激冷—水間冷工藝，水激冷裝置中冷卻水在與下段高溫煤氣直接換熱過(guò)程中，相當(dāng)部分的冷卻水汽化為水蒸汽被煤氣帶走，進(jìn)入下一級(jí)凈化冷卻工段，這部分水蒸汽在間接冷卻裝置中隨著煤氣的深度冷卻被冷凝出來(lái)，從而大大增加了煤氣含酚廢水的產(chǎn)量，給含酚廢水的處理帶來(lái)了諸多困難。 風(fēng)冷—水間冷工藝，下段煤氣凈化冷卻系統(tǒng)由旋風(fēng)除塵器和風(fēng)冷器組成，其工藝特點(diǎn)不同于水激冷—水間冷工藝，主要表現(xiàn)為發(fā)生爐下段煤氣的初級(jí)冷卻，是在旋風(fēng)除塵器及風(fēng)冷器中，通過(guò)外界空氣與高溫煤氣的間接換熱實(shí)現(xiàn)的，無(wú)含酚廢水增量產(chǎn)生。該工藝雖然解決了水激冷—水間冷工藝直接水冷造成的含酚廢水量增加的問(wèn)題，但并未對(duì)下段高溫煤氣的顯熱進(jìn)行有效利用，造成能源浪費(fèi)。 雙級(jí)水間冷工藝，下段煤氣經(jīng)旋風(fēng)除塵器除去大部分灰塵，然后進(jìn)入余熱回收裝置，對(duì)煤氣進(jìn)行初級(jí)降溫。該工藝的特點(diǎn)，體現(xiàn)在通過(guò)余熱回收裝置對(duì)煤氣進(jìn)行間接冷卻，保證含酚廢水無(wú)增量產(chǎn)生的同時(shí)，充分利用下段高溫煤氣的顯熱，從而達(dá)到煤氣發(fā)生站環(huán)保節(jié)能的目的。 就煤氣發(fā)生站含酚廢水的減量治理而言，風(fēng)冷—水間冷和雙級(jí)水間冷工藝，都可以達(dá)到理想效果，但就綜合實(shí)施效果而言，雙級(jí)水間冷工藝無(wú)疑是三種工藝中的首選工藝。 一段式煤氣發(fā)生站（氣化無(wú)煙煤等）含酚廢水的減量治理 氣化無(wú)煙煤、焦炭等一段式煤氣發(fā)生站，常用的冷卻凈化工藝為雙級(jí)水激冷工藝，即高溫爐出煤氣首先進(jìn)入雙豎管與冷卻水進(jìn)行直接傳質(zhì)換熱，使煤氣得以初步冷卻，然后進(jìn)入洗滌塔，在此，冷卻水與煤氣進(jìn)行二次直接傳質(zhì)換熱，從而完成煤氣終冷，終冷后的煤氣經(jīng)過(guò)靜電除塵器最終凈化后，經(jīng)煤氣加壓機(jī)加壓后，輸送至用戶�？梢钥闯�，在該工藝中煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的含酚廢水全部混入兩路冷卻水中，隨著無(wú)盡的循環(huán)使用，冷卻水中雜質(zhì)及酚類(lèi)、硫化物、氰化物等有害物質(zhì)的含量越來(lái)越高，最終嚴(yán)重影響到與煤氣的傳質(zhì)與換熱，此時(shí)，必須對(duì)該冷卻水進(jìn)行凈化脫酚處理，但由于水量太多，基本無(wú)法處理。 與兩段式煤氣發(fā)生站相同，根據(jù)煤氣冷卻工藝形式區(qū)分，一段式煤氣發(fā)生站在氣化無(wú)煙煤或焦炭時(shí)，同樣存在另外三種冷卻工藝，即水激冷—水間冷、風(fēng)冷—水間冷和雙級(jí)水間冷工藝，此時(shí)相當(dāng)于兩段式煤氣發(fā)生站下段煤氣的冷卻凈化工藝。根據(jù)對(duì)兩段式煤氣發(fā)生站含酚廢水的減量治理工藝的分析，對(duì)于一段式煤氣發(fā)生站在氣化無(wú)煙煤或焦炭而言，雙級(jí)水間冷工藝仍然是最佳工藝選擇，其工藝路線為爐出煤氣經(jīng)過(guò)旋風(fēng)除塵器除塵凈化后，進(jìn)入廢熱鍋爐，使煤氣得以初步冷卻降溫，然后進(jìn)入靜電除塵器進(jìn)行終極凈化除塵，最后進(jìn)入間接冷卻器，通過(guò)與冷卻水的間接換熱，使煤氣得以最終冷卻，最后，通過(guò)煤氣加壓機(jī)增壓后，送至用戶。 綜上所述，就含酚廢水的減量治理而言，無(wú)論是兩段式煤氣發(fā)生站還是一段式煤氣發(fā)生站，雙級(jí)水間冷工藝均為最佳選擇，以下均以該工藝為模板進(jìn)行論述。 含酚廢水的收集與預(yù)處理 含酚廢水的收集： 雙級(jí)水間冷工藝的含酚廢水來(lái)源，為煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的含酚廢水和高溫煤氣掠過(guò)設(shè)備水封時(shí)汽化的一小部分水，該工藝所產(chǎn)生的含酚廢水僅為水激冷—水間冷工藝的1/3—1/4。煤氣在進(jìn)入間冷器前，溫度一般在120—150℃左右，無(wú)廢水冷凝。經(jīng)過(guò)間冷器后，煤氣溫度降為35—45℃，煤氣中大部分含酚廢水在間冷器中被冷凝出來(lái)，隨著煤氣的遠(yuǎn)距離輸送，煤氣溫度繼續(xù)降低，煤氣管道中也會(huì)冷凝出部分含酚廢水，這兩部分含酚廢水集中收集于酚水池Ⅰ中，以備下一步處理。 預(yù)處理階段： 該階段旨在除去被收集的含酚廢水中的大部分懸浮物及焦油等，在煤氣發(fā)生站中曾經(jīng)應(yīng)用的預(yù)處理方法，大約有以下幾種：自然沉降分離法、機(jī)械過(guò)濾法、化學(xué)混凝沉淀法、電解浮選法、離心分離法、加酸破乳焦油渣吸附法、加壓溶氣氣浮法、射流氣浮法。 其中自然沉降分離與機(jī)械過(guò)濾兩種方法結(jié)合應(yīng)用，設(shè)備投資少、運(yùn)行成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單、維修便捷，且效果較為明顯，一直被大多數(shù)煤氣發(fā)生站作為含酚污水預(yù)處理方法所采用。其它幾種方法則必須在另行設(shè)置的設(shè)備中進(jìn)行處理，相對(duì)處理費(fèi)用要高出許多。 含酚廢水脫酚處理： 煤氣發(fā)生站的含酚廢水脫酚處理分為兩個(gè)階段：第一，初級(jí)脫酚及廢水利用階段，其目的是將含酚廢水中部分低沸點(diǎn)苯、酚類(lèi)物質(zhì)汽化，隨汽化的廢水蒸汽在高溫下，裂解為無(wú)毒物質(zhì)；第二，終極脫酚處理階段，其目的是將初級(jí)脫酚后的廢水殘液中的大部分未被汽化的酚類(lèi)物質(zhì)及部分有機(jī)物質(zhì)脫除或分解。 初級(jí)脫酚及廢水利用： 將收集和預(yù)處理后的含酚廢水泵入煤氣發(fā)生爐的水冷箱中，依靠煤氣化過(guò)程中的部分熱量或煤氣顯熱將廢水汽化，含酚廢水中部分低沸點(diǎn)苯、酚類(lèi)物質(zhì)也隨之汽化，將汽化后含低沸點(diǎn)苯、酚類(lèi)物質(zhì)蒸汽的水蒸氣通入爐底作為氣化劑應(yīng)用，發(fā)生爐內(nèi)氧化層溫度一般在1100—1200℃左右，在此溫度下苯、酚類(lèi)物被裂解為水和二氧化碳。大部分沸點(diǎn)較高的苯、酚類(lèi)物質(zhì)未被加熱汽化，溶解于水冷箱內(nèi)廢水中，隨著水冷箱定期排污，排至焦油池（氣化煙煤兩段爐）或酚水池Ⅱ（氣化無(wú)煙煤一段爐），等待下一階段處理。氣化無(wú)煙煤的一段爐水冷箱一般每?jī)商炫盼垡淮�，直�?.2m煤氣發(fā)生爐每次排污量100Kg左右，即每月可收集高濃度含酚殘液約1500Kg左右；氣化煙煤的兩段爐水冷箱一般每天排污一次，其含酚殘液的排出量約為氣化無(wú)煙煤一段爐的1.5-2倍。 終極脫酚處理： 氣化煙煤的兩段式煤氣發(fā)生站，高濃度含酚殘液被收集于焦油池中，與煤焦油混合。煤焦油可作為提煉苯、酚等的化學(xué)原料使用，混入其中的含酚廢水殘液中的苯、酚類(lèi)物質(zhì)提高了焦油的利用價(jià)值。焦油也可作為燃料使用，此時(shí)，混入其中的含酚廢水殘液中的苯、酚類(lèi)等有毒物質(zhì)隨著焦油的燃燒，在1100－1200℃條件下，裂解為H2O和CO2后排入大氣，其主要反應(yīng)方程式為C6H5OH+7O2＝6CO2+3H2O。
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