申请日2013.02.05
公开(公告)日2017.02.15
IPC分类号C10J3/72; C10J3/84; C10J3/80; C02F1/16
摘要
一种煤气发生炉酚水处理方法，煤气发生炉的下段高温煤气将水加热蒸发成高温蒸汽，高温蒸汽作为中间换热介质再加热空气，以回收高温煤气中的热量;所产生的部分高温蒸汽经蒸汽雾化喷嘴将酚水雾化成微小的雾滴，雾化后的酚水与高温蒸汽共同作为气化剂被送入煤气发生炉内，酚水经1100℃以上的高温焚烧处理后被完全分解，无二次污染;由于该方法采用的是煤气发生炉所产高温煤气的余热，除了水泵所需的少量电能外，无其它能量消耗，运行费用低，而且煤气发生炉夹套所产的低温蒸汽的能量可以得到回收，产生压力和温度更高的蒸汽，更有利于蒸汽的利用。
权利要求书
1.一种煤气发生炉酚水处理方法，其特征是：水与煤气发生炉的下段高温煤气进行热交换产生高温蒸汽，部分高温蒸汽将热量传递给煤气发生炉所需要的空气，将空气加热;另外部分高温蒸汽将酚水雾化，雾化后的酚水和蒸汽共同作为煤气发生炉的气化剂;剩余部分的蒸汽送到外部的蒸汽用户;
酚水雾化使用的蒸汽雾化喷嘴安装在一混合室内，所述混合室由内外两个套管构成，雾化后的酚水和蒸汽的混合物进入所述混合室的内套管，而加热后的空气同时通过所述混合室的内套管和外套管，并在所述混合室的内套管里与雾化后的酚水和蒸汽的混合物混合，然后进入煤气发生炉。
2.根据权利要求1所述煤气发生炉酚水处理方法，其特征是：产生高温蒸汽的换热装置为带有前置热量回收混合加热器的水管或烟火管余热锅炉，在所述余热锅炉内，来自煤气发生炉的下段高温煤气将给水加热蒸发成压力为0.3~3 MPa，温度为134~234 ℃的蒸汽，煤气的温度被降低到140~180 ℃。
3.根据权利要1所述的煤气发生炉酚水处理方法，其特征是：前置热量回收混合加热器沿给水流向布置在余热锅炉的前面，为一直接混合式加热器，来自煤气发生炉夹套的低温蒸汽进入所述前置热量回收混合加热器的水空间与余热锅炉的给水直接接触换热，低温蒸汽被冷凝成水的同时将余热锅炉的给水加热。
4.根据权利要3所述的煤气发生炉酚水处理方法，其特征是：所述余热锅炉带有省煤器，在前置热量回收混合加热器内被加热后的给水，经给水泵加压后进入所述余热锅炉的省煤器，在所述省煤器中被进一步加热后，进入余热锅炉。
5.根据权利要3所述的煤气发生炉酚水处理方法，其特征是：在煤气发生炉前的空气管道上布置有蒸汽-空气换热器，在所述蒸汽-空气换热器内，高温蒸汽将空气加热到120~200℃，同时蒸汽被冷凝成凝结水，凝结水进入所述前置热量回收混合加热器。
6.根据权利要求1所述煤气发生炉酚水处理方法，其特征是：高温蒸汽经蒸汽雾化喷嘴将酚水雾化成直径小于100微米的微小雾滴，并与蒸汽均匀混合。
说明书
一种煤气发生炉酚水处理方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，特别涉及煤气发生炉产生的酚水的处理。
背景技术
煤气作为一种工业原料或工业燃气被广泛地应用于化工、建材、钢铁等行业，它是利用水蒸汽通过炽热的煤层，与高温的焦炭发生反应而产生气体，其主要成份是一氧化碳、氢气，以及少量的二氧化碳、氮气和甲烷等组份。在生产煤气的过程中，会伴随着硫化氢、焦油、酚水等污染物的产生，其中酚水是一种成分复杂的污染物，它主要由酚类、硫化物、氰化物等组成。酚水的排放严重地影响着环境和人类的生活和健康，随着国家对环保的要求越来越严，各地对酚水的治理也逐步加大，其排放指标也日趋严格。
目前对于含酚污水的处理可分为物理化学法和生化法，包括了蒸汽化学脱酚法、蒸汽脱酚法、焚烧法、树脂脱酚法、生化法等，对于煤气发生炉产生的含酚污水处理最常见的方法是蒸发处理法和焚烧法。蒸发处理法是利用蒸发器对酚水进行加热、汽化，将酚水缩量后再进行处理，该方法具有蒸发器易腐蚀、蒸发器内部易结垢、处理成本高、酚水处理不完全等缺点;而焚烧处理法是将含酚污水喷入焚烧炉，使酚类有机物在1100℃左右的高温下，发生氧化反应，最终生成CO2和H2O排放，目前运行的许多煤气发生炉都配有专门的焚烧炉设施，此法工艺简单，操作方便，但投资大，能耗高。对于直接将酚水喷入煤气发生炉内进行酚水焚烧处理的办法，喷入的酚水不仅对煤气发生炉的运行造成不利的影响，而且由于其酚水的蒸发利用的仍然是炉内的有效热量，会导致能耗的增加。根据已发表的资料看，以上不论是采用物理化学法还是生化法都存在着设备投资大、能源消耗高、运行成本高等缺点。
另外，为了提高煤气发生炉的热效率，有些煤气发生炉采用间壁式换热设备将高温煤气的热量传递给空气，以提高空气的入炉温度，达到余热回收的目的，该方法所带来的问题是如果运行过程中换热设备由于腐蚀或其它原因产生泄漏，那么煤气将有可能和空气掺混，从而有可能导致煤气爆炸的危险。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤气发生炉酚水处理方法，用高温煤气将水加热蒸发成高温蒸汽，高温蒸汽作为中间换热介质再加热空气，以回收高温煤气中的能量，同时利用部分高温蒸汽经蒸汽雾化喷嘴将酚水雾化成微小的雾滴，雾化后的酚水和蒸汽共同作为煤气发生炉的气化剂进入炉内，从而将酚水焚烧掉，而剩余部分蒸汽送到外部的蒸汽用户。
本发明采用的技术方案是：水与煤气发生炉的下段高温煤气进行热交换产生高温蒸汽，部分高温蒸汽将热量传递给煤气发生炉所需要的空气，将空气加热;另外部分高温蒸汽将酚水雾化，雾化后的酚水和蒸汽共同作为煤气发生炉的气化剂;剩余部分的蒸汽送到外部的蒸汽用户。
产生高温蒸汽的换热装置为带有前置热量回收混合加热器的水管或烟火管余热锅炉，在所述余热锅炉内，来自煤气发生炉的下段高温煤气将给水加热蒸发成压力为0.3～3MPa，温度为134～234℃的蒸汽，煤气的温度被降低到140～180℃。所述余热锅炉替代了原生产工艺中的煤气风冷器，在降低煤气温度的同时，还回收了煤气中的余热，解决了原生产工艺中的煤气风冷器用环境风冷却，热量随环境风流失而导致的能量浪费问题。
所述前置热量回收混合加热器沿给水流向布置在余热锅炉的前面，为一直接混合式加热器，来自煤气发生炉夹套的低温蒸汽进入所述前置热量回收混合加热器的水空间与余热锅炉的给水直接接触换热，低温蒸汽被冷凝成水的同时将余热锅炉的给水加热，从而达到回收低温蒸汽的能量和凝结水的目的;所述余热锅炉带有省煤器，在前置热量回收混合加热器内被加热后的给水，经给水泵加压后进入所述余热锅炉的省煤器，在所述省煤器中被进一步加热后，进入余热锅炉。由于余热锅炉的压力可以很方便地调节而不影响煤气的生产工艺，所以其产生的蒸汽可以达到更高的压力和温度，这样不仅回收了煤气发生炉所产的低温蒸汽的能量，而且可以获得更高品质的蒸汽，更有利于蒸汽的利用。
在煤气发生炉前的空气管道上布置有蒸汽-空气换热器，在所述蒸汽-空气换热器内，高温蒸汽将空气加热到120～200℃，同时蒸汽被冷凝成凝结水，凝结水进入前置热量回收混合加热器，以回收凝结水和凝结水所含有的热量。
高温蒸汽经蒸汽雾化喷嘴将酚水雾化成直径小于100微米的微小雾滴，并于蒸汽均匀混合，共同作为煤气发生炉的气化剂进入煤气发生炉，酚水经1100℃以上的高温焚烧处理后被完全分解，无二次污染，且由于酚水被高温蒸汽雾化后全部进入煤气发生炉炉内，所以无酚水残留，避免了酚水蒸发处理法所存在的残留物浓度高，需二次处理，蒸发器易腐蚀和结垢的缺点。所述蒸汽雾化喷嘴安装在一混合室内，所述混合室由内外两个套管构成，雾化后的酚水和蒸汽的混合物进入所述混合室的内套管，而加热后的空气同时通过所述混合室的内套管和外套管，并在所述混合室的内套管里与雾化后的酚水和蒸汽的混合物混合，然后进入煤气发生炉;由于内套管的内外壁均被热空气加热，其壁面温度比外套管的壁面温度高，从而避免了雾化后的酚水直接喷在外套管的管壁上而导致雾化后的微小雾滴聚集成大水滴而在管道内产生酚水残留的问题。
本发明的有益效果是：通过将高温煤气的热量传递给水，并将水加热蒸发成高温蒸汽，利用高温蒸汽加热空气，由于采用高温蒸汽加热空气，在能量得到回收的同时，避免了煤气和空气直接换热时由于换热器腐蚀所可能产生的泄漏、掺混以及由此可能导致的煤气爆炸的危险。酚水被高温蒸汽雾化成微小的雾滴，与高温蒸汽共同作为气化剂被送入煤气发生炉内，酚水经1100℃以上的高温焚烧处理后被完全分解，无二次污染。由于在该过程中采用的是煤气发生炉所产高温煤气的余热，除了水泵所需的少量电能外，无其它能量消耗，解决了原生产工艺中需要另外的焚烧炉和额外的能源来处理酚水的问题，运行费用低。另外，采用余热锅炉结合前置热量回收混合加热器一方面可以降低煤气的温度，从而替代原生产工艺中的煤气风冷器，另一方面可以回收煤气中的余热以及煤气发生炉夹套所产的低温蒸汽的能量，获得压力和温度更高的蒸汽，在节约能量的同时，提高蒸汽的品质，更有利于蒸汽的利用。
本发明特别适合于煤气发生炉产生的酚水的处理以及煤气发生炉余热回收利用。