專利名稱：黑水處理系統和方法
技術領域：
本申請和得到的專利大體涉及合成氣的生產，并且更具體而言，涉及用于以減小的寄生能量損失來處理和再循環合成氣的生產所產生的黑水流的系統和方法。
背景技術：
通過在部分氧化過程中使含碳燃 料起反應，可在氣化反應器中產生一般所描述的合成氣體或合成氣。然后可將合成氣發送到許多洗滌器，以從中移除污染物和細粒。具體而言，合成氣可包含硫化氫、氨、氰化物、苯酚、多種鹵素，以及呈碳、灰、煤、痕量金屬等形式的顆粒。為了使氣化過程在經濟和環境上可行，必須以滿意的方式處置這些污染物和細粒。在整體氣化過程中需要使用大量的水。具體而言,可在氣化反應器中使用水來使合成氣驟冷。另外，還可在洗滌器中使用水來移除細粒。在洗滌器中使用的水可成為所謂的“黑水”，因為被碳、灰等污染。黑水還可在其中包含可溶氣體。黑水可在其中按重量計具有大約百分之五(5% )至大約百分之十(10% )的懸浮固體，并且可具有大約300攝氏度或更高的初始溫度。清潔和再循環這種黑水的已知技術一般包括使用閃蒸系統。這種閃蒸系統可包括定位成級的許多閃蒸鼓，從高壓至低壓至低真空以及至高真空。真空級不僅幫助移除溶解氣體，而且還幫助冷卻黑水。可將來自閃蒸系統的黑水發送到重力沉降器。可在重力沉降器中移除細粒和再循環凈水。然后可發送來自重力沉降器的固體用于研磨，以制備漿料，漿料可被饋送給氣化器，并且在氣化器中燃燒。使用高達大氣壓的閃蒸鼓可為經濟的，因為不需要額外的能量來移除溶解的氣體。但是，在真空條件中使用閃蒸一般需要有顯著的能量需求和維護要求的大型裝備。具體而言，這種真空系統需要大量的能量，因為閃蒸鼓不僅移除溶解的氣體，而且還移除相當大量的水蒸氣。因此可能需要高的冷卻水消耗來使水蒸氣冷凝。這個水和能量消耗總體上被認為是動カ裝置上的寄生損失。因此期望有一種改進的黑水處理和再循環系統和方法。優選地，這樣的改進的系統和方法可處理和再循環由氣化器等產生黑水，而不需要在使用真空條件的已知閃蒸系統中出現的大型裝置和高的能量需求。
發明內容
本申請和得到的專利因而提供了ー種用于黑水流的黑水處理系統。該黑水處理系統可包括ー個或多個非真空閃蒸鼓和洗滌冷卻器。該洗滌冷卻器可包括在其中具有氮管和氮流的水路徑。本申請和得到的專利進一歩提供了ー種處理黑水流的方法。該方法可包括以下步驟將黑水流閃蒸到大氣壓；將氮流插入到黑水流中，以攪動黑水流，以及除去黑水流中的溶解的氣體；以及間接地冷卻黑水流。本申請和得到的專利進一歩提供了ー種用于黑水流的黑水處理系統。該黑水處理系統可包括高壓閃蒸鼓、大氣壓閃蒸鼓和洗滌冷卻器。該洗滌冷卻器可包括在其中具有氮管和氮流的水路徑。在審閱結合若干附圖和所附權利要求而得到的以下詳細描述之后，本申請和得到的專利的這些和其它特征與改進將對本領域普通技術人員變得顯而易見。。
圖I是具有使用多個閃蒸鼓的閃蒸系統的已知黑水處理系統的示意圖。圖2是如可在本文中描述的黑水處理系統的示意圖。圖3是如可用于圖2的黑水處理系統的洗滌冷卻器的示意圖。部件列表 10黑水處理系統15閃蒸系統20高壓閃蒸鼓25低壓閃蒸鼓30低真空閃蒸鼓35高真空閃蒸鼓40回水流45重力沉降器50 細粒55 凈水100黑水處理系統110黑水流120閃蒸系統125非真空閃蒸鼓130高壓閃蒸鼓140大氣壓閃蒸鼓150洗滌冷卻器160水路徑170水進入端ロ1洲水離開端ロ190重力沉降器200 氮管210 氮流220 管孔 ロ230 水套240冷卻水供應端ロ250冷卻水離開端ロ260伸長形狀270 氮出口
280經洗滌的流290 細粒300 凈水
具體實施例方式現在參照附圖，其中相同標號在若干視圖中指示相同元件，圖I顯示了已知的黑水處理系統10的一部分的實例。如上面描述的那樣，黑水處理系統10可包括閃蒸系統15。閃蒸系統15可包括高壓閃蒸鼓20、低壓閃蒸鼓25、低真空閃蒸鼓30和高真空閃蒸鼓35。也可使用其它類型的閃蒸鼓。閃蒸系統15用來移除黑水流35中溶解的氣體，而且還用來冷卻流體流。可在本文中使用其它構件和其它構造。具體而言，黑水流40被發送通過閃蒸系統15，以便降低溫度和壓力，同時增大流率。如上面描述的那樣，使用真空閃蒸鼓30、35需要大量的寄生能量。然后可將黑水40發送到重力沉降器45，其中大量細粒50沉降在底部中，并且將凈水流55留在頂部。凈水55 可用于冷卻和其它目的。圖2顯示了如可在本文中描述的黑水處理系統100。黑水處理系統100清潔和再循環ー個或多個黑水流110。黑水處理系統100可包括閃蒸系統120。但是，在閃蒸系統120中，可僅使用許多非真空閃蒸鼓125 :高壓閃蒸鼓130和大氣壓閃蒸鼓140。因此黑水流110在閃蒸鼓130、140中被閃蒸到大氣壓，這與上面描述的真空相反。可在本文中使用其它類型和數量的非真空閃蒸鼓125。然后黑水流110可被發送到洗滌和冷卻容器150( “洗滌冷卻器”)。在圖3中顯示了洗滌冷卻器150的ー個實例。洗滌冷卻器150可具有從與閃蒸系統120連通的水進入端ロ 170和水離開端ロ 180延伸的內部水路徑160。水離開端ロ 180可與重力沉降器190等連通。洗滌冷卻器150還可包括內部氮管200。氮管200可在其中具有氮流210。氮管200可具有定位在其上的許多管孔ロ 220。可在本文中使用任何數量或形狀的管孔ロ 220。氮管200沿著水路徑160的長度延伸。水套230可包圍洗滌冷卻器150。水套230可具有與冷卻水源(未顯示)連通的冷卻水供應端ロ 240和冷卻水返回端ロ 250。水套230對黑水流110提供間接冷卻。洗滌冷卻器150將氮流210用作洗滌介質，并且用于攪動黑水流110。具體而言，氮流210除去黑水流110中溶解的氣體，并且將流冷卻到較低的溫度。可通過經由水套230進ー步冷卻黑水110來實現最終的期望溫度。此外，在黑水流110中噴射氮流210會提供攪動，以增強熱傳遞。氮流210以氣泡的方式通過管孔ロ 230，并且通過液體朝表面上升。氮流210中的氣泡可被靜水壓カ壓縮，并且從而在朝向表面的途中膨脹。因此洗滌冷卻器150可呈伸長形狀260，以便使氮流210的路徑盡可能地長，以改進其中的相互作用。可在本文中使用氮出口 270來排出氮氣泡等。在使用中，黑水流110通過閃蒸系統120而進入黑水處理系統100。黑水流110傳送通過高壓閃蒸鼓130和大氣壓閃蒸鼓140，以降低溫度和壓力。然后黑水流110通過水進入端ロ 170而進入洗滌冷卻器150。同樣，氮流210進入氮管200，并且流過管孔ロ 220。因而氮流210在黑水流110中提供攪動和洗滌作用。在黑水流110傳送通過水套230吋，黑水流110可被水套230進ー步冷卻。因而現在被洗滌的流280可通過水離開端ロ 180離開洗滌冷卻器150。經洗滌的流280可傳送到重力沉降器190或其它裝置，以便如上面描述的那樣分離出細粒290和凈水流300。因而黑水處理系統100在不使用上面描述的真空閃蒸鼓30、35的情況下對黑水流110提供冷卻。因此黑水處理系統100不需要真空系統和相關聯的寄生能量要求。流黑水110的進ー步的冷卻同樣由水套230提供。使用通過水套230得到的間接冷卻會消除對殼管或可由于黑水流110中的懸浮固體而被淤塞的其它類型的熱交換器的要求。此外，在本文描述的洗漆冷卻器150中的冷卻水的消耗限于大氣洗漆條件。另外，消除真空鼓30、35允許黑水處理系統100與已知裝置相比具有更小的總覆蓋范圍。
應當顯而易見的是，前述內容僅涉及本申請和得到的專利的優選實施例。本領域普通技術人員可在本文中作出許多改變和改良，而不偏離由所附權利要求及其等效方案所限定的本發明的一般精神和范圍。
權利要求
1.ー種用于黑水流的黑水處理系統(10)，包括 ー個或多個非真空閃蒸鼓(125);以及 洗漆冷卻器(150)； 其中，所述洗滌冷卻器(150)包括在其中具有氮管(200)和氮流(210)的水路徑(160)。
2.根據權利要求I所述的黑水處理系統(10)，其特征在于，所述ー個或多個非真空閃蒸鼓(125)包括高壓閃蒸鼓(130)。
3.根據權利要求I所述的黑水處理系統(10)，其特征在于，所述ー個或多個非真空閃蒸鼓(125)包括大氣壓閃蒸鼓(140)。
4.根據權利要求I所述的黑水處理系統(10)，其特征在于，所述水路徑(160)包括與所述ー個或多個非真空閃蒸鼓(125)連通的水進入端ロ(170)。
5.根據權利要求I所述的黑水處理系統(10)，其特征在于，所述黑水處理系統(10)進一歩包括重力沉降器(190)，以及其中，所述水路徑(160)包括與所述重力沉降器(190)連通的水離開端ロ(170)。
6.根據權利要求5所述的黑水處理系統(10)，其特征在于，所述重力沉降器(190)在其中分離多個細粒(50)和凈水流(55)。
7.根據權利要求I所述的黑水處理系統(10)，其特征在于，所述氮管(200)在其中包括多個管孔ロ(220)，以便所述氮流(210)傳送到所述水路徑(160)中。
8.根據權利要求I所述的黑水處理系統(10)，其特征在于，所述洗滌冷卻器(150)在其上包括用于進行間接冷卻的冷卻水套(230)。
9.根據權利要求8所述的黑水處理系統(10)，其特征在于，所述水套(230)包括冷卻水供應端ロ(240)和冷卻水離開端ロ(250)。
10.根據權利要求I所述的黑水處理系統(10)，其特征在于，所述黑水流(110)進入所述洗滌冷卻器(150)，而經洗滌的流(280)離開所述洗滌冷卻器(150)。
全文摘要
本發明涉及黑水處理系統和方法。本申請和得到的專利提供了一種用于黑水流(110)的黑水處理系統(10)。黑水處理系統(10)可包括一個或多個非真空閃蒸鼓(125)和洗滌冷卻器(150)。洗滌冷卻器(150)可包括其中具有氮管(200)和氮流(210)的水路徑(160)。
文檔編號B01D3/06GK102688605SQ20121009344
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月23日 優先權日2011年3月23日
發明者V·沙 申請人:通用電氣公司