[发明专利]从气化工艺流去除悬浮固体的方法和装置

说明书

发明背景

总体而言，本发明涉及过滤工艺水流，更具体而言，涉及过滤气化工艺水流。

至少一些用于发电的已知的联合循环发电系统含有与至少一个发电涡轮体系成一体的气化系统。例如，已知的气化器将燃料、空气或氧气、蒸汽和/或石灰石的混合物转化为部分燃烧气体(有时称为“合成气”)输出。热燃烧气体被供给燃气轮发动机的燃烧室，燃气轮发动机为向电网供给电力的发电机供给动力。来自至少一些已知的燃气轮发动机的废气被供给热回收蒸汽发生器，热回收蒸汽发生器产生蒸汽以驱动蒸汽涡轮。蒸汽涡轮产生的动力也驱动向电网供给额外电力的发电机。

气化器的燃烧区中产生的燃烧产物和合成气(包括气态副产物、熔渣、烟炱、炭、未反应的碳、灰烬、难熔化合物和惰性工艺材料)被收集在气化器底部的工艺水中。含悬浮的工艺固体的工艺水被称为黑水。为工艺效率起见，需要从黑水中分离悬浮固体以便工艺水可再循环或用于其他过程中。通常使用沉降和过滤方法来从黑水中去除悬浮固体，已知的有利用预涂材料的过滤方法。这些方法将黑水转化为含较少固体的工艺水，这样的工艺水被称为灰水。该灰水中的一部分被清除(排出)以防止气化过程中溶解的污染物及结垢性或腐蚀性固体的积聚。排放的灰水需要在再用或处置到环境中前处理以去除污染物。一种灰水处置方法是深井灌注(DWI)。灌注前，灰水被处理至达到所需的特性以免在深井中造成有害影响。例如，在一个已知的气化工程中，用于DWI的灰水所需的特性包括总悬浮固体低于约2mg/L、固体粒径低于约2微米、pH为约4到约5。使用了一种已知的过滤方法来从灰水中去除悬浮固体。所述已知的过滤方法利用硅藻土、铝硅酸盐、纤维素、珍珠岩、活性碳、木粉预涂材料和/或其他已知的市售共混物预涂/主体添加产品。这些已知的预涂材料的使用将增加气化工艺的成本，且一些已知的预涂材料例如硅藻土的有效性有限。

发明概述

在一个方面，本发明提供了一种从气化工艺水流中去除悬浮固体的方法。所述方法包括提供含源自工艺的悬浮固体的气化工艺流、在沉降装置中使至少部分所述悬浮固体从所述工艺水流中沉降、提供具有多个过滤元件的过滤器装置和从所述沉降装置中去除部分所述沉降固体。所述方法还包括用从所述沉降装置去除的所述沉降固体预涂所述过滤元件、将部分所述工艺流从所述沉降装置导向所述过滤装置和通过所述预涂过滤元件过滤自所述沉降装置引导来的所述部分工艺水流以去除悬浮固体颗粒而形成滤液。

在另一方面，本发明提供了一种从矿物或烃类燃料气化工艺的工艺水中去除悬浮固体的方法。所述方法包括提供含源自工艺的悬浮固体的矿物或烃类燃料气化工艺水、从所述气化工艺水中沉降至少部分悬浮固体以产生气化灰水、用部分所述沉降固体预涂过滤器装置的过滤元件、将部分所述气化灰水导向所述过滤装置和通过所述预涂过滤元件过滤所述部分灰水以去除细悬浮颗粒而形成每升含低于约2毫克悬浮固体的滤液。

在另一方面，本发明提供了一种用于从矿物或烃类燃料气化工艺的工艺水中去除悬浮固体的系统。所述系统包含黑水沉降装置和过滤器组件，其中所述黑水沉降装置与矿物或烃类燃料气化工艺流动连通并构造为接收所述气化工艺黑水和自所述黑水产生沉降固体和灰水；所述过滤器组件包含多个过滤元件。各个过滤元件用由所述黑水沉降装置获得的部分所述沉降固体预涂。所述过滤器组件与所述黑水沉降装置流动连通。

附图简述

图1为示例性整体气化联合循环(IGCC)发电系统的示意图。

图2为可与图1中所示系统一起使用的深度固体去除气化器的一个示例性实施方案的示意图。

图3为用于从图2中所示气化器的工艺水中去除悬浮固体的过滤器系统的一个示例性实施方案的示意图。

图4为图3中所示过滤元件的横截面示意图。

发明详述

下面详细描述一种用于从气化工艺水流(黑水)中去除悬浮固体的方法和系统。所述方法包括从黑水中沉降较大的固体颗粒并利用部分收集到的固体作为过滤装置中过滤元件的预涂剂以从倾析出的工艺水(灰水)中去除较小的颗粒。所述方法可回收和再利用气化过程中产生或使用的固体、可促进水的再利用或再循环用于气化，并使难以处理且处理费用高昂的含残余盐的废物流可深井灌注。