一种气化灰水中固体污染物减量化和资源化利用方法与流程

本发明属于煤气化污染物资源化利用领域，涉及一种气化灰水中固体污染物减量化和资源化利用方法。

背景技术：

1、煤气化是实现煤炭清洁高效转化的重要途径，对缓解我国石油和天然气的对外依存度，保障国家能源安全具有重要的战略意义。随着煤气化产业的蓬勃快速发展，煤气化产生的污染物产量与日俱增。主要污染物之一气化灰水，是煤高温气化产生的合成气，经过净化、洗涤后形成的含有飞灰的废水。气化灰水中主要的污染物质为气化灰渣以及一些可溶性盐类，目前，已有的气化灰水的处理技术，主要集中在气化灰渣的分离及水质软化两大类，对于分离的气化灰渣进行压滤、脱水后堆积填埋，软化后的灰水作为洗涤用水再次利用，在此工艺过程中存在气化灰水分离处理量大、能耗高、分离出的气化灰渣中还存在较高的残碳，直接废弃造成资源浪费等问题。

2、为解决这些问题，研发了气化灰渣分选技术，主要针对压滤后的气化灰渣进行调浆、分选，此工艺流程中首先对灰渣进行了脱水处理，再加水调成一定浓度的料浆，分选后的精煤产品还需进一步进行脱水，工艺流程复杂，能耗较高；此外还研发了气化灰渣掺烧和气化灰渣直接与煤掺混制浆气化的技术，但由于气化灰渣含水量较高且反应活性较低，掺烧或者直接制浆气化导致气化灰渣无法反应，资源化利用率较低。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种气化灰水中固体污染物减量化和资源化利用方法，所述方法有效解决了气化灰渣碳富集产品资源化利用的难题，提高了高碳细灰的反应活性从而有效提高其资源化利用的能效，创造性的以处理气化灰水为工艺流程起点，减量化处理气化废水，减少了加水制浆稀释和减水压滤的环节，操作流程简单，降低能耗，节能减排效果显著。

2、为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供一种气化灰水中固体污染物减量化和资源化利用方法，该方法包括：

4、对气化灰水进行碳富集处理，得到低碳细灰和高碳细灰；

5、高碳细灰制浆并经活化处理后，用于制备水煤浆。

6、本发明中，气化灰水的固含量≤20％，如20％、18％、15％、12％、10％、8％或5％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

7、作为本发明优选的技术方案，碳富集处理使用的装置包括旋流装置、筛分装置、螺旋分选装置、滚筒筛选装置或细颗粒分选装置中的任意一种或至少两种的组合。

8、作为本发明优选的技术方案，所述高碳细灰的碳含量≥60％，所述低碳细灰的碳含量≤30％。

9、其中，所述高碳细灰的碳含量可以是60％、65％、70％、75％、80％、85％或90％等，低碳细灰的碳含量可以是30％、25％、20％、15％或10％等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。

10、本发明中，高碳细灰的粒径≥0.045mm。

11、作为本发明优选的技术方案，制浆包括将所述高碳细灰与工艺水混合得到高碳细灰浆。

12、本发明中，高碳细灰浆的固含量可以是10～35％，如10％、15％、20％、25％、30％、35％等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。

13、作为本发明优选的技术方案，制备水煤浆的方法包括将高碳细灰浆与煤炭、水煤浆添加剂和工艺水混合。

14、作为本发明优选的技术方案，活化处理包括机械活化和/或药剂活化。

15、作为本发明优选的技术方案，机械活化的装置包括有立式细磨机、卧式细磨机或组合式细磨机中的任意一种或至少两种的组合。

16、本发明中，高碳细灰浆的的机械活化处理的具体条件，可以根据高碳细灰浆的固含量和包含的具体物质进行选择，在此不做进一步限定。

17、作为本发明优选的技术方案，药剂活化使用的活化药剂包括活性助燃剂和/或燃烧催化剂。

18、其中，活性助燃剂可以是氯化铁、氯化钾、氧化铝或二氧化锰等，燃烧催化剂可以是高锰酸钾、硝酸钠或硝酸钾等；活化药剂的添加量可以根据高碳细灰浆的固含量以及高碳细灰的碳含量进行具体选择，在此不做进一步限定。

19、作为本发明优选的技术方案，水煤浆添加剂包括木质素类添加剂、萘系添加剂、腐殖酸系添加剂、氢氧化钠、可溶性硫酸盐、柠檬酸钠或硫代硫酸钠中的任意一种或至少两种的组合。

20、其中，木质素类添加剂可以是木质素磺酸钠或木质素磺酸钙，萘系添加剂可以是萘磺酸甲醛缩合物、萘磺酸盐，腐殖酸系添加剂可以是腐殖酸钠、腐殖酸钾；水煤浆添加剂的添加量可以是0.1～1％，如0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。

21、优选地，水煤浆中高碳细灰干基质量与煤炭干基质量的比例为2～20％，如2％、5％、8％、10％、12％、15％、18％或20％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

22、作为本发明优选的技术方案，混合方法包括研磨和/或搅拌。

23、本发明中，低碳细灰经过沉降和脱水处理后得到低碳细灰产品。

24、本发明中，研磨制浆制备水煤浆的条件，为本领域的常用工艺，具体工艺参数和条件在此不做具体限定。

25、本发明中，制备得到的水煤浆浓度≥60％，黏度≤1200mpa·s。

26、本发明中，制备得到的水煤浆可用于煤气化或锅炉燃烧。

27、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

28、(1)本发明提供一种气化灰水中固体污染物减量化和资源化利用方法，该方法以气化灰水为处理源头，碳富集灰水中高碳组分，减少后续灰水处理系统的处理量，同时规避了传统高碳组分碳富集过程中多次脱水、加水的处理方式，流程简单、节能效果显著；

29、(2)本发明提供一种气化灰水中固体污染物减量化和资源化利用方法，该方法基于高碳细灰中高含水、反应活性差的特点，创新性的将高碳细灰进行活化处理后与煤掺混制浆利用，将气化灰水中的高含碳污染物减量化、资源化利用，减排降耗。

技术特征：

1.一种气化灰水中固体污染物减量化和资源化利用方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳富集处理使用的装置包括旋流装置、筛分装置、螺旋分选装置、滚筒筛选装置或细颗粒分选装置中的任意一种或至少两种的组合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高碳细灰的碳含量≥60％，所述低碳细灰的碳含量≤30％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制浆包括将所述高碳细灰与工艺水混合得到高碳细灰浆。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制备水煤浆包括将所述活化后的高碳细灰浆与煤炭、水煤浆添加剂和工艺水混合。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述活化处理包括机械活化和/或药剂活化。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述机械活化的装置包括有立式细磨机、卧式细磨机或组合式细磨机中的任意一种或至少两种的组合。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述药剂活化使用的活化药剂包括活性助燃剂和/或燃烧催化剂。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述混合方法包括研磨和/或搅拌。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述水煤浆添加剂包括木质素类添加剂、萘系添加剂、腐殖酸系添加剂、氢氧化钠、可溶性硫酸盐、柠檬酸钠或硫代硫酸钠中的任意一种或至少两种的组合；

技术总结本发明提供一种气化灰水中固体污染物减量化和资源化利用方法，所述方法包括：对所述气化灰水进行碳富集处理，得到低碳细灰和高碳细灰；所述高碳细灰制浆并经活化处理后，用于制备水煤浆。所述方法有效解决了气化灰渣碳富集产品资源化利用的难题，提高了高碳细灰的反应活性从而有效提高其资源化利用的能效；创造性的以处理气化灰水为工艺流程起点，减量化处理气化废水，减少了加水制浆稀释和减水压滤的环节，操作流程简单，降低能耗，节能减排效果显著。技术研发人员：孙海勇,何国锋,柳金秋,李磊,王成江,严健,段静,刘烨炜,曹琦,常秋连,权明江受保护的技术使用者：中煤科工清洁能源股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4