本发明涉及煤化工，尤其涉及一种煤气化黑水处理装置系统及方法。
背景技术：
1、煤气化过程产生的黑水经过高压、低压和真空闪蒸降温后，采用絮凝沉降的技术分离出细渣固体和悬浮物小于30ppm的灰水，将灰水进行加热复温返回气化炉循环使用。整个处理流程复杂，设备故障率高、占地大，且闪蒸方式的热量利用率偏低。
2、cn112624471a公开了一种短流程煤气化黑水净化方法与装置，黑水先进行闪蒸处理，再送至微旋流分离器进行离心分离，分离器顶部送至沸腾床分离器进行二次净化，随后送至除氧器加热回用。该工艺未解决闪蒸方式热量利用率低的问题，且工艺中的沸腾床需要根据压差定期反洗，流化态下颗粒介质容易磨损，运行稳定性的问题需解决。
3、cn109485190a公开了一种煤气化产生的黑水的处理方法和煤的气化方法及其系统，将高压闪蒸后的黑水进行旋流除固处理，顶部清流依次进行低压和真空闪蒸，闪蒸后的黑水和旋流底部浓水进行沉降处理。该工艺主要作用为减轻对低闪和真空闪的磨损，未解决流程复杂、热量利用率低的问题，且旋流底部液体直接通入沉降槽，会在其中闪蒸气化，存在环保问题。
4、cn111453906a公开了一种煤气化黑水处理系统及处理工艺，将黑水先给除氧水升温回用，再将换热后的黑水进行旋流分离，通过液力透平回收溢流中的压力能，最后经过常压和真空闪蒸回收凝液，该工艺中黑水与除氧水间接换热，由于黑水固含量较高，存在换热器磨损、堵塞等问题，且整体水循环量无变化，所需设备处理能力仍较大。
5、cn220223877公开了一种高压黑水处理系统，在激冷水处理装置设置有二氧化碳注入通道，通过向高压黑水内通入二氧化碳以降低激冷水ph，消除结垢风险。该工艺重点在于解决黑水结垢问题，对于简化黑水处理流程和提高热量利用无明显作用。
6、综上，煤气化黑水的处理工艺仍存在流程复杂、设备故障率高、占地大，热量利用率低等问题，需开发一个更优的处理工艺，既能将流程和设备简化，又能提高热量利用率实现效益增值。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种煤气化黑水处理装置系统及方法，采用两级旋涡分离装置实现煤气化黑水固液分离，其中二级旋涡分离装置中添加复合药剂，可大幅度提高固液分离效果，取消了传统的煤气化黑水处理装置系统中需要设置的高压闪蒸装置、低压闪蒸装置、除氧装置和沉降装置，解决了现有工艺流程复杂、设备占地大、热量利用率低的问题。
2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：
3、第一方面，本发明提供一种煤气化黑水处理装置系统，所述煤气化黑水处理装置系统包括依次连接的一级旋涡分离装置、闪蒸装置、混合装置、二级旋涡分离装置和灰水储存装置。
4、本发明所述的煤气化黑水处理装置系统采用两级旋涡分离装置实现煤气化黑水固液分离，其中二级旋涡分离装置中添加复合药剂，可大幅度提高固液分离效果，使煤气化黑水经过简单处理后即可达到原传统工艺的灰水出口要求，满足后端生化处理要求，取消了传统的煤气化黑水处理装置系统中需要设置的高压闪蒸装置、低压闪蒸装置、除氧装置和沉降装置，解决了现有工艺流程复杂、设备占地大、热量利用率低的问题。
5、优选地，所述煤气化黑水处理装置系统还包括与一级旋涡分离装置相连的循环泵，一级旋涡分离装置的顶部高温清液可以循环泵加压后直接返回水洗塔，对工艺气进行洗涤除固，实现高温热水回用。
6、优选地，所述煤气化黑水处理装置系统还包括依次连接的药剂储存装置和加药泵。
7、优选地，所述加药泵与混合装置相连。
8、优选地，所述闪蒸装置经水冷装置与灰水储存装置相连。
9、优选地，所述一级旋涡分离装置和闪蒸装置之间设置有减压阀。
10、第二方面，本发明还提供一种煤气化黑水处理方法，所述煤气化黑水处理方法采用第一方面所述的煤气化黑水处理装置系统进行；所述煤气化黑水处理方法包括：
11、煤气化黑水进入一级旋涡分离装置进行固体浓缩后，底部浓液进入闪蒸装置降温；闪蒸装置顶部产生的闪蒸汽冷却后进入灰水储存装置；闪蒸装置底部产生的含固液与复合药剂在混合装置混合后进入二级旋涡分离装置分离，顶部产生的灰水进入灰水储存装置。
12、本发明所述的煤气化黑水处理方法操作简单，通过在二级旋涡分离装置内加入复合药剂，实现了煤气化黑水的高效固液分离，得到的灰水符合后端生化处理要求，处理成本低。
13、优选地，所述一级旋涡分离装置顶部产生的清液经循环泵加压后返回水洗塔，对工艺气进行洗涤除固。
14、优选地，所述闪蒸汽经冷却装置冷却。
15、优选地，所述复合药剂存储在药剂储存装置中，经加药泵输送到混合装置。
16、优选地，所述二级旋涡分离装置底部产生的固体浓缩液送至压滤装置处理。
17、优选地，所述复合药剂的质量占闪蒸装置底部产生的含固液质量的0.01～0.02％，例如可以是0.01％、0.012％、0.015％、0.017％、0.019％或0.02％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。
18、优选地，所述复合药剂包括质量比为(0.1～10):1的药剂a与药剂b，例如可以是0.1:1、0.5:1、1:1、3:1、5:1、8:1或10:1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。
19、本发明优选所述复合药剂包括质量比为(0.1～10):1的药剂a与药剂b，保证二级旋涡分离装置具有很好的固液分离效果，处理后的灰水固含量低，满足后端生化处理要求。当药剂a的占比较低，会导致细颗粒无法形成絮体；当药剂a的占比较高，会导致絮体无法沉降，成漂浮状态。所述药剂a包括混凝剂，所述药剂b包括絮凝剂。
20、优选地，所述药剂a的制备方法包括：质量比为(1～2):1的氯化铝和亚硫酸铁在水中混合，例如可以是1:1、1.1:1、1.3:1、1.5:1、1.7:1、1.8:1或2:1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；得到质量浓度为40～60％的混合溶液，例如可以是40％、45％、50％、55％、58％或60％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；
21、再加入浓度为95～98wt％的硫酸溶液和氯化钠后，例如可以是95wt％、95.5wt％、96wt％、96.5wt％、97wt％、97.5wt％或98wt％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、调节溶液ph为4～5，例如可以是4、4.2、4.4、4.5、4.8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；
23、进行第一固液分离；将滤饼加水溶解后，加热至80～90℃，例如可以是80℃、82℃、85℃、86℃、88℃或90℃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；
24、保持1～3h，例如可以是1h、1.2h、1.5h、2h、2.5h或3h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；
25、进行第二固液分离，得到的滤液为药剂a。
26、本发明所述药剂a的制备方法中硫酸溶液的作用是调节ph，提供聚合条件，当硫酸溶液的加入量较多和较少，均会导致ph不合适，影响聚合反应。氯化钠的作用是提供氯源，滤饼加水溶解后，加热至80～90℃的目的是促进聚合反应。
27、优选地，所述氯化钠的加入量占混合溶液质量的8～10％，例如可以是8％、8.5％、9％、9.5％、9.8％或10％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。当氯化钠的加入量较多，会导致生成更多杂质；当氯化钠的加入量较少，会导致提供氯源少，影响聚合程度。
28、优选地，所述药剂b的制备方法包括：质量比为1:(0.5～1)的络合剂溶液和二甲基二烯丙基氯化铵水溶液混合，得到混合液；例如可以是1:0.5、1:0.6、1:0.7、1:0.75、1:0.8、1:0.9或1:1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；当络合剂溶液占比较多，会导致絮凝剂活性点位减少，不利于颗粒的有效聚集和沉降；当络合剂溶液占比较少，会导致形成的络合物较少，导致电荷密度低、稳定性差，影响絮凝效果。
29、在惰性气体氛围中，所述混合液与引发剂溶液按质量比为(10～100):1，例如可以是10:1、20:1、30:1、50:1、80:1或100:1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；当引发剂溶液的占比较多，会导致反应速率过快，副反应增多，影响絮凝效果；当引发剂溶液的占比较少，会导致单体分子聚合反应较少，分子量较小，影响絮凝效果。
30、在温度为70～80℃下混合，例如可以是70℃、72℃、74℃、76℃、78℃、79℃或80℃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；
31、搅拌10～20h，例如可以是10h、12h、14h、16h、18h、19h或20h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；得到药剂b。
32、优选地，所述络合剂溶液包括乙二胺四乙酸二钠溶液、氨三乙酸钠溶液或二乙烯三胺五羧酸盐溶液中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括乙二胺四乙酸二钠溶液和氨三乙酸钠溶液的组合，二乙烯三胺五羧酸盐溶液和乙二胺四乙酸二钠溶液的组合或氨三乙酸钠溶液和二乙烯三胺五羧酸盐溶液组合。
33、优选地，所述络合剂溶液的浓度为5～15g/l，例如可以是5g/l、8g/l、10g/l、11g/l、12g/l、13g/l或15g/l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。
34、优选地，所述惰性气体包括氮气。
35、优选地，所述二甲基二烯丙基氯化铵水溶液的浓度为50～60wt％，例如可以是50wt％、53wt％、55wt％、57wt％、59wt％或60wt％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。
36、优选地，所述引发剂溶液包括过硫酸铵溶液、偶氮二异丁腈溶液或过氧化二苯甲酰溶液中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括过硫酸铵溶液和偶氮二异丁腈溶液的组合，过氧化二苯甲酰溶液和过硫酸铵溶液的组合或偶氮二异丁腈溶液和过氧化二苯甲酰溶液的组合。
37、优选地，所述引发剂溶液的浓度为60～80g/l，例如可以是60g/l、62g/l、65g/l、70g/l、72g/l、75g/l或80g/l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。
38、优选地，所述煤气化黑水进入一级旋涡分离装置为切向进料，所述清液的质量流量占比为60～80％，例如可以是60％、62％、65％、70％、72％、75％或80％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。
39、所述清液的固含量为0.1～0.3％，例如可以是0.1％、0.13％、0.15％、0.2％、0.25％、0.27％或0.3％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。
40、优选地，所述闪蒸装置底部产生的含固液与药剂储存装置内的复合药剂在混合装置混合后进入二级旋涡分离装置为切向进料，所述灰水的质量流量占比为80～90％，例如可以是80％、83％、85％、88％、89％或90％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。
41、所述灰水的固含量为5～30ppm，例如可以是5ppm、8ppm、10ppm、15ppm、20ppm、25ppm或30ppm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。
42、作为本发明优选的技术方案，所述煤气化黑水处理方法包括：
43、煤气化黑水以切向进料的方式进入一级旋涡分离装置，进行固体浓缩后，顶部产生的质量流量占比为60～80％、固含量为0.1～0.3％的清液经循环泵加压后返回水洗塔，对工艺气进行洗涤除固；底部浓液进入闪蒸装置降温；
44、闪蒸装置顶部产生的闪蒸汽经水冷装置冷却后进入灰水储存装置；闪蒸装置底部产生的含固液与药剂储存装置内的复合药剂在混合装置混合后以切向进料的方式进入二级旋涡分离装置，顶部产生的质量流量占比为80～90％、固含量为5～30ppm的灰水进入灰水储存装置；底部产生的固体浓缩液送至压滤装置处理；
45、所述复合药剂的质量占闪蒸装置底部产生的含固液质量的0.01～0.02％；所述复合药剂包括质量比为(0.1～10):1的药剂a与药剂b；所述药剂a包括混凝剂，所述药剂b包括絮凝剂；
46、所述药剂a的制备方法包括：质量比为(1～2):1的氯化铝和亚硫酸铁在水中混合，得到质量浓度为40～60％的混合溶液；再加入浓度为95～98wt％的硫酸溶液和氯化钠后，调节溶液ph为4～5，进行第一固液分离；将滤饼加水溶解后，加热至80～90℃，保持1～3h，进行第二固液分离，得到的滤液为药剂a；
47、所述氯化钠的加入量占混合溶液质量的8～10％；
48、所述药剂b的制备方法包括：质量比为1:(0.5～1)的络合剂溶液和二甲基二烯丙基氯化铵水溶液混合，得到混合液；在氮气氛围下，所述混合液与引发剂溶液按质量比为(10～100):1，在温度为70～80℃下混合，搅拌10～20h，得到药剂b；
49、所述络合剂溶液包括乙二胺四乙酸二钠溶液、氨三乙酸钠溶液或二乙烯三胺五羧酸盐溶液中的任意一种或至少两种的组合；所述络合剂溶液的浓度为5～15g/l；
50、所述二甲基二烯丙基氯化铵水溶液的浓度为50～60wt％；
51、所述引发剂溶液包括过硫酸铵溶液、偶氮二异丁腈溶液或过氧化二苯甲酰溶液中的任意一种或至少两种的组合；所述引发剂溶液的浓度为60～80g/l。
52、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
53、(1)本发明提供的一种煤气化黑水处理装置系统取消了传统的煤气化黑水处理装置系统中需要设置的高压闪蒸装置、低压闪蒸装置、除氧装置和沉降装置，采用两级旋涡分离装置提高了煤气化黑水的固液分离效果，使煤气化黑水经过简单处理后即可达到传统工艺的灰水出口要求，满足后端生化处理要求，解决了现有工艺流程复杂、设备占地大、热量利用率低的问题。
54、(2)本发明提供的一种煤气化黑水处理装置系统将一级旋涡分离装置的顶部高温清液返回水洗塔，对工艺气进行洗涤除固，实现了高温热水回用，热量利用率提高了10％以上。
1.一种煤气化黑水处理装置系统，其特征在于，所述煤气化黑水处理装置系统包括依次连接的一级旋涡分离装置、闪蒸装置、混合装置、二级旋涡分离装置和灰水储存装置。
2.根据权利要求1所述的煤气化黑水处理装置系统，其特征在于，所述煤气化黑水处理装置系统还包括与一级旋涡分离装置相连的循环泵。
3.根据权利要求1或2所述的煤气化黑水处理装置系统，其特征在于，所述煤气化黑水处理装置系统还包括依次连接的药剂储存装置和加药泵；
4.一种煤气化黑水处理方法，其特征在于，所述煤气化黑水处理方法采用权利要求1～3任一项所述的煤气化黑水处理装置系统进行；所述煤气化黑水处理方法包括：
5.根据权利要求4所述的煤气化黑水处理方法，其特征在于，所述一级旋涡分离装置顶部产生的清液经循环泵加压后返回水洗塔，对工艺气进行洗涤除固；
6.根据权利要求4或5所述的煤气化黑水处理方法，其特征在于，所述复合药剂的质量占闪蒸装置底部产生的含固液质量的0.01～0.02％；
7.根据权利要求6所述的煤气化黑水处理方法，其特征在于，所述药剂a的制备方法包括：质量比为(1～2):1的氯化铝和亚硫酸铁在水中混合，得到混合溶液；再加入浓度为95～98wt％的硫酸溶液和氯化钠后，调节溶液ph为4～5，进行第一固液分离；将滤饼加水溶解后，加热至80～90℃，保持1～3h，进行第二固液分离，得到的滤液为药剂a；
8.根据权利要求6所述的煤气化黑水处理方法，其特征在于，所述药剂b的制备方法包括：质量比为1:(0.5～1)的络合剂溶液和二甲基二烯丙基氯化铵水溶液混合，得到混合液；在惰性气体氛围中，所述混合液与引发剂溶液按质量比为(10～100):1，在温度为70～80℃下混合，搅拌10～20h，得到药剂b；
9.根据权利要求4～8任一项所述的煤气化黑水处理方法，其特征在于，所述煤气化黑水进入一级旋涡分离装置为切向进料，所述清液的质量流量占比为60～80％，所述清液的固含量为0.1～0.3％。
10.根据权利要求4～9任一项所述的煤气化黑水处理方法，其特征在于，所述闪蒸装置底部产生的含固液与药剂储存装置内的复合药剂在混合装置混合后进入二级旋涡分离装置为切向进料，所述灰水的质量流量占比为80～90％，所述灰水的固含量为5～30ppm。
