CN105060376B - 煤化工气化黑水余热余压综合利用的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明专利涉及煤化工气化黑水余热余压回收利用的技术领域，特别是涉及煤化工气化黑水余热余压综合利用的装置和方法，适用于煤化工德士古、航天炉等气化黑水处理流程。从气化炉来的激冷水和从碳洗塔来的洗涤水，经过相应的管线和阀门后进入均压箱，以平衡、膨胀两股黑水的压力和温度，然后进入螺杆膨胀机的齿间容积后，推动转子，膨胀做功，螺杆膨胀机通过齿轮箱和高压异步发电机耦合相连，从而实现气化黑水余压余压的综合利用，具有高效、节能、操作方便的特点，可把回收的能量用于该气化装置所在的生产系统，具有明显的经济效益和社会效益。

Description

煤化工气化黑水余热余压综合利用的装置和方法

技术领域

本发明专利涉及煤化工气化黑水余热余压回收利用的技术领域，特别是涉及煤化工气化黑水余热余压综合利用的装置和方法，适用于煤化工德士古、航天炉等气化黑水处理流程。

背景技术

目前，煤化工气化为了达到后续工况的使用条件，采用水进行了冷却和洗涤，气化过程不断产生高压和富含一定热量的黑水，传统的做法，一般进行高闪、低闪、真空闪蒸使黑水降温、降压，沉淀除去黑水中的煤灰渣后再循环利用。

煤化工气化后工艺通常有激冷流程和废锅流程，目前国内运行的德士古工艺绝大部分采用激冷流程。采用激冷流程的煤化工气化黑水，一般通过高压、低压、真空闪蒸处理后，再返回系统循环使用，但是由于黑水硬度高、碱度高、COD高等原因，运行一段时间后需要外排一部分处理后再回用，而且还需要外补一部分一次水。存在的问题是，黑水携带的大量能量得不到回收利用，阀、管道磨损冲刷严重，投资大、运行成本高，装置结垢堵塞严重以及黑水置换不及时还会影响气化系统长周期运行，由于置换黑水还需要外补大量的一次水，外排黑水处理还有产生额外的费用等缺点。

余热回收利用既节约了煤炭消耗量，又满足了工艺生产需求，是全球公认的节约能源、改善环境、增强城市基础设施功能的重要措施，具有良好的经济和社会效益，作为循环经济的重要技术手段，受到了世界各国的高度重视。近年来我国相关的政策法规，非常支持工业装置的余压、余热回收利用技术研发及应用。但是就气化装置黑水余热余压综合利用的研发与应用，目前没见有相关的报道。

发明内容

本发明的目的是提供煤化工气化黑水余热余压综合利用的装置和方法，针对气化装置产生的废蒸汽、黑水余热、余压等无法回收解决的能源再次利用、黑水处理系统结垢、外排污水量大等问题，该煤化工气化黑水余热余压综合利用的装置和方法，可以实现气化装置二次能源的循环梯级利用和煤化工气化“污水零排放”，使化工项目区废弃的能源得到有效的利用，也可解决后续的低压黑水系统的结垢问题，特别适合于气化激冷流程中余热余压的综合利用，具有高效、节能、操作方便的特点，可把回收的能量用于该气化装置所在的生产系统，具有明显的经济效益和社会效益。

本发明的技术方案如下：

一种煤化工气化黑水余热余压综合利用的装置，包括控制系统，其特征在于，包括均压箱、调节阀、螺杆膨胀机、齿轮箱、高压异步发电机、闪蒸罐；所述均压箱通过调节阀与所述螺杆膨胀机入口相连接，所述螺杆膨胀机的轴承与齿轮箱耦合相连，所述齿轮箱与高压异步发电机耦合连接；所述螺杆膨胀机出口通过管道与闪蒸罐相连。

所述的控制系统为手动控制方式。

所述的控制系统为自动控制方式，具体为PLC控制器。

所述的控制系统能实现无扰动手动和自动相互切换。

所述的均压箱通过调节阀连接闪蒸罐，所述均压箱，起到缓冲、均压的作用，在所述均压箱中，来自气化炉高压黑水（气化炉激冷水）和来自碳洗塔高压黑水（碳洗塔洗涤水）均压膨胀后降压，均压箱通过调节阀与螺杆膨胀机入口相连。

在螺杆膨胀机和闪蒸罐之间设有调节阀。

煤化工气化黑水余热余压综合利用的方法，具体步骤如下：从气化炉来的激冷水和从碳洗塔来的洗涤水，经过管线和调节阀后进入均压箱，以平衡、膨胀来自气化炉高压黑水和来自碳洗塔高压黑水的两股流的压力和温度，然后进入螺杆膨胀机的齿间容积后，推动转子膨胀做功，螺杆膨胀机通过齿轮箱和高压异步发电机耦合相连，拖动高压异步发电机发电，从螺杆膨胀机出来的黑水的压力为常压、温度为60℃以下，出螺杆膨胀机的黑水进入闪蒸罐。

所述的煤化工气化黑水包括煤化工德士古气化黑水、航天炉气化黑水。

利用黑水的余热余压，拖动螺杆膨胀机发电，这样出膨胀机的黑水的压力和温度就会大大降低，可以解决黑水处理系统结垢和污水外排的问题，具有很好的经济效益和社会环保效益。

本发明的积极意义在于通过气化装置黑水余热余压的综合利用，实现了黑水余热余压的能量利用和气化装置二次能源的循环梯级利用，实现了煤化工气化“污水零排放”，还能有效解决后续低压黑水系统结垢的问题，该发明具有综合能量利用效果明显，可以根据工艺需要，除掉高压闪蒸罐、低压闪蒸罐等设备的配置，具有投资少、黑水余热余压能量回收效果好、操作方便等优点。

附图说明

图1是本发明煤化工气化黑水余热余压综合利用的装置的示意图。

其中，1-调节阀，2-均压箱，3-螺杆膨胀机，4-齿轮箱，5-高压异步发电机，6-闪蒸罐。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

一种煤化工气化黑水余热余压综合利用的装置，包括控制系统，包括均压箱2、调节阀1、螺杆膨胀机3、齿轮箱4、高压异步发电机5、闪蒸罐6；所述均压箱2通过调节阀1与所述螺杆膨胀机3入口相连接，所述螺杆膨胀机3的轴承与齿轮箱4耦合相连，所述齿轮箱4与高压异步发电机5耦合连接；所述螺杆膨胀机3出口通过管道与闪蒸罐6相连。

所述的控制系统为手动控制方式。

所述的控制系统为自动控制方式，具体为PLC控制器。

所述的控制系统能实现无扰动手动和自动相互切换。

所述的均压箱2通过调节阀1连接闪蒸罐6，所述均压箱，起到缓冲、均压的作用，在所述均压箱中，来自气化炉高压黑水（气化炉激冷水）和来自碳洗塔高压黑水（碳洗塔洗涤水）均压膨胀后降压，均压箱通过调节阀1与螺杆膨胀机入口相连。

在螺杆膨胀机3和闪蒸罐6之间设有调节阀1。

所述的控制系统，其中任一保护功能块一旦触发故障保护，都能同时发出光报警，必要时能自动停机，确保设备安全。常规应用中包括如：超速保安功能块、润滑油和冷却水保护功能块、温度保护功能块等。

采用高压异步发电机进行发电，常规还包括并网系统、仪表系统。

并网系统包括：在高压配电室内配备一台开关柜与母线连接，从而实现黑水余热发电项目与系统并网运行。开关柜中须配有数字综保装置、有功电能计量装置。开关柜中电气综保可与PLC通讯，将有功信号输入PLC系统，作为螺杆动力机有功功率调节反馈信号。开关柜综保电气故障总出口信号（一个干接点信号）须引入PLC系统，作为电气及仪表联锁控制信号。开关柜总开关信号（一个干接点信号）须引入PLC系统，作为发电机发电状态反馈信号。

仪表系统：并网前，实行转速控制程序，以保证发电机并网时安全，转速信号取自螺杆出轴测速传感器作为调节参数，采用PID调节模式，控制进水调节阀的开度，从而保证螺杆膨胀动力发电机组按设定的转速稳定运行。并网后，电机转速随电网频率波动，黑水做功对机组的影响表现为功率输出的大小。在保证气化炉激冷室液位满足工艺要求的前提下，采集发电机运输出功率输出反馈作为

调节参数，采用PID调节模式，控制进水调节阀的开度，从而调节机组功率的输出。

如图1所示，气化装置的气化炉激冷水具有高温高压的特点，碳洗塔洗涤水也具有高温高压的特点，充分利用气化装置黑水（气化炉激冷水、碳洗塔洗涤水或者两者之一）的余热余压能量，从气化炉来的激冷水和从碳洗塔来的洗涤水，经过相应的管线和阀门后进入均压箱，以平衡、膨胀两股黑水的压力和温度，然后进入螺杆膨胀机的齿间容积后，推动转子，膨胀做功，螺杆膨胀机通过齿轮箱和高压异步发电机耦合相连，从而实现气化黑水余热余压的综合利用来发电，从螺杆膨胀机出来的黑水的压力为常压、温度为60℃以下，出螺杆膨胀机的黑水进入闪蒸罐。

Claims (6)

1.一种煤化工气化黑水余热余压综合利用的装置，包括控制系统，其特征在于，包括均压箱、调节阀、螺杆膨胀机、齿轮箱、高压异步发电机、闪蒸罐；所述均压箱通过调节阀与所述螺杆膨胀机入口相连接，所述螺杆膨胀机的轴承与齿轮箱耦合相连，所述齿轮箱与高压异步发电机耦合连接；所述螺杆膨胀机出口通过管道与闪蒸罐相连；所述的均压箱通过调节阀连接闪蒸罐；在螺杆膨胀机和闪蒸罐之间设有调节阀。

2.根据权利要求1所述的煤化工气化黑水余热余压综合利用的装置，其特征在于，所述的控制系统为手动控制方式。

3.根据权利要求1所述的煤化工气化黑水余热余压综合利用的装置，其特征在于，所述的控制系统为自动控制方式，具体为PLC控制器。

4.根据权利要求1所述的煤化工气化黑水余热余压综合利用的装置，其特征在于，所述的控制系统能实现无扰动手动和自动相互切换。

5.如权利要求1所述的装置对煤化工气化黑水余热余压综合利用的方法，具体步骤如下：从气化炉来的激冷水和从碳洗塔来的洗涤水，经过管线和调节阀后进入均压箱，以平衡、膨胀来自气化炉高压黑水和来自碳洗塔高压黑水的两股流的压力和温度，然后进入螺杆膨胀机的齿间容积后，推动转子膨胀做功，螺杆膨胀机通过齿轮箱和高压异步发电机耦合相连，拖动高压异步发电机发电，从螺杆膨胀机出来的黑水的压力为常压、温度为60℃以下，出螺杆膨胀机的黑水进入闪蒸罐。

6.根据权利要求5所述的装置对煤化工气化黑水余热余压综合利用的方法，其特征在于，煤化工气化黑水包括煤化工德士古气化黑水、航天炉气化黑水。