CN108423727A - 一种煤气化黑水减压闪蒸装置及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤气化黑水减压闪蒸装置及工作方法,该装置包括限流孔板、减压管、扩容管、闪蒸罐和大渣收集罐;气化装置排渣、洗涤单元来的气化黑水被限流孔板减压送入带陶瓷内衬里的减压管,同时,黑水中的大渣被限流孔板拦截,落入大渣收集罐中;黑水在减压管中减压后闪蒸出蒸汽和酸性可溶气体,经扩容管进一步扩容闪蒸后进入闪蒸罐中;黑水、闪蒸汽和固体颗粒在闪蒸罐内实现气液分离,黑水在重力作用下,经黑水出口送出;闪蒸汽向上流动,经除沫器脱除携带的小液滴后,经闪蒸汽出口送出;本发明装置采用限流减压和耐磨陶瓷减压管减压,避免了黑水角阀、减压管易腐蚀、磨损的缺陷,减压限流孔板对大渣进行初步拦截,避免了大渣对下游设备及部件的损害。
Description
技术领域
本发明属于能源化工技术领域,具体涉及一种煤气化黑水减压闪蒸装置及工作方法。
背景技术
气流床气化技术(干煤粉气化或水煤浆气化)以其效率高、环保性能优良、容易实现大型化,成为现代煤气化技术发展的最主要方向。气化产生的高温液态渣落入渣池水中激冷成小颗粒,高温合成气一般通过激冷和洗涤实现合成气饱和,脱除合成气中的卤素和盐分杂质,这些过程均产生中温黑水。黑水中主要包括固体颗粒、溶解盐分及溶解的酸性气体。黑水通过闪蒸分离酸性气体,是回收热量的主要途径。目前工业装置中均采用黑水角阀对黑水减压闪蒸,由于黑水具有一定的腐蚀性和磨损性,造成黑水角阀和管道频繁泄漏,甚至引起装置停车。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题,本发明提供了一种煤气化黑水减压闪蒸装置及工作方法,针对煤气化产生的黑水,设置减压限流孔板、内衬陶瓷的减压管等减压部件,实现黑水减压闪蒸,替代了造价高、易磨蚀泄漏的黑水角阀减压闪蒸机构;本装置易磨蚀部件内衬陶瓷,运行可靠性高,各部件采用法兰连接,更换容易。
为达到上述目的,本发明通过如下技术方案实现:
一种煤气化黑水减压闪蒸装置,包括限流孔板1,所述限流孔板1的黑水出口连通减压管2入口,减压管2出口连通扩容管3入口,扩容管3出口通过闪蒸罐入口8连通闪蒸罐5,所述闪蒸罐5的闪蒸罐入口8处设置有防止黑水、闪蒸汽冲刷闪蒸罐5罐体的防冲刷挡板7,上部设置有除沫器6,顶部设置有闪蒸汽出口4,底部设置有黑水出口9;所述限流孔板1的黑水大渣出口沿重力方向设置有大渣收集罐11,所述大渣收集罐11与限流孔板1连通的管路上设置有收渣阀门10-1和给水阀门10-2,大渣收集罐11顶部设置有泄压阀门10-4,底部设置有渣排放阀门10-3。
所述限流孔板1上设置有限流孔12,限流孔12的直径小于减压管2喉管段16的直径,当按单孔进行限流计算时限流孔12孔径大于减压管2喉管段16直径时,采用多孔设计,多个限流孔12在限流板1上均布;限流孔板1后压力按大于来流黑水温度对应的饱和压力进行计算设计,即黑水在限流孔板1减压后不出现气相。
所述减压管2采用文丘里管结构,减压管2的出口压力按闪蒸罐5运行压力作为背压进行计算设计;减压管2包括减压管壳体17,设置在减压管壳体17两端的接口法兰13,设置在减压管壳体17内的陶瓷衬里A15,减压管2内部从靠近限流孔板1的一端依次为收缩段14、喉管段16和扩容段18。
所述扩容管3是减压管2所包含的扩容段18的延续,包括扩容管壳体20,设置在扩容管壳体20两端分别与减压管2和闪蒸罐5连接的法兰19,设置在扩容管壳体20内的陶瓷衬里B21。
所述闪蒸罐5为立式气液分离罐。
所述除沫器6为丝网式除沫器、惯性分离式除沫器或旋流式除沫器。
所述减压管2的陶瓷衬里A15和扩容管3的陶瓷衬里B21采用高铝耐磨陶瓷材料。
所述一种煤气化黑水减压闪蒸装置的工作方法,气化装置的排渣和洗涤单元来的气化黑水被限流孔板1减压送入带陶瓷内衬里的减压管2,黑水中的大渣被限流孔板1拦截,在重力作用下落入大渣收集罐11中,黑水在减压管2中减压后闪蒸出蒸汽和酸性可溶气体,经扩容管3、闪蒸罐入口8进一步扩容闪蒸后进入闪蒸罐5中;为防止黑水、闪蒸汽冲刷闪蒸罐5罐体,在闪蒸罐入口设置防冲刷挡板7;黑水、闪蒸汽和固体颗粒在闪蒸罐5内实现气液分离,黑水收集在闪蒸罐底部,经黑水出口9送出;闪蒸汽向上流动,经除沫器6脱除携带的小液滴后,经闪蒸汽出口4送出;当大渣收集罐11渣量收集到一定后,关闭收渣阀门10-1,打开泄压阀门10-4泄压,当大渣收集罐11压力泄至常压,关闭泄压阀门10-4,打开渣排放阀门10-3排出大渣,当大渣收集罐11排空后关闭渣排放阀门10-3,打开给水阀门10-2给大渣收集罐11充水,充满后关闭给水阀门10-2,打开渣收集阀门10-1重新开始收渣。
和现有技术相比较,本发明具备如下优点:
本发明装置采用限流减压和耐磨陶瓷减压管减压,替代了常规装置中采用黑水角阀,避免了黑水角阀、减压管易腐蚀、磨损的缺陷,减压限流孔板对大渣进行初步拦截,避免了大渣对下游设备及部件的损害。
附图说明
图1为本发明的黑水闪蒸装置系统示意图。
图2为本发明的限流孔板示意图。
图3为本发明减压管结构示意图。
图4为本发明扩压容管结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明进行进一步说明。本领域技术人员了解,下述内容不是对本发明保护范围的限制。任何在本发明基础上做出的改进和变化都在本发明的保护范围之内。
如图1所示,本发明一种煤气化黑水减压闪蒸装置,气化装置的排渣和洗涤等单元来的气化黑水被限流孔板1减压送入带陶瓷内衬里的减压管2,黑水中的大渣被限流孔板1拦截,在重力作用下落入大渣收集罐11中,黑水在减压管2中减压后闪蒸出蒸汽和酸性可溶气体,经扩容管3、闪蒸罐入口8进一步扩容闪蒸后进入闪蒸罐5中;为防止黑水、闪蒸汽冲刷闪蒸罐5罐体,在闪蒸罐入口设置防冲刷挡板7;黑水、闪蒸汽和固体颗粒在闪蒸罐5内实现气液分离,黑水收集在闪蒸罐底部,经黑水出口9送出;闪蒸汽向上流动,经除沫器6脱除携带的小液滴后,经闪蒸汽出口4送出。当大渣收集罐11渣量收集到一定量后,关闭收渣阀门10-1,打开泄压阀门10-4泄压,当大渣收集罐11压力泄至常压,关闭泄压阀门10-4,打开渣排放阀门10-3排出大渣,当大渣收集罐11排空后关闭渣排放阀门10-3,打开给水阀门10-2给大渣收集罐11充水,充满后关闭给水阀门10-2,打开渣收集阀门10-1重新开始收渣。
如图2所示,所述的限流孔板1将黑水进行初步降压,限流孔12小于减压管2喉管段16的直径,当按单孔进行限流计算时限流孔12孔径大于减压管2喉管段16直径时,采用多孔设计,多个限流孔12在限流板1上均布。
所述的限流孔板1后压力按大于来流黑水温度对应的饱和压力进行设计计算,即黑水在孔板减压后不出现气相。
如图3所示,所述的减压管2对带压黑水进一步减压,采用文丘里管结构,包括:接口法兰13、收缩段14、喉管段16、扩容段18、陶瓷衬里A15、减压管壳体17。带压黑水经过限流孔板1、收缩段14和喉管段16减压后,压力低于运行工艺温度下的饱和压力,闪蒸出部分蒸汽和酸气,体积扩大,进入扩容段18。
所述减压管2的出口压力按闪蒸罐运行压力作为背压进行设计计算。
如图4所示,所述的扩容管3是减压管2所包含的扩容段18的延续,采用分体设置有利于制造和安装,设计计算时与减压管2作为整体计算。扩容管3包括:法兰19、壳体20、陶瓷衬里B21。扩容管3通过法兰19分别于减压管2和闪蒸罐连接。
减压管2、扩容管3所述的陶瓷衬里A15、陶瓷衬里B21应采用高铝耐磨陶瓷材料。
所述的闪蒸罐5为气液分离设备,实现闪蒸汽和黑水的分离,包括:闪蒸罐罐体、除沫器6、防冲刷挡板7、闪蒸汽出口4和黑水出口9。经减压闪蒸的蒸汽和黑水进入闪蒸罐5,为防止冲刷闪蒸罐罐体的壁面,在入口处设置防冲刷挡板7,黑水收集在闪蒸罐5下部,经黑水出口9进入下游设备,闪蒸汽向上流动,为壁面蒸汽携带小液滴,提高分离效率,在闪蒸罐5上部设置除沫器6,进一步实现气液分离,闪蒸汽经过闪蒸汽出口4进入下游设备。
所述的闪蒸罐5为立式气液分离罐。
所述的除沫器6可以是丝网式、惯性分离式或旋流式除沫器。
所述的大渣收集罐11用于收集黑水携带的大渣,避免大渣堵塞限流孔板1和减压管2,包括收集罐罐体、收渣阀门10-1、渣排放阀门10-3、给水阀门10-2、泄压阀门10-4。运行时,大渣进入大渣收集罐11,并通过收渣阀门10-1、给水阀门10-2、渣排放阀门10-3、泄压阀门10-4实现排渣罐11在线隔离、泄压、排空、冲压后重新联通收渣。
本发明的工作原理
溶解了酸性气体的高温高压黑水被限流孔板1、减压管2将压力降低至饱和温度以下后,部分黑水闪蒸形成气态,同时温度降低,黑水与蒸汽形成新的饱和平衡态,溶解在黑水中的酸气由于压力降低,溶解度下降,从黑水中解析出来,酸性气体随闪蒸出来的蒸汽排除,使得黑水液面酸气分压降低,黑水溶解的酸气继续解析出来。
Claims (8)
1.一种煤气化黑水减压闪蒸装置,其特征在于:包括限流孔板(1),所述限流孔板(1)的黑水出口连通减压管(2)入口,减压管(2)出口连通扩容管(3)入口,扩容管(3)出口通过闪蒸罐入口(8)连通闪蒸罐(5),所述闪蒸罐(5)的闪蒸罐入口(8)处设置有防止黑水、闪蒸汽冲刷闪蒸罐(5)罐体的防冲刷挡板(7),上部设置有除沫器(6),顶部设置有闪蒸汽出口(4),底部设置有黑水出口(9);所述限流孔板(1)的黑水大渣出口沿重力方向设置有大渣收集罐(11),所述大渣收集罐(11)与限流孔板(1)连通的管路上设置有收渣阀门(10-1)和给水阀门(10-2),大渣收集罐(11)顶部设置有泄压阀门(10-4),底部设置有渣排放阀门(10-3)。
2.根据权利要求1所述的一种煤气化黑水减压闪蒸装置,其特征在于:所述限流孔板(1)上设置有限流孔(12),限流孔(12)的直径小于减压管(2)喉管段(16)的直径,当按单孔进行限流计算时限流孔(12)孔径大于减压管(2)喉管段(16)直径时,采用多孔设计,多个限流孔(12)在限流板(1)上均布;限流孔板(1)后压力按大于来流黑水温度对应的饱和压力进行计算设计,即黑水在限流孔板(1)减压后不出现气相。
3.根据权利要求1所述的一种煤气化黑水减压闪蒸装置,其特征在于:所述减压管(2)采用文丘里管结构,减压管(2)的出口压力按闪蒸罐(5)运行压力作为背压进行计算设计;减压管(2)包括减压管壳体(17),设置在减压管壳体(17)两端的接口法兰(13),设置在减压管壳体(17)内的陶瓷衬里A(15),减压管(2)内部从靠近限流孔板(1)的一端依次为收缩段(14)、喉管段(16)和扩容段(18)。
4.根据权利要求1所述的一种煤气化黑水减压闪蒸装置,其特征在于:所述扩容管(3)是减压管(2)所包含的扩容段(18)的延续,包括扩容管壳体(20),设置在扩容管壳体(20)两端分别与减压管(2)和闪蒸罐(5)连接的法兰(19),设置在扩容管壳体(20)内的陶瓷衬里B(21)。
5.根据权利要求1所述的一种煤气化黑水减压闪蒸装置,其特征在于:所述闪蒸罐(5)为立式气液分离罐。
6.根据权利要求1所述的一种煤气化黑水减压闪蒸装置,其特征在于:所述除沫器(6)为丝网式除沫器、惯性分离式除沫器或旋流式除沫器。
7.根据权利要求1所述的一种煤气化黑水减压闪蒸装置,其特征在于:所述减压管(2)的陶瓷衬里A(15)和扩容管(3)的陶瓷衬里B(21)采用高铝耐磨陶瓷材料。
8.权利要求1至7任一项所述一种煤气化黑水减压闪蒸装置的工作方法,其特征在于:气化装置的排渣和洗涤单元来的气化黑水被限流孔板(1)减压送入带陶瓷内衬里的减压管(2),黑水中的大渣被限流孔板(1)拦截,在重力作用下落入大渣收集罐(11)中,黑水在减压管(2)中减压后闪蒸出蒸汽和酸性可溶气体,经扩容管(3)、闪蒸罐入口(8)进一步扩容闪蒸后进入闪蒸罐(5)中;为防止黑水、闪蒸汽冲刷闪蒸罐(5)罐体,在闪蒸罐入口设置防冲刷挡板(7);黑水、闪蒸汽和固体颗粒在闪蒸罐(5)内实现气液分离,黑水收集在闪蒸罐底部,经黑水出口(9)送出;闪蒸汽向上流动,经除沫器(6)脱除携带的小液滴后,经闪蒸汽出口(4)送出;当大渣收集罐(11)渣量收集到一定后,关闭收渣阀门(10-1),打开泄压阀门(10-4)泄压,当大渣收集罐(11)压力泄至常压,关闭泄压阀门(10-4),打开渣排放阀门(10-3)排出大渣,当大渣收集罐(11)排空后关闭渣排放阀门(10-3),打开给水阀门(10-2给大渣收集罐(11)充水,充满后关闭给水阀门(10-2),打开渣收集阀门(10-1)重新开始收渣。
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