CN111453799A - 一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置及回收工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置及回收工艺；包括带黑水外排口的气化炉以及蒸发热水塔，所述气化炉的黑水外排口和蒸发热水塔之间设有多级能量回收单元；多级能量回收单元包括至少两个用于回收黑水势能的透平单元，以及设置在相邻透平单元之间用于回收黑水热能的热量回收单元；具有结构简单、设计合理、不仅能够有效解决黑水减压阀冲刷腐蚀严重、黑水能量浪费等问题，还能够把回收的压力势能用于生产系统，把回收的热能用以发电，实现煤化工废弃能量的有效利用的特点。

Description

一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置及回收工艺
技术领域
本发明属于水煤浆气化黑水能量回收技术领域，具体涉及一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置及回收工艺。
背景技术
高压水煤浆气化炉采用6.5Mpa气化加压工艺，原料煤气化后通过激冷工艺降温，气化炉排出高温、高压的气化黑水，气化黑水一般通过高压闪蒸、低压闪蒸和真空闪蒸处理。现有工艺存在的缺陷是：1、高压闪蒸一般在0.8Mpa左右，气化黑水一般6.5Mpa左右，气化黑水需经过黑水减压阀减压，在减压的过程中不但冲蚀黑水减压阀而且存在严重的能量浪费；2、气化黑水温度一般230℃-240℃，黑水热能在黑水减压和高压闪蒸过程损失较多，未能有效利用；部分企业为了有效利用上述能量多采用回收黑水压力势能的方式，该方式在势能回收过程中，黑水压力降低、气化严重、流速增加，导致压力势能回收效果有限。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，而提供一种结构设计合理、安全高效、设置多级能量回收装置避免压力骤降至该温度下的饱和蒸汽压、导致黑水汽化、体积流量倍增，以实现操作稳定、能量平稳回收、以及避免高压黑水与有机工质直接接触造成对有机工质污染的水煤浆气化黑水用多级能量回收装置及回收工艺。
本发明的目的是这样实现的：包括带黑水外排口的气化炉以及蒸发热水塔，所述气化炉的黑水外排口和蒸发热水塔之间设有多级能量回收单元；多级能量回收单元包括至少两个用于回收黑水势能的透平单元，以及设置在相邻透平单元之间用于回收黑水热能的热量回收单元。
优选的，所述透平单元包括透平泵，透平泵的机械端依次通过电机和变速器与工质泵相连。
优选的，所述多级能量回收单元包括与气化炉中黑水外排口相连的上层透平单元的透平泵、热量回收单元以及与蒸发热水塔相连的下层透平单元的透平泵；所述热量回收单元为热量回收换热器。
优选的，所述上层透平单元中的工质泵与有机工质能量回收装置相连；所述热量回收单元和下层透平单元中的工质泵分别设置在水能量回收装置内。
优选的，所述水能量回收装置包括下层透平单元中的工质泵的出口，下层透平单元中的工质泵的出口依次通过热量回收换热器的管程、工质蒸发器的热水循环管道、工质预热器的壳程以及热水罐与下层透平单元中的工质泵的进口相连。
优选的，所述有机工质能量回收装置包括上层透平单元中的工质泵的出口，上层透平单元中的工质泵的出口依次通过工质预热器的管程、工质蒸发器的有机工质循环管道、膨胀发电机组的有机工质循环管道、水冷器的管程以及工质罐与上层透平单元中的工质泵进口相连。
优选的，所述水冷器的壳程进口与循环进水管网相连，水冷器的壳程出口与循环出水管网相连。
一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置的回收工艺，该回收工艺包括气化炉中的黑水通过黑水外排口进入上层透平单元中，使黑水处于一定温度的前提下对黑水的势能进行回收，回收后通过热量回收换热器对黑水的热能进行回收，黑水实现降温，下层透平单元对降温后的黑水势能进行进一步回收。
一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置的回收工艺，该回收工艺包括如下步骤：
步骤1：气化炉中的黑水通过黑水外排口进入上层透平单元的工质泵中对黑水的势能进行回收；所述气化炉中的黑水温度为：230℃-240℃，压力为：5.9Mpa-6.5Mpa，流量为：150-180m³/h；所述通过上层透平单元的透平泵后的黑水温度为：230℃-240℃，压力为：3.0-3.5Mpa；
步骤2：通过上层透平单元的透平泵后的黑水进入热量回收换热器的壳程进行热量回收，热量回收的黑水通过下层透平单元的透平泵进入蒸发热水塔中；所述黑水通过热量回收换热器后的温度为：165-175℃，压力为：3.0-3.5Mpa；所述黑水通过下层透平单元的透平泵后的温度为：165-175℃，压力为：0.7-0.9Mpa；
步骤3：热水罐内的热水通过下层透平单元的工质泵加压后进入热量回收换热器的管程进行换热；所述热水罐内热水的压力为：0.4-0.5Mpa,温度为：65-70℃，流量为：200-250m³/h，所述通过下层透平单元的工质泵的热水压力为：1.0-1.5Mpa，热量回收换热器的管程出口热水温度：115-120℃；所述下层透平单元中的透平泵驱动电机和变速器带动工质泵运行；
步骤4：通过热量回收换热器换热后的热水经工质蒸发器的热水循环管道和工质预热器的壳程为有机工质提供热源后进入热水罐中；所述通过热水经工质蒸发器的热水循环管道后的热水温度为80-85℃，通过工质预热器壳程后的热水温度为65-70℃；
步骤5：工质罐内的有机工质通过上层透平单元的工质泵加压后进入工质预热器的管程进行换热；所述工质罐内的有机工质温度为：40-45℃，压力为：0.5-0.6Mpa，流量为：150-180t/h；通过上层透平单元的工质泵加压后的有机工质的压力：1.0-1.2Mpa；通过工质预热器管程后的有机工质温度为：70-73℃；
步骤6：换热后的有机工质进入工质蒸发器蒸发为气相后进入膨胀发电机组中进行发电；通过工质蒸发器后的气相有机工质压力为：0.95-1.15Mpa,气相有机工质温度为：70-73℃；通过膨胀发电机后的有机工质压力0.55-0.65Mpa；
步骤7：通过膨胀发电机组后的有机工质经过水冷器降温至液相后返回至工质罐中。
优选的，所述步骤5中的有机工质为异丁烷。
按照上述技术方案制成的一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置及回收工艺，本发明根据气化黑水的温度和压力条件，合理设置多级能量回收装置；通过设置至少两个用于回收黑水势能的透平单元，以及设置在相邻透平单元之间用于回收黑水热能的热量回收单元，能够实现势能回收-热能回收-势能回收的多级能量回收设置方式，能够有效避免压力骤降至该温度下的饱和蒸汽压，导致黑水汽化，体积流量倍增的缺陷，从而实现操作的稳定进行及能量的平稳回收；同时本发明在气化黑水和有机工质之间设置热水作为缓冲介质，避免高压黑水与有机工质直接接触，防止高压黑水冲刷腐蚀管道泄漏进入有机工质系统，造成有机工质能量回收装置中的设备和管道损坏以及污染有机工质；具有结构简单、设计合理、不仅能够有效解决黑水减压阀冲刷腐蚀严重、黑水能量浪费等问题，还能够把回收的压力势能用于生产系统，把回收的热能用以发电，实现煤化工废弃能量的有效利用的特点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部件。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。
如图1所示，本发明为一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置及回收工艺，包括带黑水外排口11的气化炉7以及蒸发热水塔12，所述气化炉7的黑水外排口11和蒸发热水塔12之间设有多级能量回收单元；多级能量回收单元包括至少两个用于回收黑水势能的透平单元，以及设置在相邻透平单元之间用于回收黑水热能的热量回收单元。通过设置多个用于回收黑水势能的透平单元能够回收不同温度下的黑水势能，通过设置热量回收单元能够在黑水势能回收后对热能进行回收，上述设置方式实现了势能回收-热能回收-势能回收的多级能量回收方式，最终能够在避免压力骤降至该温度下的饱和蒸汽压，导致黑水汽化和体积流量倍增的情况下，实现梯级的势能回收方式，该回收方式在不外接任何电源的前提下稳定输出电能，避免使用旁路或支路对黑水进行稳压或调压而造成黑水势能和热能的浪费以及防止冲蚀黑水减压阀的现象发生。
进一步地，所述透平单元包括透平泵1，透平泵1的机械端依次通过电机2和变速器3与工质泵4相连。通过设置工质泵4能够实现对流体的有效增压。
进一步地，所述多级能量回收单元包括与气化炉7中黑水外排口11相连的上层透平单元的透平泵1、热量回收单元以及与蒸发热水塔12相连的下层透平单元的透平泵1；所述热量回收单元为热量回收换热器16。本发明是根据黑水的压力以及温度进行综合判断，以确定多级能量回收单元中透平单元的数量，并通过在相邻透平单元之间设置能量回收单元以及确定热量回收单元的数量。
进一步地，所述上层透平单元中的工质泵4与有机工质能量回收装置相连；所述热量回收单元和下层透平单元中的工质泵4分别设置在水能量回收装置内。本发明通过设置热水作为缓冲介质，以避免高压黑水与有机工质直接接触的目的。
进一步地，所述水能量回收装置包括下层透平单元中的工质泵4的出口，下层透平单元中的工质泵4的出口依次通过热量回收换热器16的管程、工质蒸发器8的热水循环管道、工质预热器6的壳程以及热水罐15与下层透平单元中的工质泵4的进口相连。通过设置热量回收换热器16能够使高压黑水与热水进行换热，高压黑水在冲蚀热量回收换热器16内部的过程中即使发生泄漏，可通过采用更换热量回收换热器16的方式即可，能够有效的将高压黑水和有机工质隔离，避免污染有机工质。
进一步地，所述有机工质能量回收装置包括上层透平单元中的工质泵4的出口，上层透平单元中的工质泵4的出口依次通过工质预热器6的管程、工质蒸发器8的有机工质循环管道、膨胀发电机组9的有机工质循环管道、水冷器10的管程以及工质罐5与上层透平单元中的工质泵4进口相连。
进一步地，所述水冷器10的壳程进口与循环进水管网13相连，水冷器10的壳程出口与循环出水管网14相连。
一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置的回收工艺，该回收工艺包括气化炉7中的黑水通过黑水外排口11进入上层透平单元中，使黑水处于一定温度的前提下对黑水的势能进行回收，回收后通过热量回收换热器16对黑水的热能进行回收，黑水实现降温，下层透平单元对降温后的黑水势能进行进一步回收。
一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置的回收工艺，该回收工艺包括如下步骤：
步骤1：气化炉7中的黑水通过黑水外排口11进入上层透平单元的工质泵4中对黑水的势能进行回收；所述气化炉7中的黑水温度为：230℃-240℃，压力为：5.9Mpa-6.5Mpa，流量为：150-180m³/h；所述通过上层透平单元的透平泵1后的黑水温度为：230℃-240℃，压力为：3.0-3.5Mpa；
步骤2：通过上层透平单元的透平泵1后的黑水进入热量回收换热器16的壳程进行热量回收，热量回收的黑水通过下层透平单元的透平泵1进入蒸发热水塔12中；所述黑水通过热量回收换热器16后的温度为：165-175℃，压力为：3.0-3.5Mpa；所述黑水通过下层透平单元的透平泵1后的温度为：165-175℃，压力为：0.7-0.9Mpa；
步骤3：热水罐15内的热水通过下层透平单元的工质泵4加压后进入热量回收换热器16的管程进行换热；所述热水罐15内热水的压力为：0.4-0.5Mpa,温度为：65-70℃，流量为：200-250m³/h，所述通过下层透平单元的工质泵4的热水压力为：1.0-1.5Mpa，热量回收换热器16的管程出口热水温度：115-120℃；所述下层透平单元中的透平泵1驱动电机2和变速器3带动工质泵4运行；
步骤4：通过热量回收换热器16换热后的热水经工质蒸发器8的热水循环管道和工质预热器6的壳程为有机工质提供热源后进入热水罐15中；所述通过热水经工质蒸发器8的热水循环管道后的热水温度为80-85℃，通过工质预热器6壳程后的热水温度为65-70℃；
步骤5：工质罐5内的有机工质通过上层透平单元的工质泵4加压后进入工质预热器6的管程进行换热；所述工质罐5内的有机工质温度为：40-45℃，压力为：0.5-0.6Mpa，流量为：150-180t/h；通过上层透平单元的工质泵4加压后的有机工质的压力：1.0-1.2Mpa；通过工质预热器6管程后的有机工质温度为：70-73℃；
步骤6：换热后的有机工质进入工质蒸发器8蒸发为气相后进入膨胀发电机组9中进行发电；通过工质蒸发器8后的气相有机工质压力为：0.95-1.15Mpa,气相有机工质温度为：70-73℃；通过膨胀发电机组9后的有机工质压力0.55-0.65Mpa；
步骤7：通过膨胀发电机组9后的有机工质经过水冷器10降温至液相后返回至工质罐5中。
进一步地，所述步骤5中的有机工质为异丁烷。
为了更加详细的解释本发明，现结合实施例对本发明做进一步阐述。具体实施例如下：
实施例1
一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置，包括带黑水外排口11的气化炉7以及蒸发热水塔12，所述气化炉7的黑水外排口11和蒸发热水塔12之间设有多级能量回收单元；多级能量回收单元包括至少两个用于回收黑水势能的透平单元，以及设置在相邻透平单元之间用于回收黑水热能的热量回收单元。所述透平单元包括透平泵1，透平泵1的机械端依次通过电机2和变速器3与工质泵4相连。所述多级能量回收单元包括与气化炉7中黑水外排口11相连的上层透平单元的透平泵1、热量回收单元以及与蒸发热水塔12相连的下层透平单元的透平泵1；所述热量回收单元为热量回收换热器16。所述上层透平单元中的工质泵4与有机工质能量回收装置相连；所述热量回收单元和下层透平单元中的工质泵4分别设置在水能量回收装置内。所述水能量回收装置包括下层透平单元中的工质泵4的出口，下层透平单元中的工质泵4的出口依次通过热量回收换热器16的管程、工质蒸发器8的热水循环管道、工质预热器6的壳程以及热水罐15与下层透平单元中的工质泵4的进口相连。所述有机工质能量回收装置包括上层透平单元中的工质泵4的出口，上层透平单元中的工质泵4的出口依次通过工质预热器6的管程、工质蒸发器8的有机工质循环管道、膨胀发电机组9的有机工质循环管道、水冷器10的管程以及工质罐5与上层透平单元中的工质泵4进口相连。所述水冷器10的壳程进口与循环进水管网13相连，水冷器10的壳程出口与循环出水管网14相连。
一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置的回收工艺，该回收工艺包括如下步骤：
步骤1：气化炉7中的黑水通过黑水外排口11进入上层透平单元的工质泵4中对黑水的势能进行回收；所述气化炉7中的黑水温度为：230℃℃，压力为：5.9Mpa，流量为：150³/h；所述通过上层透平单元的透平泵1后的黑水温度为：230℃，压力为：3.0Mpa；
步骤2：通过上层透平单元的透平泵1后的黑水进入热量回收换热器16的壳程进行热量回收，热量回收的黑水通过下层透平单元的透平泵1进入蒸发热水塔12中；所述黑水通过热量回收换热器16后的温度为：165℃，压力为：3.0Mpa；所述黑水通过下层透平单元的透平泵1后的温度为：165℃，压力为：0.7Mpa；
步骤3：热水罐15内的热水通过下层透平单元的工质泵4加压后进入热量回收换热器16的管程进行换热；所述热水罐15内热水的压力为：0.4Mpa,温度为：65℃，流量为：200m³/h，所述通过下层透平单元的工质泵4的热水压力为：1.0Mpa，热量回收换热器16的管程出口热水温度：115℃；所述下层透平单元中的透平泵1驱动电机2和变速器3带动工质泵4运行；
步骤4：通过热量回收换热器16换热后的热水经工质蒸发器8的热水循环管道和工质预热器6的壳程为有机工质提供热源后进入热水罐15中；所述通过热水经工质蒸发器8的热水循环管道后的热水温度为80℃，通过工质预热器6壳程后的热水温度为65℃；
步骤5：工质罐5内的有机工质通过上层透平单元的工质泵4加压后进入工质预热器6的管程进行换热；所述工质罐5内的有机工质温度为：40℃，压力为：0.5Mpa，流量为：150t/h；通过上层透平单元的工质泵4加压后的有机工质的压力：1.0Mpa；通过工质预热器6管程后的有机工质温度为：70℃；
步骤6：换热后的有机工质进入工质蒸发器8蒸发为气相后进入膨胀发电机组9中进行发电；通过工质蒸发器8后的气相有机工质压力为：0.95Mpa,气相有机工质温度为：70℃；通过膨胀发电机组9后的有机工质压力0.55Mpa；
步骤7：通过膨胀发电机组9后的有机工质经过水冷器10降温至液相后返回至工质罐5中。
进一步地，所述步骤5中的有机工质为异丁烷。
实施例2
一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置，包括带黑水外排口11的气化炉7以及蒸发热水塔12，所述气化炉7的黑水外排口11和蒸发热水塔12之间设有多级能量回收单元；多级能量回收单元包括至少两个用于回收黑水势能的透平单元，以及设置在相邻透平单元之间用于回收黑水热能的热量回收单元。所述透平单元包括透平泵1，透平泵1的机械端依次通过电机2和变速器3与工质泵4相连。所述多级能量回收单元包括与气化炉7中黑水外排口11相连的上层透平单元的透平泵1、热量回收单元以及与蒸发热水塔12相连的下层透平单元的透平泵1；所述热量回收单元为热量回收换热器16。所述上层透平单元中的工质泵4与有机工质能量回收装置相连；所述热量回收单元和下层透平单元中的工质泵4分别设置在水能量回收装置内。所述水能量回收装置包括下层透平单元中的工质泵4的出口，下层透平单元中的工质泵4的出口依次通过热量回收换热器16的管程、工质蒸发器8的热水循环管道、工质预热器6的壳程以及热水罐15与下层透平单元中的工质泵4的进口相连。所述有机工质能量回收装置包括上层透平单元中的工质泵4的出口，上层透平单元中的工质泵4的出口依次通过工质预热器6的管程、工质蒸发器8的有机工质循环管道、膨胀发电机组9的有机工质循环管道、水冷器10的管程以及工质罐5与上层透平单元中的工质泵4进口相连。所述水冷器10的壳程进口与循环进水管网13相连，水冷器10的壳程出口与循环出水管网14相连。
一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置的回收工艺，该回收工艺包括如下步骤：
步骤1：气化炉7中的黑水通过黑水外排口11进入上层透平单元的工质泵4中对黑水的势能进行回收；所述气化炉7中的黑水温度为：240℃，压力为： 6.5Mpa，流量为：180m³/h；所述通过上层透平单元的透平泵1后的黑水温度为： 240℃，压力为：3.5Mpa；
步骤2：通过上层透平单元的透平泵1后的黑水进入热量回收换热器16的壳程进行热量回收，热量回收的黑水通过下层透平单元的透平泵1进入蒸发热水塔12中；所述黑水通过热量回收换热器16后的温度为：175℃，压力为：3.5Mpa；所述黑水通过下层透平单元的透平泵1后的温度为：175℃，压力为：0.9Mpa；
步骤3：热水罐15内的热水通过下层透平单元的工质泵4加压后进入热量回收换热器16的管程进行换热；所述热水罐15内热水的压力为：0.5Mpa,温度为： 70℃，流量为：250m³/h，所述通过下层透平单元的工质泵4的热水压力为： 1.5Mpa，热量回收换热器16的管程出口热水温度：120℃；所述下层透平单元中的透平泵1驱动电机2和变速器3带动工质泵4运行；
步骤4：通过热量回收换热器16换热后的热水经工质蒸发器8的热水循环管道和工质预热器6的壳程为有机工质提供热源后进入热水罐15中；所述通过热水经工质蒸发器8的热水循环管道后的热水温度为85℃，通过工质预热器6壳程后的热水温度为70℃；
步骤5：工质罐5内的有机工质通过上层透平单元的工质泵4加压后进入工质预热器6的管程进行换热；所述工质罐5内的有机工质温度为：45℃，压力为：0.6Mpa，流量为：180t/h；通过上层透平单元的工质泵4加压后的有机工质的压力：1.2Mpa；通过工质预热器6管程后的有机工质温度为：73℃；
步骤6：换热后的有机工质进入工质蒸发器8蒸发为气相后进入膨胀发电机组9中进行发电；通过工质蒸发器8后的气相有机工质压力为：1.15Mpa,气相有机工质温度为：73℃；通过膨胀发电机组9后的有机工质压力0.65Mpa；
步骤7：通过膨胀发电机组9后的有机工质经过水冷器10降温至液相后返回至工质罐5中。
进一步地，所述步骤5中的有机工质为异丁烷。
实施例3
一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置，包括带黑水外排口11的气化炉7以及蒸发热水塔12，所述气化炉7的黑水外排口11和蒸发热水塔12之间设有多级能量回收单元；多级能量回收单元包括至少两个用于回收黑水势能的透平单元，以及设置在相邻透平单元之间用于回收黑水热能的热量回收单元。所述透平单元包括透平泵1，透平泵1的机械端依次通过电机2和变速器3与工质泵4相连。所述多级能量回收单元包括与气化炉7中黑水外排口11相连的上层透平单元的透平泵1、热量回收单元以及与蒸发热水塔12相连的下层透平单元的透平泵1；所述热量回收单元为热量回收换热器16。所述上层透平单元中的工质泵4与有机工质能量回收装置相连；所述热量回收单元和下层透平单元中的工质泵4分别设置在水能量回收装置内。所述水能量回收装置包括下层透平单元中的工质泵4的出口，下层透平单元中的工质泵4的出口依次通过热量回收换热器16的管程、工质蒸发器8的热水循环管道、工质预热器6的壳程以及热水罐15与下层透平单元中的工质泵4的进口相连。所述有机工质能量回收装置包括上层透平单元中的工质泵4的出口，上层透平单元中的工质泵4的出口依次通过工质预热器6的管程、工质蒸发器8的有机工质循环管道、膨胀发电机组9的有机工质循环管道、水冷器10的管程以及工质罐5与上层透平单元中的工质泵4进口相连。所述水冷器10的壳程进口与循环进水管网13相连，水冷器10的壳程出口与循环出水管网14相连。
一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置的回收工艺，该回收工艺包括如下步骤：
步骤1：气化炉7中的黑水通过黑水外排口11进入上层透平单元的工质泵4中对黑水的势能进行回收；所述气化炉7中的黑水温度为：235℃，压力为： 6.2Mpa，流量为：165m³/h；所述通过上层透平单元的透平泵1后的黑水温度为：235℃，压力为：3.25Mpa；
步骤2：通过上层透平单元的透平泵1后的黑水进入热量回收换热器16的壳程进行热量回收，热量回收的黑水通过下层透平单元的透平泵1进入蒸发热水塔12中；所述黑水通过热量回收换热器16后的温度为：170℃，压力为：3.25Mpa；所述黑水通过下层透平单元的透平泵1后的温度为：170℃，压力为：0.8Mpa；
步骤3：热水罐15内的热水通过下层透平单元的工质泵4加压后进入热量回收换热器16的管程进行换热；所述热水罐15内热水的压力为：0.45Mpa,温度为：67.5℃，流量为：225m³/h，所述通过下层透平单元的工质泵4的热水压力为：1.25Mpa，热量回收换热器16的管程出口热水温度：117.5℃；所述下层透平单元中的透平泵1驱动电机2和变速器3带动工质泵4运行；
步骤4：通过热量回收换热器16换热后的热水经工质蒸发器8的热水循环管道和工质预热器6的壳程为有机工质提供热源后进入热水罐15中；所述通过热水经工质蒸发器8的热水循环管道后的热水温度为82.5℃，通过工质预热器6壳程后的热水温度为67.5℃；
步骤5：工质罐5内的有机工质通过上层透平单元的工质泵4加压后进入工质预热器6的管程进行换热；所述工质罐5内的有机工质温度为：40-45℃，压力为：0.55Mpa，流量为：165t/h；通过上层透平单元的工质泵4加压后的有机工质的压力：1.1Mpa；通过工质预热器6管程后的有机工质温度为：71.5℃；
步骤6：换热后的有机工质进入工质蒸发器8蒸发为气相后进入膨胀发电机组9中进行发电；通过工质蒸发器8后的气相有机工质压力为：1.05Mpa,气相有机工质温度为：71.5℃；通过膨胀发电机组9后的有机工质压力0.6Mpa；
步骤7：通过膨胀发电机组9后的有机工质经过水冷器10降温至液相后返回至工质罐5中。
进一步地，所述步骤5中的有机工质为异丁烷。
按照上述装置以及工艺，本发明能够充分利用气化黑水的热能和势能，黑水热能采用有机工质和膨胀发电机组发电，黑水势能采用两级液力透平分别驱动各自相对应的工质泵，驱动功率100KW，最终整套回收装置不外接任何电源，并稳定输出1400KW左右发电量。
实施例4
一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置，包括带黑水外排口11的气化炉7以及蒸发热水塔12，所述气化炉7的黑水外排口11和蒸发热水塔12之间设有多级能量回收单元；多级能量回收单元包括至少两个用于回收黑水势能的透平单元，以及设置在相邻透平单元之间用于回收黑水热能的热量回收单元。该多级能量回收单元包括上层透平单元、下层透平单元；热量回收单元包括热量回收换热器16。
一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置的回收工艺，该回收工艺包括气化炉7中的黑水通过黑水外排口11进入上层透平单元中，使黑水处于一定温度的前提下对黑水的势能进行回收，回收后通过热量回收换热器16对黑水的热能进行回收，黑水实现降温，下层透平单元对降温后的黑水势能进行进一步回收。
实施例5
一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置，包括带黑水外排口11的气化炉7以及蒸发热水塔12，所述气化炉7的黑水外排口11和蒸发热水塔12之间设有多级能量回收单元；多级能量回收单元包括至少两个用于回收黑水势能的透平单元，以及设置在相邻透平单元之间用于回收黑水热能的热量回收单元。该多级能量回收单元包括上层透平单元、中层透平单元、下层透平单元；热量回收单元包括设置在上层透平单元和中层透平单元之间的热量回收换热器16以及设置在中层透平单元和下层透平单元之间的另一热量回收换热器。
一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置的回收工艺，该回收工艺包括气化炉7中的黑水通过黑水外排口11进入上层透平单元中，使黑水处于一定温度的前提下对黑水的势能进行回收，回收后通过热量回收换热器16对黑水的热能进行回收，黑水实现降温，中层透平单元对降温后的黑水势能进行进一步回收，回收后通过另一热量回收换热器对黑水的热能进行再次回收，黑水再次实现降温，下层透平单元对再次降温后的黑水势能进行进一步回收。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语 “连接”、“相连”等等应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。上文的示例仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式、变更和改造均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置，包括带黑水外排口（11）的气化炉（7）以及蒸发热水塔（12），其特征在于：所述气化炉（7）的黑水外排口（11）和蒸发热水塔（12）之间设有多级能量回收单元；
多级能量回收单元包括至少两个用于回收黑水势能的透平单元，以及设置在相邻透平单元之间用于回收黑水热能的热量回收单元。
2.根据权利要求1所述的一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置，其特征在于：所述透平单元包括透平泵（1），透平泵（1）的机械端依次通过电机（2）和变速器（3）与工质泵（4）相连。
3.根据权利要求1所述的一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置，其特征在于：所述多级能量回收单元包括与气化炉（7）中黑水外排口（11）相连的上层透平单元的透平泵（1）、热量回收单元以及与蒸发热水塔（12）相连的下层透平单元的透平泵（1）；所述热量回收单元为热量回收换热器（16）。
4.根据权利要求3所述的一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置，其特征在于：所述上层透平单元中的工质泵（4）与有机工质能量回收装置相连；
所述热量回收单元和下层透平单元中的工质泵（4）分别设置在水能量回收装置内。
5.根据权利要求4所述的一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置，其特征在于：所述水能量回收装置包括下层透平单元中的工质泵（4）的出口，下层透平单元中的工质泵（4）的出口依次通过热量回收换热器（16）的管程、工质蒸发器（8）的热水循环管道、工质预热器（6）的壳程以及热水罐（15）与下层透平单元中的工质泵（4）的进口相连。
6.根据权利要求4所述的一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置，其特征在于：所述有机工质能量回收装置包括上层透平单元中的工质泵（4）的出口，上层透平单元中的工质泵（4）的出口依次通过工质预热器（6）的管程、工质蒸发器（8）的有机工质循环管道、膨胀发电机组（9）的有机工质循环管道、水冷器（10）的管程以及工质罐（5）与上层透平单元中的工质泵（4）进口相连。
7.根据权利要求6所述的一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置，其特征在于：所述水冷器（10）的壳程进口与循环进水管网（13）相连，水冷器（10）的壳程出口与循环出水管网（14）相连。
8.一种如权利要求1-7所述的水煤浆气化黑水用多级能量回收装置的回收工艺，其特征在于：该回收工艺包括气化炉（7）中的黑水通过黑水外排口（11）进入上层透平单元中，使黑水处于一定温度的前提下对黑水的势能进行回收，回收后通过热量回收换热器（16）对黑水的热能进行回收，黑水实现降温，下层透平单元对降温后的黑水势能进行进一步回收。
9.根据权利要求8所述的一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置的回收工艺，其特征在于：该回收工艺包括如下步骤：
步骤1：气化炉（7）中的黑水通过黑水外排口（11）进入上层透平单元的工质泵（4）中对黑水的势能进行回收；所述气化炉（7）中的黑水温度为：230℃-240℃，压力为：5.9Mpa-6.5Mpa，流量为：150-180m³/h；所述通过上层透平单元的透平泵（1）后的黑水温度为：230℃-240℃，压力为：3.0-3.5Mpa；
步骤2：通过上层透平单元的透平泵（1）后的黑水进入热量回收换热器（16）的壳程进行热量回收，热量回收的黑水通过下层透平单元的透平泵（1）进入蒸发热水塔（12）中；所述黑水通过热量回收换热器（16）后的温度为：165-175℃，压力为：3.0-3.5Mpa；所述黑水通过下层透平单元的透平泵（1）后的温度为：165-175℃，压力为：0.7-0.9Mpa；
步骤3：热水罐（15）内的热水通过下层透平单元的工质泵（4）加压后进入热量回收换热器（16）的管程进行换热；
所述热水罐（15）内热水的压力为：0.4-0.5Mpa,温度为：65-70℃，流量为：200-250m³/h，所述通过下层透平单元的工质泵（4）的热水压力为：1.0-1.5Mpa，热量回收换热器（16）的管程出口热水温度：115-120℃；
所述下层透平单元中的透平泵（1）驱动电机（2）和变速器（3）带动工质泵（4）运行；
步骤4：通过热量回收换热器（16）换热后的热水经工质蒸发器（8）的热水循环管道和工质预热器（6）的壳程为有机工质提供热源后进入热水罐（15）中；所述通过热水经工质蒸发器（8）的热水循环管道后的热水温度为80-85℃，通过工质预热器（6）壳程后的热水温度为65-70℃；
步骤5：工质罐（5）内的有机工质通过上层透平单元的工质泵（4）加压后进入工质预热器（6）的管程进行换热；所述工质罐（5）内的有机工质温度为：40-45℃，压力为：0.5-0.6Mpa，流量为：150-180t/h；通过上层透平单元的工质泵（4）加压后的有机工质的压力：1.0-1.2Mpa；通过工质预热器（6）管程后的有机工质温度为：70-73℃；
步骤6：换热后的有机工质进入工质蒸发器（8）蒸发为气相后进入膨胀发电机组（9）中进行发电；通过工质蒸发器（8）后的气相有机工质压力为：0.95-1.15Mpa,气相有机工质温度为：70-73℃；通过膨胀发电机组（9）后的有机工质压力0.55-0.65Mpa；
步骤7：通过膨胀发电机组（9）后的有机工质经过水冷器（10）降温至液相后返回至工质罐（5）中。
10.根据权利要求9所述的一种水煤浆气化黑水用多级能量回收装置的回收工艺，其特征在于：所述步骤5中的有机工质为异丁烷。
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