CN210393787U - 一种煤气化黑水真空闪蒸气低温余热能量回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于一种煤气化黑水真空闪蒸气低温余热能量回收装置；包括低压闪蒸器、低压闪蒸器顶部气相出口与低压冷凝器相连、低压闪蒸器底部液相出口与真空闪蒸器相连,真空闪蒸器液相出口与澄清槽相连，真空闪蒸器气相出口依次通过第一压力变送器、第一温度变送器、第一三通、流量调节阀、蒸发器的壳程、第一阀门和第二三通与真空闪蒸分离器进口相连，真空闪蒸分离器出口通过真空泵与后续工段相连；第一三通的第三端和第二三通的第三端之间设有第二调节阀和真空闪蒸冷凝器；蒸发器的管程与黑水真空闪蒸气的能量回收单元相连；具有能够使黑水闪蒸过程中产生的大量低温余热得到充分利用、降低系统能耗、实现资源的综合利用和提高经济效益的优点。

Description

一种煤气化黑水真空闪蒸气低温余热能量回收装置

技术领域

本实用新型属于煤气化黑水真空闪蒸气能量回收装置技术领域，具体适用于温度为70～80℃、压力为-0.05～-0.07MPa（G）的余热气体的一种煤气化黑水真空闪蒸气低温余热能量回收装置。

背景技术

煤浆槽中的煤浆由高压煤浆泵加压后送入气化炉顶部工艺烧嘴的内环隙，空分送来的氧气进入工艺烧嘴的中心通道和外通道，在气化炉内发生部分氧化反应，生成以CO、H₂、CO₂为主的工艺气，而煤中未转化组分与煤灰形成灰渣。粗工艺气与灰渣并流向下进入洗涤冷却室的水浴中，其中气体经气化炉水浴、洗涤塔洗涤后送入变换工段，而粗渣从锁斗排放，细渣随激冷水以黑水形式送闪蒸系统。洗涤塔下部的灰水经过滤后由激冷水泵送入激冷室内的激冷环和喷嘴洗涤器，洗涤塔底部排出的黑水、气化炉的黑水各自通过角阀减压送往闪蒸系统，闪蒸降温后黑水加絮凝剂进沉降槽。渣水处理系统对黑水的主处理过程为：气化及合成气洗涤系统→蒸发热水塔→低压闪蒸罐→真空闪蒸罐→黑水沉降澄清系统→除氧系统→汽提塔→气化及合成气洗涤系统，各级闪蒸气的冷凝通过与大量循环水换热完成。其中，真空闪蒸后的真闪气经冷却后被真空泵抽出排出的过程中，闪蒸气由气相冷凝为液相，单系列真闪气流量约47500m³/h，由于真闪气流量大潜热多，导致大量的低温余热未被充分利用。因此，合理的设计黑水闪蒸处理系统是能量回收利用的关键。

目前大多数企业对于低温余热发电工艺来说适用的物质通常为压力大于0.1MPa、温度高于150℃的物质；但大型化工厂中温度低于100℃且压力为常压或真空状态的余热物质较多，不仅无法发电，且需要使用大量循环水进行换热，造成资源浪费严重，流程设计不合理且成本居高不下。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，而提供一种能够使黑水闪蒸过程中产生的大量低温余热得到充分利用、降低系统能耗、实现资源的综合利用和提高经济效益的气化黑水真空闪蒸气低温余热能量回收装置。

本实用新型的目的是这样实现的：包括低压闪蒸器、低压闪蒸器顶部的气相出口与低压冷凝器相连、低压闪蒸器底部的液相出口与真空闪蒸器相连,所述的真空闪蒸器的液相出口与澄清槽相连，真空闪蒸器的气相出口依次通过第一压力变送器、第一温度变送器、第一三通、流量调节阀、蒸发器的壳程、第一阀门和第二三通与真空闪蒸分离器的进口相连， 真空闪蒸分离器的出口通过真空泵与后续工段相连；所述第一三通的第三端和第二三通的第三端之间设有第二调节阀和真空闪蒸冷凝器；所述蒸发器的管程与黑水真空闪蒸气的能量回收单元相连。

优选地，所述黑水真空闪蒸气的能量回收单元包括缓冲罐，缓冲罐的出口依次通过增压泵、蒸发器的管程、带负载设备的膨胀机和冷凝器的壳程与缓冲罐的进口相连；所述缓冲罐上设有带第三调节阀的低沸点介质补入管道。

优选地，所述冷凝器的管程进口与冷却水上水管道相连，冷凝器的管程出口与回水管道相连。

优选地，所述蒸发器的管程和膨胀机之间设有第二温度变送器和第二压力变送器。

优选地，所述的膨胀机和冷凝器的壳程之间设有第三温度变送器。

优选地，所述缓冲罐上设有第三压力变送器。

优选地，所述冷却水上水管道设有第四温度变送器，回水管道上设有第五温度变送器。

本实用新型针对黑水闪蒸后的热量进行分析，采用低沸点工质与闪蒸气进行热交换，将闪蒸气的低温余热进行吸收并通过膨胀机做功，不仅能够避免使用大量的循环水进行换热，还实现了化工生产中低温余热的回收，提高了煤气化渣水处理系统的能量回收水平，降低了运行成本，实现了资源综合利用的优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，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实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。

如图1所示，本实用新型为一种煤气化黑水真空闪蒸气低温余热能量回收装置，包括低压闪蒸器1、低压闪蒸器1顶部的气相出口与低压冷凝器2相连、低压闪蒸器1底部的液相出口与真空闪蒸器3相连,所述的真空闪蒸器3的液相出口与澄清槽22相连，真空闪蒸器3的气相出口依次通过第一压力变送器4、第一温度变送器5、第一三通18、流量调节阀6、蒸发器8的壳程、第一阀门23和第二三通21与真空闪蒸分离器20的进口相连， 真空闪蒸分离器20的出口通过真空泵24与后续工段相连；所述第一三通18的第三端和第二三通21的第三端之间设有第二调节阀26和真空闪蒸冷凝器7；所述蒸发器8的管程与黑水真空闪蒸气的能量回收单元相连。

进一步地，所述黑水真空闪蒸气的能量回收单元包括缓冲罐17，缓冲罐17的出口依次通过增压泵19、蒸发器8的管程、带负载设备25的膨胀机11和冷凝器15的壳程与缓冲罐17的进口相连；所述缓冲罐17上设有带第三调节阀27的低沸点介质补入管道28。

进一步地，所述冷凝器15的管程进口与冷却水上水管道29相连，冷凝器15的管程出口与回水管道30相连。

进一步地，所述蒸发器8的管程和膨胀机11之间设有第二温度变送器9和第二压力变送器10。

进一步地，所述的膨胀机11和冷凝器15的壳程之间设有第三温度变送器12。

进一步地，所述缓冲罐17上设有第三压力变送器16。

进一步地，所述冷却水上水管道29设有第四温度变送器13，回水管道30上设有第五温度变送器14。

一种煤气化黑水真空闪蒸气低温余热能量回收装置的能量回收工艺，包括如下步骤：步骤一：黑水在低压闪蒸器1闪蒸后，闪蒸出的蒸汽进入低压闪蒸冷凝器2中冷凝，闪蒸浓缩后的黑水进入真空闪蒸器3中；步骤二：黑水在真空闪蒸器3内进一步闪蒸，大量蒸汽释放出来，经第一压力变送器9和第一温度变送器10后，部分去真空闪蒸冷凝器7冷凝，部分进入蒸发器8内换热，所述第一压力变送器9检测到蒸汽的压力为：-0.05～-0.07MPa（G），第一温度变送器10检测到蒸汽的温度为70～80℃；步骤三：流量调节阀6分控能量回收系统中的真空闪蒸气量，所述步骤二中的温度为70～80℃的蒸汽进入蒸发器8壳程中与低沸点工质进行热交换，低沸点工质吸收热量气化，进入膨胀机11内，所述第二温度变送器9检测到低沸点工质的温度为25～60℃，第二压力变送器10检测到低沸点工质的压力为0.5～2.0MPa（G）。气化后的高温高压的低沸点工质进入膨胀机11内膨胀做功，进而带动负载设备25运行；做工后的气态低温低压工质排出膨胀机11，所述第三温度变送器12检测到做功后的低沸点工质温度为15～25℃；做功后的低沸点工质进入冷凝器15中经冷凝成为液态，最后进入缓冲罐17内；所述第三压力变送器16检测到的缓冲罐17的压力为0.5～1.8MPa（G）。冷凝后的低沸点工质通过增压泵19增压后再次进入蒸发器8的管程，如此往复循环，实现从闪蒸汽的热能转化电能输出，进而实现黑水真空闪蒸气的能量回收。步骤四：第二调节阀26分控真空闪蒸气量，所述步骤二中的部分真空闪蒸气进入真空闪蒸冷凝器7进行冷凝，主要目的是用于调节蒸汽的量，以达到适用膨胀机11工作的工况。步骤五：步骤四中经真空闪蒸冷凝器7冷凝后的真闪气和所述步骤三中能量回收利用后的真闪气进入真空闪蒸分离器20，由真空泵24抽取其中的不凝气体，以保证系统的真空度。步骤六：冷却水上水管道29中的冷却水进入冷凝器15的管程换热后通过回水管道30排出。上述步骤中的冷却水上水管道第一压力变送器4和第一温度变送器5用于检测真空闪蒸器3的气相出口中的闪蒸汽，当闪蒸汽的压力和温度低于上述参数时，为了保证系统正常运行可以关闭流量调节阀6，使闪蒸汽通过真空闪蒸冷凝器7进入真空闪蒸分离器20中，当闪蒸汽的压力和温度高于上述参数时，为了保证系统正常运行可以将第二调节阀26的开度调大，以保证膨胀机11正常运行的目的；本实用新型中所述的第三压力变送器16用于检测缓冲罐17的压力，当缓冲罐17内的压力过高时，可通过低沸点介质补入管道28补充低沸点介质，所述的低沸点介质为常压下沸点低于20℃的低沸点工质，如：四氟乙烷、四氟一氯乙烷；所述第二温度变送器9和第二压力变送器10用于检测气化后的高温高压的低沸点工质的温度以及压力，用于调整流量调节阀6和第二调节阀26的开度；另外通过第三温度变送器12、第四温度变送器13以及第五温度变送器14的相关参数数据来确定冷却水进入冷凝器15管程的量，以达到使低沸点工质冷凝成为液态的目的。本实用新型具有回收真空状态下温度低于90℃的低温低压热源，其负载设备25可以为泵、压缩机、发电机或其他旋转设备；其中黑水真空闪蒸气的能量回收单元可单独运行、单独停止运行或与真空闪蒸冷凝器7同时运行，不仅运行稳定，安全性高和节省真空闪蒸冷凝器7中循环水的使用量以及达到回收能量的目的。气化炉处理量越大，能量回收率越高，针对单系列投煤量为1120t/d的气化系统，真空闪蒸汽回收能量可达400KW，年运行时间按照8000小时计算，每年回收电能约320万度。其中，节约标煤指标按照0.325kg/(KW·h)计算，年减少CO2排放按0.785kg/(KW·h)计算，则该系统每年节省标煤约1500吨，减少二氧化碳年排放4000吨，二氧化硫排放14吨，氮氧化物排放13吨，年发电效益约179万元。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。上文的示例仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式、变更和改造均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种煤气化黑水真空闪蒸气低温余热能量回收装置，包括低压闪蒸器（1）、低压闪蒸器（1）顶部的气相出口与低压冷凝器（2）相连、低压闪蒸器（1）底部的液相出口与真空闪蒸器（3）相连, 其特征在于：所述的真空闪蒸器（3）的液相出口与澄清槽（22）相连，真空闪蒸器（3）的气相出口依次通过第一压力变送器（4）、第一温度变送器（5）、第一三通（18）、流量调节阀（6）、蒸发器（8）的壳程、第一阀门（23）和第二三通（21）与真空闪蒸分离器（20）的进口相连， 真空闪蒸分离器（20）的出口通过真空泵（24）与后续工段相连；

所述第一三通（18）的第三端和第二三通（21）的第三端之间设有第二调节阀（26）和真空闪蒸冷凝器（7）；

所述蒸发器（8）的管程与黑水真空闪蒸气的能量回收单元相连。

2.根据权利要求1所述的一种煤气化黑水真空闪蒸气低温余热能量回收装置，其特征在于：所述黑水真空闪蒸气的能量回收单元包括缓冲罐（17），缓冲罐（17）的出口依次通过增压泵（19）、蒸发器（8）的管程、带负载设备（25）的膨胀机（11）和冷凝器（15）的壳程与缓冲罐（17）的进口相连；

所述缓冲罐（17）上设有带第三调节阀（27）的低沸点介质补入管道（28）。

3.根据权利要求2所述的一种煤气化黑水真空闪蒸气低温余热能量回收装置，其特征在于：所述冷凝器（15）的管程进口与冷却水上水管道（29）相连，冷凝器（15）的管程出口与回水管道（30）相连。

4.根据权利要求2所述的一种煤气化黑水真空闪蒸气低温余热能量回收装置，其特征在于：所述蒸发器（8）的管程和膨胀机（11）之间设有第二温度变送器（9）和第二压力变送器（10）。

5.根据权利要求2所述的一种煤气化黑水真空闪蒸气低温余热能量回收装置，其特征在于：所述的膨胀机（11）和冷凝器（15）的壳程之间设有第三温度变送器（12）。

6.根据权利要求2所述的一种煤气化黑水真空闪蒸气低温余热能量回收装置，其特征在于：所述缓冲罐（17）上设有第三压力变送器（16）。

7.据权利要求3述的一种煤气化黑水真空闪蒸气低温余热能量回收装置，其特征在于：所述冷却水上水管道（29）设有第四温度变送器（13），回水管道（30）上设有第五温度变送器（14）。

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