CN212334904U - 煤气化黑水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于煤化工技术领域，涉及一种煤气化黑水处理系统，包括除氧水加热器、旋涡分离器、液力除氧水泵、液力透平泵、分离罐、常压气体冷却器和真空气体冷却器，除氧水加热器和旋涡分离器相连，旋涡分离器顶端经液力透平泵与分离罐相连，旋涡分离器底端与分离罐和分离器相连；黑水中热量和动能分开回收，将热量回用到碳洗塔中，动能作为液力除氧水泵的部分动力源；被回收热量的低温黑水经粗分离后进一步进行分离，分离后的饱和蒸汽可作为工艺气回用。本实用新型能实现黑水中热量、动能和蒸汽的回收利用，使得系统黑水的冷耗和动耗都能减少，操作维护工作量低，且工艺流程短，设备少，投资小。

Description

煤气化黑水处理系统

技术领域

本实用新型属于煤化工技术领域，涉及一种煤气化黑水处理系统。

背景技术

目前，在煤化工气化中多采用三级或四级闪蒸来回收气化黑水废热，同时降低压力，便于后续的渣水分离及水质的净化，工艺流程长，设备多且体积大，热回收差，动耗大，投资多、操作维护工作量大。

实用新型内容

针对现有煤气化黑水处理时热量和动力回收效果差、工艺流程长、设备维护工作量大和投资多的技术问题，本实用新型提供一种煤气化黑水处理系统，有效回收黑水中的废热，能回收黑水动力，且在同一个分离罐内通过灰水分离和真空分离，回收分离后的溶解气作为工艺气利用；从而实现废热、动力和溶解气的回收利用，工艺流程短，系统冷耗和动耗都能减少，操作维护工作量低，设备少且投资小。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种煤气化黑水处理系统包括除氧水加热器、旋涡分离器、液力除氧水泵、液力透平泵、分离罐、常压气体冷却器、真空气体冷却器以及分离器；

所述除氧水加热器通过管路分别与旋涡分离器和液力除氧水泵相连；所述旋涡分离器的顶端通过管路依次与液力透平泵和分离罐相连；所述液力透平泵和液力除氧水泵同轴相连；所述旋涡分离器底端通过管路分别与分离器和分离罐相连；所述分离器顶端与常压气体冷却器相连；所述分离罐顶端通过管路与常压气体冷却器相连；所述分离罐侧部开口通过管路与真空气体冷却器相连。

进一步的，所述分离罐包括从上自下且内部相互贯通的常压气液分离罐和真空气液分离罐；

所述常压气液分离罐的罐体侧壁上设置有清水入口、细渣水入口和常压蒸汽出口；

所述真空气液分离罐的罐体侧壁上设置有真空蒸汽出口和真空细渣水出口；

所述旋涡分离器的顶端通过管路依次与液力透平泵和清水入口相连，所述旋涡分离器的底端通过管路与细渣水入口相连；

所述真空蒸汽出口与真空气体冷却器相连；所述常压蒸汽出口与常压气体冷却器相连；所述真空细渣水出口与沉降管路相连。

进一步的，所述旋涡分离器底端与分离器之间相连的管路上设置有第一阀门。

进一步的，所述旋涡分离器底端与细渣水入口之间相连的管路上设置有第二阀门。

进一步的，所述煤气化黑水处理系统还包括与真空气体冷却器相连的真空泵。

进一步的，所述煤气化黑水处理系统还包括常压凝液罐和真空凝液罐；

所述常压凝液罐顶端与常压气体冷却器相连；所述常压凝液罐底端与除氧管路相连；

所述真空凝液罐顶端通过管路分别与真空气体冷却器以及真空泵相连；所述真空凝液罐底端与除氧管路相连。

本实用新型具有的有益效果是：

1、本实用新型中，先回收黑水中携带的废热，再回收黑水的动能，从而实现热量和动能分开回收，然后黑水在一个分离罐内进行灰水气液分离和真空分离，回收黑水中溶解的饱和蒸汽作为工艺气使用，能实现黑水中蒸汽、热量和动能的回收利用，使得处理黑水的冷耗和动耗都能减少，且工艺流程短，设备少，投资小。

2、本实用新型中，用除氧水加热器降低气化炉及碳洗塔排出黑水的热量，并将黑水中携带的热量通过除氧水带入碳洗塔中进行热量利用，用以增加碳洗塔顶处的合成气中所携带的蒸汽，增加汽气比，从而将气化排黑水中废热转化为合成气中高位热，便于热量的回收增值。

3、本实用新型中，由于黑水中的热量首先被回收利用，循环水冷耗大幅下降，动力回级充分，泵数量减少，动耗降低，减压环节减少，动耗磨损地方减少，整体维护维修工作量下降。

4、本实用新型中，黑水经气液分离后的饱和蒸汽排出温度压力低，携热少，且可作工艺气用回收利用，避免了现有处理工艺中高闪和低闪的降压过程，降低了一次投入及操作维护费用，真空气液分离后的真空细渣水，排去沉降时温度低点，气损小点，进入沉降，减少中间卡堵环节，减少维修维护量。

5、本实用新型中，液力透平泵和液力除氧水泵同轴相连，用液力透平泵回收排黑水动能，并将动能用于驱动回碳洗塔的液力除氧水泵，回收利用黑水功能，使黑水中的动能由高压降为低压，同时将除氧水由低压升至高压，同时节约了电耗。

附图说明

图1为本实用新型提供的煤气化黑水处理系统流程图；

其中：

1—除氧水加热器；2—旋涡分离器；3—液力除氧水泵；4—液力透平泵；5—分离罐；51—常压气液分离罐；52—真空气液分离罐；501—清水入口；502—细渣水入口，503—真空蒸汽出口，504—真空细渣水出口；505—常压蒸汽出口；6—常压气体冷却器；7—常压凝液罐；8—真空泵；9—真空气体冷却器；10—真空凝液罐；11—分离器。

具体实施方式

现结合附图以及具体实施例对本实用新型进行详细的说明。

实施例1

参见图1，煤气化黑水处理系统包括除氧水加热器1、旋涡分离器2、液力除氧水泵3、液力透平泵4、分离罐5、常压气体冷却器6、真空气体冷却器9以及分离器11。

参见图1，本实施例中，除氧水加热器1通过管路分别与旋涡分离器2和液力除氧水泵3相连；旋涡分离器2的顶端通过管路依次与液力透平泵4和分离罐5相连；液力透平泵4和液力除氧水泵3同轴相连；旋涡分离器2底端通过管路分别与分离器11和分离罐5相连；分离器11顶端与常压气体冷却器6相连；分离罐5顶端通过管路与常压气体冷却器6相连；分离罐5侧部开口通过管路与真空气体冷却器9相连。

本实施例中，旋涡分离器2底端与分离器11之间相连的管路上设置有第一阀门。

参见图1，本实施例中，分离罐5包括从上自下且内部相互贯通的常压气液分离罐51和真空气液分离罐52；常压气液分离罐51的罐体侧壁上设置有清水入口501、细渣水入口502和常压蒸汽出口505；真空气液分离罐52的罐体侧壁上设置有真空蒸汽出口503和真空细渣水出口504；旋涡分离器2的顶端通过管路依次与液力透平泵4和清水入口501相连，旋涡分离器2的底端通过管路与细渣水入口502相连；真空蒸汽出口503与真空气体冷却器9相连；常压蒸汽出口505与常压气体冷却器6相连；真空细渣水出口504与沉降管路相连。

本实施例中，旋涡分离器2底端与细渣水入口502之间相连的管路上设置有第二阀门。

由于旋涡分离器2底部出来的细渣水中渣多水少，对管线磨损大，因此，本实用新型设置两种分离方式，细渣水可以直接去分离器11减压后送至过滤机除渣，也可以直接进常压气液分离和真空气液分离，具体的，可通过第一阀门和第二阀门控制细渣水的分离方式和分离路径。实际处理工艺中，根据工艺需求，切换两种分离方式，从而使得进入常压气液分离和真空气液分离中的固含量减小，便于分离罐5的运行。

本实施例中，真空气液分离罐52的顶端通过泵来抽负压。

参见图1，本实施例中，煤气化黑水处理系统还包括与真空气体冷却器9相连的真空泵8。

参见图1，本实施例中，煤气化黑水处理系统还包括常压凝液罐7和真空凝液罐10；常压凝液罐7顶端与常压气体冷却器6相连；常压凝液罐7底端与除氧管路相连；真空凝液罐10顶端通过管路分别与真空气体冷却器9以及真空泵8相连；所述真空凝液罐10底端与除氧管路相连。

具体的，常压气体冷却器6出口分为两个管路，一个与常压气体管路相连，另一个与常压凝液罐7顶端相连，常压凝液罐7底端与除氧器相连进行除氧。

真空气体冷却器9出口分为两个管路，一个与真空气体管路相连，另一个与真空凝液罐10顶端相连，真空凝液罐10的顶端还与真空泵8相连；真空凝液罐10底端与除氧器相连进行除氧。

实施例2

本实施例提供的煤气化黑水处理系统，其处理工艺包括以下步骤：

1)通过换热降低待处理黑水中的热量，并回收黑水中携带的热量；

2)步骤1)降温后的黑水进行粗分离得到细渣水和清水，

清水经过能量回收设备回收清水中部分动能后进行步骤3)；

细渣水直接进入步骤3)实现分离或直接利用分离设备实现分离；分离出细渣水中携带的饱和蒸汽，然后饱和蒸汽进一步经冷却后得到气体和冷凝水，气体作为工艺气回用，冷凝水经除氧得到除氧水；分离除去饱和蒸汽的细渣水送至除渣；

3)对步骤2)回收部分动能后的清水进行常压气液分离得到常压饱和蒸汽和常压细渣水；

若步骤2)得到的细渣水送至时，细渣水与回收部分动能后的清水混合后，再经过常压气液分离得到常压饱和蒸汽和常压细渣水；

常压饱和蒸汽均经冷却得到常压气体和常压冷凝液，常压气体作为工艺气回用，常压冷凝液至除氧得到除氧水；常压细渣水进行步骤4)；

4)对步骤3)得到常压细渣水进行真空气液分离，得到真空饱和蒸汽和真空细渣水，真空饱和蒸汽经冷却后得到真空气体和真空冷凝液，真空气体作为工艺气使用，真空冷凝液经除氧得到除氧水；真空细渣水进入沉降，最终得到除氧水；

5)步骤2)～步骤4)中产生的除氧水，利用回收清水中的部分动能将除氧水加压送去与步骤1)中的黑水进行换热，黑水携带热量使除氧水温度升高后送至碳洗。

本实施例中，步骤3)中的常压气液分离和步骤4)的真空气液分离在同一设备内完成。

本实施例中，真空细渣水进入沉降前，先向真空细渣水中加入絮凝剂。

具体的，现需要处理煤气化黑水(温度280℃)，具体流程是：

来自煤气化黑水(温度280℃)经除氧水加热器1与除氧水换热降温后，进入旋涡分离器2中进行粗分离得到清水(含有少量的固粒子)和细渣水(富含固粒子)；经过粗分离能除去黑水中的细渣，从而降低黑水中的固含量，降低清水中细渣对液力透平泵4的磨损；

从旋涡分离器2顶部流出的清水(含有少量的固粒子)，经液力透平泵4回收部分动能后，从清水入口501进入常压气液分离罐51中，细渣水(富含固粒子)下沉并从旋涡分离器2底部流出，关闭旋涡分离器2底部与分离器11之间管路上的第一阀门，打开旋涡分离器2底部与分离罐5之间管路上的第二阀门，经过流量流速控制，细渣水全部从细渣水入口502进入常压气液分离罐51中；

从旋涡分离器2顶部流出的清水(含有少量的固粒子)和从旋涡分离器2底部流出的细渣水(富含固粒子)，两部分一起在常压气液分离罐51中进行常压气液分离得到常压细渣水和常压饱和蒸汽，常压饱和蒸汽从常压蒸汽出口505排出，经常压气体冷却器6冷却后得到常压气体和常压冷凝液，常压气体直接回收做工艺气回用，常压冷凝液经常压凝液罐7后送至除氧器进行除氧得到除氧水；常压细渣水从常压气液分离罐51底部自流进入真空气液分离罐52中；

常压细渣水在真空气液分离罐52中进行真空气液分离得到真空细渣水和真空饱和蒸汽；真空细渣水从真空细渣水出口504排出，并加入絮凝剂送至沉降(沉降在沉降槽内进行)，沉降后得到的上层清液，经过进一步处理最终得到除氧水；由于真空气液分离是在负压条件下进行，经真空气液分离的真空细渣水压力和温度均得到降低，减少沉降槽的水汽蒸发损耗，气损小；真空饱和蒸汽从真空蒸汽出口503排出，并经真空气体冷却器9冷却得到真空气体和真空冷凝液，真空气体经真空泵8后排出并作为工艺气体回用，真空冷却凝液经真空凝液罐10后，微量的真空气体从真空凝液罐10罐顶经真空泵8后排出作为工艺气回用，真空冷凝液至除氧器进行除氧得到除氧水。

本实施例中，黑水处理过程中，共产生三部分除氧水，第一部分为常压冷凝液经常压凝液罐7后送至除氧器得到的除氧水；第二部分为真空冷凝液经真空凝液罐10至除氧器得到的除氧水；第三部分为真空细渣水经沉降得到的上层清液，并经过进一步处理最终得到除氧水；其中，前两部分均得到小部分除氧水，第三部分(沉降得到的上层清液)得到大量的除氧水可作为除氧水的主要来源，这三部分除氧水通过液力除氧水泵3加压后返回除氧水加热器1中，与通入除氧水加热器1中的黑水进行热交换，黑水的热量减小，除氧水热量增加，温度升高，除氧水将黑水中的热量携带后进入碳洗塔，用以增加碳洗塔顶处的合成气中所携带的蒸汽，增加汽气比，从而将气化排黑水中废热转化为合成气中高位热，便于热量的回收增值。

本实施例中，液力除氧水泵3的动能，一部分由液力透平泵4提供，这部分动能是从清水中回收的部分动能，另一部分由电驱提供，将黑水处理系统中的部分动能回用，降低系统的动能消耗。

实施例3

本实施例提供的煤气化黑水处理系统，其处理工艺包括以下步骤：

1)通过换热降低待处理黑水中的热量，并回收黑水中携带的热量；

2)步骤1)降温后的黑水进行粗分离得到细渣水和清水，

清水经过能量回收设备回收清水中部分动能后进行步骤3)；

细渣水直接利用分离设备实现分离；分离出细渣水中携带的饱和蒸汽，然后饱和蒸汽进一步经冷却后得到气体和冷凝水，气体作为工艺气回用，冷凝水经除氧得到除氧水；分离除去饱和蒸汽的细渣水送至除渣；

3)对步骤2)回收部分动能后的清水进行常压气液分离得到常压饱和蒸汽和常压细渣水；常压饱和蒸汽均经冷却得到常压气体和常压冷凝液，常压气体作为工艺气回用，常压冷凝液至除氧得到除氧水；常压细渣水进行步骤4)；

4)对步骤3)得到常压细渣水进行真空气液分离，得到真空饱和蒸汽和真空细渣水，真空饱和蒸汽经冷却后得到真空气体和真空冷凝液，真空气体作为工艺气使用，真空冷凝液经除氧得到除氧水；真空细渣水进入沉降，最终得到除氧水；

5)步骤2)～步骤4)中产生的除氧水，利用回收清水中的部分动能将除氧水加压送去与步骤1)中的黑水进行换热，黑水携带热量使除氧水温度升高后送至碳洗。

具体的，现需要处理煤气化黑水(温度220℃)，具体流程是：

来自煤气化黑水(温度220℃)经除氧水加热器1与除氧水换热降温后，进入旋涡分离器2中进行粗分离得到清水(含有少量的固粒子)和细渣水(富含固粒子)；经过粗分离能除去黑水中的细渣，从而降低黑水中的固含量，降低清水中细渣对液力透平泵4的磨损；

从旋涡分离器2顶部流出的清水(含有少量的固粒子)，经液力透平泵4回收动能后，从清水入口501进入常压气液分离罐51中；打开旋涡分离器2底部与分离器11之间管路上的第一阀门，关闭旋涡分离器2底部与分离罐5之间管路上的第二阀门，从旋涡分离器2底部流出的细渣水(富含固粒子)，经过流量流速控制，细渣水全部进入分离器11中；

细渣水(富含固粒子)经分离器11气液分离后得到饱和蒸汽和细渣水，饱和蒸汽从分离器11顶部出来后经常压气体冷却器6冷却得到气体和冷凝液，气体回收后作为工艺气回用，冷凝液经常压凝液罐7后经除氧器除氧后得到除氧水，细渣水从分离器11底部直接去皮带过滤机或离心机除渣；

从旋涡分离器2顶部流出的清水(含有少量的固粒子)在常压气液分离罐51中进行常压气液分离得到常压细渣水和常压饱和蒸汽，常压饱和蒸汽从常压蒸汽出口505排出，经常压气体冷却器6冷却后得到常压气体和常压冷凝液，常压气体直接回收做工艺气回用，常压冷凝液经常压凝液罐7后送至除氧器进行除氧得到除氧水；常压细渣水从常压气液分离罐51底部自流进入真空气液分离罐52中；

常压细渣水在真空气液分离罐52中进行真空气液分离得到真空细渣水和真空饱和蒸汽；真空细渣水从真空细渣水出口504排出，并加入絮凝剂送至沉降(沉降在沉降槽内进行)，沉降后得到的上层清液，经过进一步处理最终得到除氧水；由于真空气液分离是在负压条件下进行，经真空气液分离的真空细渣水压力和温度均得到降低，减少沉降槽的水汽蒸发损耗；真空饱和蒸汽从真空蒸汽出口503排出，并经真空气体冷却器9冷却得到真空气体和真空冷凝液，真空气体经真空泵8后排出并作为工艺气体回用，真空冷却凝液经真空凝液罐10后，微量的真空气体从真空凝液罐10罐顶经真空泵8后排出作为工艺气回用，真空冷凝液至除氧器进行除氧得到除氧水。

本实施例中，在黑水处理过程中共产生三部分除氧水，第一部分为常压冷凝液经常压凝液罐7后送至除氧器得到的除氧水；第二部分为真空冷凝液经真空凝液罐10至除氧器得到的除氧水；第三部分为真空细渣水经沉降得到的上层清液，并经过进一步处理最终得到除氧水；其中，前两部分均得到小部分除氧水，第三部分(沉降得到的上层清液)得到大量的除氧水可作为除氧水的主要来源，这三部分除氧水通过液力除氧水泵3返回除氧水加热器1，与通入除氧水加热器1中的黑水进行换热，将黑水中的热量携带后进入碳洗塔工序，用以增加碳洗塔顶处的合成气中所携带的蒸汽，增加汽气比，从而将气化排黑水中废热转化为合成气中高位热，便于热量的回收增值。

本实施例中，液力除氧水泵3的动能，一部分动能由液力透平泵4提供，这部分动能是从清水中回收的部分动能，另一部分动能由电驱提供，将黑水部分的动能回用，降低系统的动能消耗。

本实施例中，由于旋涡分离器2底部出来细渣水中，渣多水少，管线磨损大，如果细渣水直接去分离器11分离减压后送至过滤机，那么进入常压气液分离罐51和真空气液分离罐52中的固含量减小，运行顺畅。

综上所述，本实用新型中旋涡分离器2底部出来细渣水有两个分离路径，在实施时，可根据实际工艺需求选择进入分离器11或分离罐5种对细渣水进行气液分离，同时在使用时，一条分离路径出现堵塞等问题，能够及时通过管路上的第一阀门和第二阀门切换另一条分离路径，处理流程灵活。

在实用新型中，在煤气化工艺中，从碳洗塔出来的黑水也可以进入本实用新型中的除氧水加热器1和旋涡分离器2中，实现热量回收、动能和溶解气回收。

综上，本实用新型提供的煤气化黑水处理系统，先回收黑水中携带的废热，再回收黑水的动能，从而实现热量和动能分开回收，同时被回收热量的低温黑水经粗分离细渣后进入分离罐中，同时实现细渣水常压气液分离和真空分离，分离后的饱和蒸汽可作为工艺气回用，因此，本实用新型能实现黑水中热量、动能和蒸汽的回收利用，使得系统黑水的冷耗和动耗都能减少，操作维护工作量低，且工艺流程短，设备少，投资小。

Claims (6)

1.一种煤气化黑水处理系统，其特征在于：所述煤气化黑水处理系统包括除氧水加热器(1)、旋涡分离器(2)、液力除氧水泵(3)、液力透平泵(4)、分离罐(5)、常压气体冷却器(6)、真空气体冷却器(9)以及分离器(11)；

所述除氧水加热器(1)通过管路分别与旋涡分离器(2)和液力除氧水泵(3)相连；所述旋涡分离器(2)顶端通过管路依次与液力透平泵(4)和分离罐(5)相连；所述液力透平泵(4)和液力除氧水泵(3)同轴相连；所述旋涡分离器(2)底端通过管路分别与分离器(11)和分离罐(5)相连；所述分离器(11)顶端与常压气体冷却器(6)相连；所述分离罐(5)顶端通过管路与常压气体冷却器(6)相连；所述分离罐(5)侧部开口通过管路与真空气体冷却器(9)相连。

2.根据权利要求1所述的煤气化黑水处理系统，其特征在于：所述分离罐(5)包括从上自下且内部相互贯通的常压气液分离罐(51)和真空气液分离罐(52)；

所述常压气液分离罐(51)罐体侧壁上设置有清水入口(501)、细渣水入口(502)和常压蒸汽出口(505)；

所述真空气液分离罐(52)罐体侧壁上设置有真空蒸汽出口(503)和真空细渣水出口(504)；

所述旋涡分离器(2)顶端通过管路依次与液力透平泵(4)和清水入口(501)相连，所述旋涡分离器(2)底端通过管路与细渣水入口(502)相连；

所述真空蒸汽出口(503)与真空气体冷却器(9)相连；所述常压蒸汽出口(505)与常压气体冷却器(6)相连；所述真空细渣水出口(504)与沉降管路相连。

3.根据权利要求2所述的煤气化黑水处理系统，其特征在于：所述旋涡分离器(2)底端与分离器(11)之间相连的管路上设置有第一阀门。

4.根据权利要求3所述的煤气化黑水处理系统，其特征在于：所述旋涡分离器(2)底端与细渣水入口(502)之间相连的管路上设置有第二阀门。

5.根据权利要求3或4所述的煤气化黑水处理系统，其特征在于：所述煤气化黑水处理系统还包括与真空气体冷却器(9)相连的真空泵(8)。

6.根据权利要求5所述的煤气化黑水处理系统，其特征在于：所述煤气化黑水处理系统还包括常压凝液罐(7)和真空凝液罐(10)；

所述常压凝液罐(7)顶端与常压气体冷却器(6)相连；所述常压凝液罐(7)底端与除氧管路相连；

所述真空凝液罐(10)顶端通过管路分别与真空气体冷却器(9)以及真空泵(8)相连；所述真空凝液罐(10)底端与除氧管路相连。

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