CN217126962U - 一种节能型煤气化渣水处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种节能型煤气化渣水处理装置；包括气化炉，所述气化炉的高温高压渣水出口通过第一压差能回收单元与一级闪蒸器相连，一级闪蒸器的液相出口通过第二压差能回收单元与渣水沉降槽相连；所述一级闪蒸器的气相出口通过闪蒸气热能回收单元与第二闪蒸器相连，二级闪蒸器的气相出口与外排管道相连，第二闪蒸器的液相出口与渣水沉降槽相连；具有能够充分利用渣水处理过程中的余压和热量，在实现梯级利用的基础上能够有效提高煤化工行业的能源利用率、降低生产成本以及提高管道使用寿命的优点。

Description

一种节能型煤气化渣水处理装置

技术领域

本实用新型涉及煤化工节能技术领域，特别涉及一种节能型煤气化渣水处理装置。

背景技术

在煤气化系统生产过程中，为保证粗合成气与灰渣出气化炉的温度，需经冷却水洗涤，在此过程中产生大量的渣水；渣水经三级闪蒸，将液体中所含的固体和溶解的气体分离出来后循环利用。具体工艺为：洗涤水经过滤器过滤后送入气化炉的洗涤冷却室，对粗合成气及灰渣进行洗涤冷却，完成洗涤冷却后减压送入渣水处理工序。其中，出洗涤冷却室时的渣水压力为6.4MPa，温度为235℃，经减压阀减压至0.5MPa后进入蒸发热水塔进行闪蒸，经蒸发热水塔浓缩后的渣水进入低压闪蒸器进一步闪蒸，经低压闪蒸器闪蒸后的渣水进入真空闪蒸器，在真空闪蒸器内渣水进一步浓缩后进入澄清槽，沉降，循环利用。大型煤化工厂单系列渣水流量为210m³/h，在渣水处理过程中渣水由6.4MPa减至0.5MPa再降至真空，在此减温减压的过程中，渣水所具有的能量并没有被利用，造成大量能量被浪费；同时由于渣水的压力较高且含有杂质，上述形式的渣水严重的影响了管道的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种节能型煤气化渣水处理装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种节能型煤气化渣水处理装置，包括气化炉，所述气化炉的高温高压渣水出口通过第一压差能回收单元与一级闪蒸器相连，一级闪蒸器的液相出口通过第二压差能回收单元与渣水沉降槽相连；所述一级闪蒸器的气相出口通过闪蒸气热能回收单元与第二闪蒸器相连，二级闪蒸器的气相出口与外排管道相连，二级闪蒸器的液相出口与渣水沉降槽相连。

优选的，所述第一压差能回收单元包括第一液力透平，第一液力透平的机械端与第一负载设备相连。

优选的，所述第二压差能回收单元包括用于回收闪蒸后液相压差的压差回收管道，以及用于调整压力的旁路管道，压差回收管道和旁路管道的两端均与一级闪蒸器的液相出口和渣水沉降槽的进口相连；

压差回收管道上设有第一流量调节阀以及第二液力透平，第二液力透平机械端与第二负载设备相连；旁路管道上设有第二流量调节阀。

优选的，所述闪蒸气热能回收单元包括用于回收闪蒸后气相热能的热能回收管道，以及用于调整流量稳定热能回收的热能旁路管道，热能回收管道和热能旁路管道的两端均与一级闪蒸器的气相出口和二级闪蒸器的进口相连；热能回收管道上设有第三流量调节阀以及热能回收部；热能旁路管道上设有第四流量调节阀。

优选的，所述热能回收部包括与热能回收管道上相连的蒸发器的壳程，蒸发器的管程出口端通过膨胀机和冷凝器的壳程与缓冲罐相连，缓冲罐的出口通过增压泵与蒸发器的管程进口端相连；膨胀机的机械端与第三负载设备相连。

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

按照上述方案制成的一种节能型煤气化渣水处理装置，通过设置第一压差能回收单元和第二压差能回收单元能够对渣水的压力进行有效回收，不仅有效的回收了能量，并且能够减轻渣水对管道内壁的冲刷从而起到提高管道使用寿命的特点，在此基础上，本实用新型针对第一压差能回收单元和第二压差能回收单元的设置位置不同对其设置形式进行了调整，第一压差能回收单元用于回收的渣水直接由气化炉的高温高压渣水出口外排，具有压力稳定的特点，本实用新型通过在管道上直接设置第一液力透平对压力进行回收，而通过一级闪蒸器的液相出口渣水受到流量以及一级闪蒸器内相关参数的影响压力会产生波动，通过设置用于稳定调整渣水压力的旁路管道以达到保证第二液力透平稳定运行的目的；在上述设置的基础上本实用新型通过设置闪蒸气热能回收单元以实现对一级闪蒸器中气相内热量的有效回收；本实用新型能够在不破坏原有工艺要求的基础上实现对渣水减压过程中的压差能及热能的分级利用，再对压差能梯级回收利用的基础上能够降低对设备管道的冲刷；具有能够充分利用渣水处理过程中的余压和热量，在实现梯级利用的基础上能够有效提高煤化工行业的能源利用率、降低生产成本以及提高管道使用寿命的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

上图中：1、气化炉；2、一级闪蒸器；3、二级闪蒸器；4、渣水沉降槽；5、外排管道；6、第一液力透平；7、第一负载设备；8、第一流量调节阀；9、第二液力透平；10、第二负载设备；11、第二流量调节阀；12、第三流量调节阀；13、第四流量调节阀；14、蒸发器；15、膨胀机；16、冷凝器；17、缓冲罐；18、增压泵；19、第三负载设备；20、冷却水上水管道；21、冷却水回水管道。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1，本实用新型为一种节能型煤气化渣水处理装置，包括气化炉1，所述气化炉1的高温高压渣水出口通过第一压差能回收单元与一级闪蒸器2相连，一级闪蒸器2的液相出口通过第二压差能回收单元与渣水沉降槽4相连；所述一级闪蒸器2的气相出口通过闪蒸气热能回收单元与二级闪蒸器3相连，二级闪蒸器3的气相出口与外排管道5相连，二级闪蒸器3的液相出口与渣水沉降槽4相连。本实用新型中通过第一压差能回收单元和第二压差能回收单元实现对渣水压力的回收利用，不仅能够实现资源的有效利用，还能够有效降低渣水对管道的冲刷和腐蚀，以达到提高管道使用寿命的目的；本实用新型中渣水中的酸性气能够在一级闪蒸器2和二级闪蒸器3的作用下得到充分解吸，浓缩后的渣水进入渣水沉降槽4内，通过沉降后进行循环利用；同时还通过闪蒸气热能回收单元对通过一级闪蒸器2的气相中的热能实现有效回收。

进一步地，所述第一压差能回收单元包括第一液力透平6，第一液力透平6的机械端与第一负载设备7相连。本实用新型中所述的第一负载设备7可以为泵、压缩机、发电机或其他旋转设备。通过上述设备能够对渣水的压力实现有效利用。

进一步地，所述第二压差能回收单元包括用于回收闪蒸后液相压差的压差回收管道，以及用于调整压力的旁路管道，压差回收管道和旁路管道的两端均与一级闪蒸器2的液相出口和渣水沉降槽4的进口相连；压差回收管道上设有第一流量调节阀8以及第二液力透平9，第二液力透平9机械端与第二负载设备10相连；旁路管道上设有第二流量调节阀11。本实用新型中所述的第二压差能回收单元区别与第一压差能回收单元，主要在于第二压差能回收单元用于回收闪蒸后液相压差，而闪蒸后液相受到流量以及一级闪蒸器内相关参数的影响压力会产生波动，本实用新型通过第二流量调节阀11对通过第二液力透平9的渣水压力进行调节，以达到保证第二液力透平9稳定运行的目的；本实用新型中所述的第二负载设备10可以为泵、压缩机、发电机或其他旋转设备。通过上述设备能够对渣水的压力实现有效利用。

进一步地，所述闪蒸气热能回收单元包括用于回收闪蒸后气相热能的热能回收管道，以及用于调整流量稳定热能回收的热能旁路管道，热能回收管道和热能旁路管道的两端均与一级闪蒸器2的气相出口和二级闪蒸器3的进口相连；热能回收管道上设有第三流量调节阀12以及热能回收部；热能旁路管道上设有第四流量调节阀13。闪蒸气热能回收单元用于回收一级闪蒸器2的气相中的热量，第四流量调节阀13用于调节气相流量，以保证热能回收部的稳定运行。

进一步地，所述热能回收部包括与热能回收管道上相连的蒸发器14的壳程，蒸发器14的管程出口端通过膨胀机15和冷凝器16的壳程与缓冲罐17相连，缓冲罐17的出口通过增压泵18与蒸发器14的管程进口端相连；膨胀机15的机械端与第三负载设备19相连。本实用新型中缓冲罐17内的有机工质为低沸点介质，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；通过一级闪蒸器2的气相与低沸点介质进行换热，换热后通过膨胀机15进行做功以实现对热量的回收利用。所述第三负载设备19可以为泵、压缩机、发电机或其他旋转设备。

进一步地，所述冷凝器16的管程进口与冷却水上水管道20相连，冷凝器16的管程出口冷却水回水管道21相连。

本实用新型的工作原理为：氧气和水煤浆在气化炉1内混合燃烧，生成粗煤气，并产生温度为：235℃，压力为：6.4MPa的渣水；高温高压渣水通过第一液力透平6并带动第一负载设备7运转，将压差能转化为动能，实现压差势能的再利用从而回收压差能，经第一压差能回收单元回收部分能量后，渣水压力降至1.0～2.5MPa；通过第一压差能回收单元后进入一级闪蒸器2内，一级闪蒸后渣水压力为：0.5～2.0MPa，温度为：160～200℃；经过一级闪蒸后的渣水分别通过第一流量调节阀8和第二流量调节阀11进行调节后，在稳定压力的前提下通过第二液力透平9带动第二负载设备10运转，将压差能转化为动能，实现压差势能的再利用从而回收压差能，经第二压差能回收单元以及第二流量调节阀11后渣水沉降槽4沉降后进行循环利用；通过一级闪蒸器2后的气相在第三流量调节阀12和第四流量调节阀13调整后进入蒸发器14的壳程与蒸发器14管程中的低沸点工质进行换热，低沸点工质吸收热量后转变为高温高压的气态工质，进入膨胀机15进行膨胀做功，进而带动第三负载设备19运行，实现电能的输出，做功后的气态低温低压工质，排出膨胀机15进入冷凝器16的壳程冷凝成为液态，进入缓冲罐17，最后通过增压泵18再次进入蒸发器14的管程，如此往复循环，实现从闪蒸汽的热能转化电能输出。上述通过蒸发器14壳程和第四流量调节阀13的物料进入二级闪蒸器3进行二次闪蒸，温度为：60～80℃，压力为：0.2～0.5MPa。所述的第一负载设备7、第二负载设备10和第三负载设备19均为发电设备，每年节省标煤月2250吨，减少二氧化碳年排放6000吨，二氧化硫排放21吨，氮氧化物排放19.5吨，直接经济效益270万元；效益核算是根据灰水闪蒸系统进行的，原工艺灰水减压采用减压阀、降温通过循环水冷却，本发明通过对压差能和热能进行回收，降低系统电量消耗，计算周期为1年。通过上述运行，相应的管道的更换周期由1年延长为1年半，节省材料以及人工费用为20万元。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种节能型煤气化渣水处理装置，包括气化炉(1)，其特征在于：所述气化炉(1)的高温高压渣水出口通过第一压差能回收单元与一级闪蒸器(2)相连，一级闪蒸器(2)的液相出口通过第二压差能回收单元与渣水沉降槽(4)相连；

所述一级闪蒸器(2)的气相出口通过闪蒸气热能回收单元与二级闪蒸器(3)相连，二级闪蒸器(3)的气相出口与外排管道(5)相连，二级闪蒸器(3)的液相出口与渣水沉降槽(4)相连。

2.根据权利要求1所述的一种节能型煤气化渣水处理装置，其特征在于：所述第一压差能回收单元包括第一液力透平(6)，第一液力透平(6)的机械端与第一负载设备(7)相连。

3.根据权利要求1所述的一种节能型煤气化渣水处理装置，其特征在于：所述第二压差能回收单元包括用于回收闪蒸后液相压差的压差回收管道，以及用于调整压力的旁路管道，压差回收管道和旁路管道的两端均与一级闪蒸器(2)的液相出口和渣水沉降槽(4)的进口相连；

压差回收管道上设有第一流量调节阀(8)以及第二液力透平(9)，第二液力透平(9)机械端与第二负载设备(10)相连；

旁路管道上设有第二流量调节阀(11)。

4.根据权利要求1所述的一种节能型煤气化渣水处理装置，其特征在于：所述闪蒸气热能回收单元包括用于回收闪蒸后气相热能的热能回收管道，以及用于调整流量稳定热能回收的热能旁路管道，热能回收管道和热能旁路管道的两端均与一级闪蒸器(2)的气相出口和二级闪蒸器(3)的进口相连；

热能回收管道上设有第三流量调节阀(12)以及热能回收部；

热能旁路管道上设有第四流量调节阀(13)。

5.根据权利要求4所述的一种节能型煤气化渣水处理装置，其特征在于：所述热能回收部包括与热能回收管道上相连的蒸发器(14)的壳程，蒸发器(14)的管程出口端通过膨胀机(15)和冷凝器(16)的壳程与缓冲罐(17)相连，缓冲罐(17)的出口通过增压泵(18)与蒸发器(14)的管程进口端相连；

膨胀机(15)的机械端与第三负载设备(19)相连。

6.根据权利要求5所述的一种节能型煤气化渣水处理装置，其特征在于：所述冷凝器(16)的管程进口与冷却水上水管道(20)相连，冷凝器(16)的管程出口冷却水回水管道(21)相连。

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