CN219409331U - 煤气化渣水处理系统闪蒸汽热能回收利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤气化渣水处理系统中闪蒸汽热能回收利用装置，包括高压闪蒸罐，高压闪蒸罐顶部闪蒸汽依次连接灰水加热器和最终冷却器，其特征在于，所述的装置还包括ORC发电机组；灰水加热器和最终冷却器之间设置第一阀门，所述第一阀门上游经过三通，将灰水加热器换热后的闪蒸汽连接至ORC发电机组，闪蒸汽经ORC发电机组回收余热之后的冷凝液和不凝气进入最终冷却器，所述ORC发电机组的上下游设置第二阀门和第三阀门。所述装置可在高压闪蒸汽余热资源未得到有效利用的情况下，将高压闪蒸汽余热资源经有机朗肯循环(ORC)，将低品位余热资源转换成高价值的电能，实现高压闪蒸汽余热资源的有效利用。

Description

煤气化渣水处理系统闪蒸汽热能回收利用装置

技术领域

本实用新型属于煤气化技术领域，涉及一种煤气化系统中的渣水处理装置，特别是涉及一种煤气化渣水处理系统中闪蒸汽热能回收利用装置。

背景技术

在煤气化工艺中，气化炉燃烧室出来的合成气，进入激冷室，通入高压激冷水使高温合成气被激冷降温，并形成饱和水蒸气，满足一氧化碳变换系统的工艺需要。同时，大部分煤灰及少量未反应碳以灰渣的形式从合成气中被水除去，粗渣在激冷室中沉降，而少量细渣被水携带与黑水一道从激冷室连续排出送往渣水处理系统。离开气化炉激冷室的合成气中含有大量的细灰，进入洗涤塔进行洗涤，洗涤塔底部排出的黑水与气化炉激冷室排出的黑水一同送往渣水处理系统。

煤气化工艺中，渣水处理系统将气化炉和洗涤塔产生的高温高压黑水经高压闪蒸罐闪蒸得到高压闪蒸汽，高压闪蒸汽经灰水加热器与灰水换热实现余热资源回收利用。但是在实际生产过程中，由于灰水中含有大量Ca²⁺，Mg²⁺，易造成灰水加热器结垢，导致灰水加热器换热效果差，进而导致高压闪蒸汽余热资源得不到有效利用。

有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，简称ORC)发电技术是近年来发展较快的一种余热发电技术。其原理与传统蒸汽发电类似，是以低沸点有机物为工质的朗肯循环，主要由换热器、透平、冷凝器和工质泵四大部套组成，有机工质在换热器中从余热流中吸收热量，生成具一定压力和温度的工质蒸汽，工质蒸汽进入透平机械膨胀做功，从而带动发电机或拖动其它动力机械。从透平排出的蒸汽在冷凝器中冷却，凝结成液态，最后借助工质泵重新回到换热器，如此不断地循环下去。ORC利用有机工质低沸点特性，在低温条件(80-300℃)下可以获得较高的蒸汽压力，推动膨胀机做功，从而将低品位热能转换为高品位的机械能和电能。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种煤气化渣水处理系统中闪蒸汽热能回收利用装置，解决灰水加热器结垢，造成换热效果差，导致高压闪蒸汽余热资源无法长期得到有效利用的问题，能够在灰水加热器换热效果差，高压闪蒸汽余热资源未得到有效利用的情况下，将低品位余热资源转换成高价值的电能。

本实用新型采用的技术方案是：

一种煤气化渣水处理系统中闪蒸汽热能回收利用装置，包括高压闪蒸罐，高压闪蒸罐顶部闪蒸汽依次连接灰水加热器和最终冷却器，其特征在于，所述的装置还包括ORC发电机组；灰水加热器和最终冷却器之间设置第一阀门，所述第一阀门上游经过三通，将灰水加热器换热后的闪蒸汽连接至ORC发电机组，闪蒸汽经ORC发电机组回收余热之后的冷凝液和不凝气进入最终冷却器，所述ORC发电机组的上下游设置第二阀门和第三阀门。

进一步地，所述的最终冷却器连接高压闪蒸分离器，高压闪蒸分离器的不凝气送往汽提塔，冷凝液送至渣水除氧器。

进一步地，所述的灰水加热器为固定管板式换热器，灰水走管程，闪蒸汽走壳程。

进一步地，所述的最终冷却器为固定管板式换热器，闪蒸汽冷凝液和不凝气走管程，循环冷却水走壳程。

有益效果：本实用新型提供的渣水处理系统闪蒸汽热能回收装置，可在灰水加热器换热效果差，高压闪蒸汽余热资源未得到有效利用的情况下，将高压闪蒸汽余热资源经有机朗肯循环(ORC)，将低品位余热资源转换成高价值的电能，实现高压闪蒸汽余热资源的有效利用。本实用新型可进一步提高煤气化工艺中的余热回收效率，降低合成气、CO等产品生产过程的能耗，具有很好的经济收益和节能环保效益。

附图说明

图1为本实用新型的煤气化渣水处理系统中闪蒸汽热能回收利用装置的结构示意图。

其中：1为高压闪蒸罐，2为灰水加热器，3为最终冷却器，4为高压闪蒸分离器，5为第二阀门，6为第一阀门，7为第三阀门，8为ORC发电机组。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行详细说明，但是需要指出的是，本实用新型的保护范围并不受这些具体实施方式的限制，而是由权利要求书来确定。

如图1所示，一种煤气化渣水处理系统中闪蒸汽热能回收利用装置，主要包括高压闪蒸罐1，灰水加热器2，最终冷却器3，高压闪蒸分离器4，ORC发电机组8。高压闪蒸罐1依次连接灰水加热器2、最终冷却器3和高压闪蒸分离器4，高压闪蒸罐1顶部闪蒸气经灰水加热器2和最终冷却器3冷却后进入高压闪蒸分离器4，高压闪蒸分离器4的不凝气送往变换汽提塔，冷凝液送至渣水除氧器。为将高压闪蒸汽余热资源充分回收利用，采用有机朗肯循环(ORC)将低品位余热资源转换成高价值的电能，所述的装置加入ORC发电机组8；灰水加热器2和最终冷却器3之间设置第一阀门6，所述第一阀门6上游经过三通，将灰水加热器2换热后的闪蒸汽连接至ORC发电机组8，闪蒸汽经ORC发电机组8回收余热之后的冷凝液和不凝气进入最终冷却器3，所述ORC发电机组8的上下游设置第二阀门5和第三阀门7。

进一步地，所述的灰水加热器2为固定管板式换热器，灰水走管程，闪蒸汽走壳程。

进一步地，所述的最终冷却器3为固定管板式换热器，闪蒸汽冷凝液和不凝气走管程，循环冷却水走壳程。

从气化炉和洗涤塔送来的黑水经过减压后送入高压闪蒸罐1，其中少量溶解的气体及部分水在高压闪蒸罐1被闪蒸后，其气相从顶部排出，该股闪蒸气经灰水加热器2与高压灰水泵送来的灰水换热冷却后，通过打开第二阀门5和第三阀门7，关闭第一阀门6，经过管道将闪蒸汽引入ORC发电机组8换热，回收闪蒸汽余热进行发电，闪蒸汽经ORC发电机组8余热回收之后，冷凝液和不凝气进入原工艺系统的中的最终冷却器3，进入高压闪蒸分离器4，分离后的冷凝液送往除氧器，不凝气体送往变换工段。

其中的ORC透平发电技术的主要特点：

(1)适合热水、烟气、蒸汽等各种类型的热源。

(2)适用温度80℃以上各类热源均可用来发电。

(3)单机发电功率可以从几十千瓦做到几十兆瓦。

(4)整体设备尺寸较小。

(5)系统效率较高。

所述装置实现了渣水处理系统中闪蒸汽热能回收，余热产生的电量可供厂区自用，减少电网消耗和降低循环水负荷，具有很好的经济收益和节能减排环保意义。

Claims (4)

1.一种煤气化渣水处理系统闪蒸汽热能回收利用装置，包括高压闪蒸罐，高压闪蒸罐顶部闪蒸汽依次连接灰水加热器和最终冷却器，其特征在于，所述的装置还包括ORC发电机组；灰水加热器和最终冷却器之间设置第一阀门，所述第一阀门上游经过三通，将灰水加热器换热后的闪蒸汽连接至ORC发电机组，闪蒸汽经ORC发电机组回收余热之后的冷凝液和不凝气进入最终冷却器，所述ORC发电机组的上下游设置第二阀门和第三阀门。

2.根据权利要求1所述的煤气化渣水处理系统闪蒸汽热能回收利用装置，其特征在于，所述的最终冷却器连接高压闪蒸分离器，高压闪蒸分离器的不凝气送往汽提塔，冷凝液送至渣水除氧器。

3.根据权利要求1所述的煤气化渣水处理系统闪蒸汽热能回收利用装置，其特征在于，所述的灰水加热器为固定管板式换热器，灰水走管程，闪蒸汽走壳程。

4.根据权利要求1所述的煤气化渣水处理系统闪蒸汽热能回收利用装置，其特征在于，所述的最终冷却器为固定管板式换热器，闪蒸汽冷凝液和不凝气走管程，循环冷却水走壳程。