CN220812303U - 一种煤化工系统热量综合利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于一种煤化工系统热量综合利用装置；包括与气化装置相连的水洗塔，低温甲醇洗涤装置；水洗塔的气相出口与第一气液分离器相连，第一气液分离器的液相出口与高温凝液罐相连，第一气液分离器的气相出口变换装置相连，变换装置的合成气出口通过高压锅炉热能利用部以及低压蒸汽热能利用部与低温甲醇洗涤装置相连；高压锅炉热能利用部包括高压锅炉给水预热器，及调温组件；具有通过梯级利用热能实现对热能有效利用、实现满足高压锅炉的运行负荷和系统长周期稳定运行、提升半水煤气的水汽比和增大变换副产蒸汽量，以及实现水资源重复利用的优点。

Description

一种煤化工系统热量综合利用装置

技术领域

本实用新型属于煤气化系统技术领域，具体涉及一种煤化工系统热量综合利用装置。

背景技术

煤气化系统中的半水煤气温度较高，其需要经过变换装置变换成合成气进入低温甲醇洗涤装置，上述过程中需要对气相进行降温处理，以满足低温甲醇洗涤装置的温度要求；上述气相的热能利用过程中不能引入杂质，以避免后续工序无法正常运行；基于上述原因，部分企业采用了高压锅炉相关装置副产蒸汽以实现热能的利用，但在实际运行过程中，水洗塔出来的半水煤气温度为240℃左右，换热后进入高压锅炉的水温度在220℃左右，而高压锅炉的给水温度一般不能超过190℃；上述换热造成锅炉装置的排烟温度高、后期脱硫需要的循环水量大，且高压锅炉长期处于超负荷运行的状态，不仅影响系统的长周期稳定运行，还影响了高压锅炉的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种煤化工系统热量综合利用装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种煤化工系统热量综合利用装置，该装置包括与气化装置相连的水洗塔，以及低温甲醇洗涤装置；所述水洗塔的气相出口与第一气液分离器相连，第一气液分离器的液相出口与高温凝液罐相连，第一气液分离器的气相出口变换装置相连，变换装置的合成气出口通过高压锅炉热能利用部以及低压蒸汽热能利用部与低温甲醇洗涤装置相连；所述的高压锅炉热能利用部包括高压锅炉给水预热器，以及设置在高压锅炉给水预热器前部的调温组件。

本实用新型的有益效果：本实用新型利用高压锅炉热能利用部和低压蒸汽热能利用部串联对由水洗塔中出来的半水煤气中的热能实现梯级利用，以达到对热能实现有效利用的特点，在此基础上，本实用新型在高压锅炉给水预热器前部设置了调温组件，通过调温组件来控制合成气的温度，以达到控制进入高压锅炉内水温度的目的；具有通过梯级利用热能实现对热能有效利用的特点，与此同时能够实现满足高压锅炉的运行负荷，实现系统的长周期稳定运行的特点。

优选的，所述调温组件包括高温凝液预热器，变换装置的合成气出口通过第三三通、第四阀门、高温凝液预热器的第一换热通道、第六阀门和第四三通与高压锅炉给水预热器的第一换热通道相连；第三三通的第三端和第四三通的第三端之间设有带第五阀门的近路管道；所述高温凝液罐的出口通过高温凝液预热器的第二换热通道与水洗塔的水洗进口相连。

优选的，所述高压锅炉给水预热器的第二换热通道的进口与高压锅炉给水装置相连，高压锅炉给水预热器的第二换热通道的出口与高压锅炉装置相连。

优选的，所述低压蒸汽热能利用部包括与高压锅炉给水预热器的第一换热通道出口相连的第二气液分离器，第二气液分离器的气相出口与低压蒸汽发生器的第一换热管道相连，低压蒸汽发生器的第一换热管道与第三气液分离器相连，第三气液分离器的气相出口与脱盐水预热器的第一换热管道相连；脱盐水管道通过脱盐水预热器的第二换热管道和低压蒸汽发生器的第二换热管道与低压蒸汽管网相连。

优选的，所述第二气液分离器的液相出口和第三气液分离器的液相出口分别与高温凝液罐相连。

优选的，所述高温凝液罐的出口与高温凝液泵相连，高温凝液泵通过第二三通和第三阀门与高温凝液预热器的第二换热通道相连，高温凝液预热器的第二换热通道出口通过第二阀门和第一三通与水洗塔的水洗进口相连。

优选的，所述第一三通的第三端和第二三通的第三端之间的管道上设有第一阀门。

优选的，所述低压蒸汽热能利用部与循环水冷却器的第一换热通道相连，循环水冷却器的第一换热通道出口与洗氨塔相连，洗氨塔的气相出口与低温甲醇洗涤装置相连。

优选的，所述循环水冷却器的第二换热通道进口与循环水管道相连，循环水冷却器的第二换热通道出口与循环水回水管道相连。

优选的，所述水洗塔底部的液相出口与黑水处理装置相连。

按照上述方案制成的一种煤化工系统热量综合利用装置，通过在变换装置的合成气出口和低温甲醇洗涤装置之间串联设置高压锅炉热能利用部以及低压蒸汽热能利用部，以实现对热能的梯级利用，以实现对热能充分利用的特点，在此基础上，本实用新型在高压锅炉给水预热器前部设置了调温组件，该调温组件用于降低合成气的温度，并利用合成气温度的降低实现了对锅炉水温度的调节，以满足高压锅炉的运行负荷，实现系统的长周期稳定运行的特点；更进一步地，本实用新型中的调温组件利用高温凝液进行换热，用以提升高温凝液进入水洗塔的温度，进而提升半水煤气的温度，从而达到提升水汽比，增大变换副产蒸汽量的目的；本实用新型中对于气液分离器的液相进行集中回收，并通过高温凝液泵送入水洗塔中实现水资源的重复利用；具有通过梯级利用热能实现对热能有效利用、实现满足高压锅炉的运行负荷和系统长周期稳定运行、提升半水煤气的水汽比和增大变换副产蒸汽量，以及实现水资源重复利用的优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1、气化装置；2、黑水处理装置；3、水洗塔；4、第一气液分离器；5、变换装置；6、第一阀门；7、第二阀门；8、第四阀门；9、高温凝液预热器；10、第三阀门；11、第五阀门；12、第六阀门；13、高压锅炉给水预热器；14、高压锅炉给水装置；15、第二气液分离器；16、循环水管道；17、高温凝液罐；18、高温凝液泵；19、高压锅炉装置；20、低压蒸汽发生器；21、第三气液分离器；22、脱盐水预热器；23、循环水冷却器；24、洗氨塔；25、低温甲醇洗涤装置；26、脱盐水管道；27、低压蒸汽管网；28、第一三通；29、第二三通；30、第三三通；31、第四三通；32、循环水回水管道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1，本实用新型为一种煤化工系统热量综合利用装置，该装置包括与气化装置1相连的水洗塔3，以及低温甲醇洗涤装置25；所述水洗塔3的气相出口与第一气液分离器4相连，第一气液分离器4的液相出口与高温凝液罐17相连，第一气液分离器4的气相出口变换装置5相连，变换装置5的合成气出口通过高压锅炉热能利用部以及低压蒸汽热能利用部与低温甲醇洗涤装置25相连；所述的高压锅炉热能利用部包括高压锅炉给水预热器13，以及设置在高压锅炉给水预热器13前部的调温组件。本实用新型中所述由水洗塔3中的半水煤气为240℃左右，通过第一气液分离器4和变换装置5后的合成气为235℃左右，正常换热的话进入高压锅炉给水预热器13进行换热后，由高压锅炉给水预热器13出来的给水温度为216℃左右，高于高压锅炉给水温度不超190℃的范围；为了实现高压锅炉装置的长时间稳定运行，提高热能利用率，避免后续工序中需要使用大量的循环水换热；本实用新型在高压锅炉给水预热器13前部设置了调温组件，用于对合成气的温度调节，以实现控制高压锅炉给水温度的目的；进一步地，本实用新型采用梯级热能利用的形式，在提高热能利用效率的同时实现了副产蒸汽，并满足后续低温甲醇洗涤装置25的工艺需求。

进一步地，所述调温组件包括高温凝液预热器9，变换装置5的合成气出口通过第三三通30、第四阀门8、高温凝液预热器9的第一换热通道、第六阀门12和第四三通31与高压锅炉给水预热器13的第一换热通道相连；第三三通30的第三端和第四三通31的第三端之间设有带第五阀门11的近路管道；所述高温凝液罐17的出口通过高温凝液预热器9的第二换热通道与水洗塔3的水洗进口相连。本实用新型中所述的调温组件主要是采用了高温凝液预热器9与近路管道并联的方式来实现的，当温度过高时可采用高温凝液预热器9进行降温的形式，当温度稍高时，可采用合成气分别进入高温凝液预热器9和近路管道中，汇合降温后进入高压锅炉给水预热器13的方式；当温度正常时，可采用合成气直接通过近路管道进入高压锅炉给水预热器13的形式；从而达到对合成气温度进行控制的目的；另外，本实用新型中所述的高温凝液预热器9中的合成气与进入水洗塔的凝液进行换热，气有利于提高凝液的温度，以实现提高水洗塔出口半水煤气的温度，进而提升了半水煤气的水汽比，不仅提升了变换反应的转化率，同时也增加副产蒸汽量。

进一步地，所述高压锅炉给水预热器13的第二换热通道的进口与高压锅炉给水装置14相连，高压锅炉给水预热器13的第二换热通道的出口与高压锅炉装置19相连。

进一步地，所述低压蒸汽热能利用部包括与高压锅炉给水预热器13的第一换热通道出口相连的第二气液分离器15，第二气液分离器15的气相出口与低压蒸汽发生器20的第一换热管道相连，低压蒸汽发生器20的第一换热管道与第三气液分离器21相连，第三气液分离器21的气相出口与脱盐水预热器22的第一换热管道相连；脱盐水管道26通过脱盐水预热器22的第二换热管道和低压蒸汽发生器20的第二换热管道与低压蒸汽管网27相连。本实用新型利用低压蒸汽热能利用部实现了对脱盐水的预热、加热，并使其成为低压蒸汽，以实现对热能进行利用的同时便于其他工序对低压蒸汽的使用。

进一步地，所述第二气液分离器15的液相出口和第三气液分离器21液相出口分别与高温凝液罐17相连。所述高温凝液罐17的出口与高温凝液泵18相连，高温凝液泵18通过第二三通29和第三阀门10与高温凝液预热器9的第二换热通道相连，高温凝液预热器9的第二换热通道出口通过第二阀门7和第一三通28与水洗塔3的水洗进口相连。本实用新型通过高温凝液罐17来收集气液分离器产出的凝液，并利用该凝液来调节进入高压锅炉给水预热器13中合成气的温度，同时能够作为水洗塔的洗涤用水使用，具有提高热能利用效率、节约水资源，并实现水资源循环再利用的特点。

进一步地，所述第一三通28的第三端和第二三通29的第三端之间的管道上设有第一阀门6。

进一步地，所述低压蒸汽热能利用部与循环水冷却器23的第一换热通道相连，循环水冷却器23的第一换热通道出口与洗氨塔24相连，洗氨塔24的气相出口与低温甲醇洗涤装置25相连。

进一步地，所述循环水冷却器23的第二换热通道进口与循环水管道16相连，循环水冷却器23的第二换热通道出口与循环水回水管道32相连。

进一步地，所述水洗塔3底部的液相出口与黑水处理装置2相连。

本实用新型的工作原理为：从气化装置1反应生产的半水煤气进入水洗塔3进行洗涤，用于洗去半水煤气中的细灰，洗涤下来的黑水进入黑水处理装置2进行后续的处理回收，洗涤过后的半水煤气温度为240℃左右，进入第一气液分离器4进行气液分离，气液分离的液相(液态水)进入高温凝液罐17中，气液分离后的半水煤气进入到变换装置5进行变换反应，将半水煤气中的一氧化碳与水蒸气进行反应，生成二氧化碳和氢气，半水煤气经变换反应后变为合成气，合成气由变换装置5的合成气出口进行外排，合成气的温度为235℃左右(合成气的温度与半水煤气温度成正比关系，且并非一成不变)；合成气通过调温组件进行调温，本实用新型的调温组件主要是采用了高温凝液预热器9与近路管道并联的方式来实现的，当温度过高时可采用高温凝液预热器9进行降温的形式，当温度稍高时，可采用合成气分别进入高温凝液预热器9和近路管道中，汇合降温后进入高压锅炉给水预热器13的方式；当温度正常时，可采用合成气直接通过近路管道进入高压锅炉给水预热器13的形式；从而达到对合成气温度进行控制的目的；通过调温组件能够使合成气与来自高压锅炉给水装置14的高压锅炉给水进行换热，换热后的高压锅炉给水温度控制为190℃，进入高压锅炉装置19进行使用，产生高压蒸汽；通过高压锅炉给水预热器13换热后的温度为185℃左右，换热后的合成气进入到第二气液分离器15中进行气液分离，分离下来的液态水进入高温凝液罐17内，气液分离后的合成气进入低压蒸汽发生器20，加热来至脱盐水预热器22的脱盐水，将其变为低压蒸汽进入低压蒸汽管网27，换热后的合成气进入第三气液分离器21，分离下来的液态水进入高温凝液罐17中，分离过液态水的合成气进入脱盐水预热器22，与来至脱盐水装置26的脱盐水进行换热，换热后的脱盐水送往低压蒸汽发生器21，换热后的合成气温度为40℃，进入循环水冷却器23进行冷却后温度降低到22℃，降温后的合成气通过洗氨塔24脱除氨气后送往低温甲醇洗装置25。前述高温凝液罐17的凝液经高温凝液泵18加压后送往第二三通29，经第二三通29后一路经第三阀门10进入到高温凝液预热器9进行换热，换热后的高温凝液温度为180-200℃之间，从高温凝液预热器9的出口进入到第一三通28，中间设置有第二阀门7，第二三通29另一路与第一三通28的另一路进行联通，且中间设置有第一阀门6，高温凝液通过第一三通28后进入水洗塔3，用以洗涤半水煤气。当高压锅炉装置19的负荷调整时，当锅炉负荷增加时，需要的高压锅炉给水流量增加，通过开大第一阀门6、第五阀门11，关小第二阀门7、第三阀门10、第四阀门8、第六阀门12进行调整，确保高压锅炉给水经换热后的温度为190℃。反之当锅炉负荷减小时，需要的高压锅炉给水流量减小，通过关小第一阀门6、第五阀门11，开大第二阀门7、第三阀门10、第四阀门8、第六阀门12进行调整，确保高压锅炉给水经换热后的温度为190℃。通过以上的调整，将去往水洗塔3的高温凝液温度提升了12-32℃，进而导致从水洗塔3出来的半水煤气温度提升1.2-1.6℃，半水煤气温度的提升导致变换装置5副产的4.0MPa(G)过热蒸汽400℃增加12t/h；同时本实用新型解决了高压锅炉装置19热量平衡问题，减少了高压锅炉装置19中后续循环水的用量。

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 (10)

1.一种煤化工系统热量综合利用装置，该装置包括与气化装置(1)相连的水洗塔(3)，以及低温甲醇洗涤装置(25)；其特征在于：所述水洗塔(3)的气相出口与第一气液分离器(4)相连，第一气液分离器(4)的液相出口与高温凝液罐(17)相连，第一气液分离器(4)的气相出口变换装置(5)相连，变换装置(5)的合成气出口通过高压锅炉热能利用部以及低压蒸汽热能利用部与低温甲醇洗涤装置(25)相连；

所述的高压锅炉热能利用部包括高压锅炉给水预热器(13)，以及设置在高压锅炉给水预热器(13)前部的调温组件。

2.根据权利要求1所述的一种煤化工系统热量综合利用装置，其特征在于：所述调温组件包括高温凝液预热器(9)，变换装置(5)的合成气出口通过第三三通(30)、第四阀门(8)、高温凝液预热器(9)的第一换热通道、第六阀门(12)和第四三通(31)与高压锅炉给水预热器(13)的第一换热通道相连；

第三三通(30)的第三端和第四三通(31)的第三端之间设有带第五阀门(11)的近路管道；

所述高温凝液罐(17)的出口通过高温凝液预热器(9)的第二换热通道与水洗塔(3)的水洗进口相连。

3.根据权利要求2所述的一种煤化工系统热量综合利用装置，其特征在于：所述高压锅炉给水预热器(13)的第二换热通道的进口与高压锅炉给水装置(14)相连，高压锅炉给水预热器(13)的第二换热通道的出口与高压锅炉装置(19)相连。

4.根据权利要求2所述的一种煤化工系统热量综合利用装置，其特征在于：所述低压蒸汽热能利用部包括与高压锅炉给水预热器(13)的第一换热通道出口相连的第二气液分离器(15)，第二气液分离器(15)的气相出口与低压蒸汽发生器(20)的第一换热管道相连，低压蒸汽发生器(20)的第一换热管道与第三气液分离器(21)相连，第三气液分离器(21)的气相出口与脱盐水预热器(22)的第一换热管道相连；

脱盐水管道(26)通过脱盐水预热器(22)的第二换热管道和低压蒸汽发生器(20)的第二换热管道与低压蒸汽管网(27)相连。

5.根据权利要求4所述的一种煤化工系统热量综合利用装置，其特征在于：所述第二气液分离器(15)的液相出口和第三气液分离器(21)的液相出口分别与高温凝液罐(17)相连。

6.根据权利要求2所述的一种煤化工系统热量综合利用装置，其特征在于：所述高温凝液罐(17)的出口与高温凝液泵(18)相连，高温凝液泵(18)通过第二三通(29)和第三阀门(10)与高温凝液预热器(9)的第二换热通道相连，高温凝液预热器(9)的第二换热通道出口通过第二阀门(7)和第一三通(28)与水洗塔(3)的水洗进口相连。

7.根据权利要求6所述的一种煤化工系统热量综合利用装置，其特征在于：所述第一三通(28)的第三端和第二三通(29)的第三端之间的管道上设有第一阀门(6)。

8.根据权利要求1所述的一种煤化工系统热量综合利用装置，其特征在于：所述低压蒸汽热能利用部与循环水冷却器(23)的第一换热通道相连，循环水冷却器(23)的第一换热通道出口与洗氨塔(24)相连，洗氨塔(24)的气相出口与低温甲醇洗涤装置(25)相连。

9.根据权利要求8所述的一种煤化工系统热量综合利用装置，其特征在于：所述循环水冷却器(23)的第二换热通道进口与循环水管道(16)相连，循环水冷却器(23)的第二换热通道出口与循环水回水管道(32)相连。

10.根据权利要求1所述的一种煤化工系统热量综合利用装置，其特征在于：所述水洗塔(3)底部的液相出口与黑水处理装置(2)相连。