一种煤化工气化黑水冷却及余热回收系统的制作方法

专利2025-03-17  26


本技术涉及煤化工,尤其涉及一种煤化工气化黑水冷却及余热回收系统。


背景技术:

1、煤化工生产煤气化工艺设备中有一种四喷嘴对置式水煤浆气化炉。该气化炉及煤气初步净化系统产生了高温的含渣水——即气化黑水,气化黑水经过蒸发热水塔室、真空闪蒸罐等设备处理,达到温度降低、浓缩黑水含固量、解析黑水中酸性气体的目的,然后排入澄清槽,黑水在澄清槽内经过絮凝处理形成灰水后,进入灰水槽。部分灰水循环使用进行高温煤气洗涤净化,部分灰水外排至水处理中心。

2、气化炉生产装置原工艺设计为蒸发热水塔出口150℃的黑水进入真空闪蒸罐产生真闪乏汽释放热量,同时温度降低至60℃以下,产生的乏汽进入乏汽冷凝器通过循环冷却水冷却形成凝液。但是在运行过程中,乏汽冷凝器出现结垢问题,换热效率降低,同时真空泵效率降低,真空罐的真空度降低,导致黑水无法降低至60℃以下,只能降低至80℃左右排入澄清槽,絮凝处理后排入灰水槽再到水处理中心。此外,由于80℃的灰水高于水处理要求的温度,需要使用外排灰水冷却器进行冷却,而灰水冷却器极易发生结垢堵塞,需要频繁进行清洗,给水处理生产带来了大量的维护工作,发生堵塞后,灰水降温有限,给水处理生产带来了安全隐患。在此生产过程中150℃的黑水降低至60℃采用冷却水降温,不仅热量未回收利用,还需要运行冷却水循环泵、冷却塔风机消耗电能以及冷却水水塔水量蒸发,浪费水资源。因此,目前的黑水降温方式采用冷却水降温,降温效果无法满足要求,并且存在热量等能源浪费的问题。


技术实现思路

1、本说明书一个或多个实施例提供了一种煤化工气化黑水冷却及余热回收系统,用于解决如下技术问题:目前的黑水降温方式采用冷却水降温,降温效果无法满足要求,并且存在热量等能源浪费的问题。

2、本实用新型采用下述技术方案:

3、本实用新型提供一种煤化工气化黑水冷却及余热回收系统,所述系统包括蒸发热水塔、真空闪蒸罐、一级换热单元、二级换热单元和热用户;所述蒸发热水塔的出口、所述一级换热单元的黑水入口、所述一级换热单元的黑水出口、所述真空闪蒸罐的入口依次连接,用于通过热媒水和升温黑水的热交换,对所述升温黑水进行降温,得到降温黑水和升温热媒水,以将所述降温黑水送入所述真空闪蒸罐;所述一级换热单元的热媒水出口、所述二级换热单元的热媒水入口、所述二级换热单元的用热介质出口、所述热用户依次连接,用于通过所述升温热媒水与用热介质进行热交换,对所述用热介质进行升温,得到升温用热介质和降温热媒水,并将所述升温用热介质送入所述热用户处;所述二级换热单元的热媒水出口与所述一级换热单元的热媒水入口依次连接,用于将所述降温热媒水送入所述一级换热单元,对所述升温黑水进行降温。

4、通过上述技术方案,一级换热单元与真空闪蒸罐采用串联方式,真空闪蒸罐运行,黑水真空闪蒸罐处理后,绝大部分酸性气体通过分离设备排出,对澄清槽运行影响小;采用二级加热方式,即黑水加热媒水、热媒水再加热用热介质,可有效保证用热介质的安全,可防止一级换热单元的黑水换热器泄露污染用热介质,例如对水质要求高的锅炉脱盐水、采暖水等;采用二级换热器的方式,一级换热单元出现问题时,不会直接污染加热的介质,保证生产运行安全,同时监测热媒水水质可以快速发现问题,进行修复。

5、较佳地,所述二级换热单元还包括用热介质入口,所述用热介质入口与所述热用户相连,用于将所述热用户处降温后的降温用热介质通过所述用热介质入口,送入所述二级换热单元,与所述升温热媒水进行热交换。

6、通过上述技术方案,将降温后的降温用热介质送入至二级换热单元,循环使用,与热媒水进行热交换,进一步实现了能源的循环利用。

7、较佳地,所述系统还包括热媒水系统,所述热媒水系统设置在所述一级换热单元的热媒水入口和所述二级换热单元的热媒水出口之间。

8、较佳地,所述热媒水系统包括补水箱、补水泵、热媒水循环泵和至少一个热媒水连通管道。

9、较佳地,所述系统还包括澄清槽,所述一级换热单元的黑水出口与所述真空闪蒸罐的入口相连,所述真空闪蒸罐的入口与所述澄清槽相连,以通过所述真空闪蒸罐对所述降温黑水处理后,排入所述澄清槽。

10、通过上述技术方案,通过新增一级换热单元,将黑水降低至60℃以下,再到真空闪蒸罐进行降压、酸性气体解析,使灰水槽内的灰水温度随之降低,从而使水处理正常生产运行,提高企业生产效率和工艺稳定性;黑水经真空闪蒸罐减压、酸性气体解析,避免直接排入澄清槽的高压黑水对澄清槽内絮凝工艺的影响,同时避免黑水中未解析出的酸性气体对澄清槽设备的腐蚀,可保证设备安全,增加设备使用寿命。

11、较佳地,所述系统包括至少一个二级换热单元,每个所述二级换热单元并联设置或串联设置。

12、通过上述技术方案,若采用一级加热方式,需要设置多个一级换热单元,但一级换热单元价格远高于二级换热单元,因此通过多个二级换热单元,采用二级换热也可大大降低项目的成本,缩短投资回收期,可以满足多种应用场景。

13、较佳地,每个所述二级换热单元包含一台或多台水水、气水换热器。

14、较佳地,所述系统还包括第一电控阀门、第二电控阀门和第三电控阀门,所述第一电控阀门设置在所述蒸发热水塔的出口和所述一级换热单元的黑水入口之间,所述第二电控阀门设置在所述蒸发热水塔的出口和所述真空闪蒸罐的入口之间,所述第三电控阀门设置在所述一级换热单元的黑水出口与所述真空闪蒸罐的入口之间。

15、通过上述技术方案,通过设置多个电控阀门可实现系统运行、停运的快速切换。

16、较佳地,当所述第一电控阀门和所述第三电控阀门同时开启时,所述第二电控阀门具备关闭权限。

17、较佳地,所述热用户包括集中采暖用户、烘干机、热水制冷机组和orc发电机组中的任意一项或多项。

18、通过上述技术方案,可以应用于多种应用场景,实现全年使用,采暖季用于厂区、市政集中采暖,非采暖季可用于预热锅炉补水(脱盐水),节约生产煤炭消耗。

19、综上所述,本实用新型具有以下有益效果:

20、1.一级换热单元与真空闪蒸罐采用串联方式,真空闪蒸罐运行,黑水真空闪蒸罐处理后,绝大部分酸性气体通过分离设备排出,对澄清槽运行影响小。

21、2.采用二级加热方式,即黑水加热媒水、热媒水再加热用热介质,可有效保证用热介质的安全,可防止一级换热单元的黑水换热器泄露污染用热介质,例如对水质要求高的锅炉脱盐水、采暖水等;一级换热单元出现问题时,不会直接污染加热的介质,保证生产运行安全,保证了降温效果,避免了能源浪费的情况。

22、3.实现全年使用,采暖季用于厂区、市政集中采暖,非采暖季可用于预热锅炉补水(脱盐水),节约生产煤炭消耗。



技术特征:

1.一种煤化工气化黑水冷却及余热回收系统,其特征在于,所述系统包括蒸发热水塔、真空闪蒸罐、一级换热单元、二级换热单元和热用户;

2.根据权利要求1所述的一种煤化工气化黑水冷却及余热回收系统,其特征在于,所述二级换热单元还包括用热介质入口,所述用热介质入口与所述热用户相连,用于将所述热用户处降温后的降温用热介质通过所述用热介质入口,送入所述二级换热单元,与所述升温热媒水进行热交换。

3.根据权利要求1所述的一种煤化工气化黑水冷却及余热回收系统,其特征在于,所述系统还包括热媒水系统,所述热媒水系统设置在所述一级换热单元的热媒水入口和所述二级换热单元的热媒水出口之间。

4.根据权利要求3所述的一种煤化工气化黑水冷却及余热回收系统,其特征在于,所述热媒水系统包括补水箱、补水泵、热媒水循环泵和至少一个热媒水连通管道。

5.根据权利要求1所述的一种煤化工气化黑水冷却及余热回收系统,其特征在于,所述系统还包括澄清槽,所述一级换热单元的黑水出口与所述真空闪蒸罐的入口相连,所述真空闪蒸罐的入口与所述澄清槽相连,以通过所述真空闪蒸罐对所述降温黑水处理后,排入所述澄清槽。

6.根据权利要求1所述的一种煤化工气化黑水冷却及余热回收系统,其特征在于,所述系统包括至少一个二级换热单元,每个所述二级换热单元并联设置或串联设置。

7.根据权利要求5所述的一种煤化工气化黑水冷却及余热回收系统,其特征在于,每个所述二级换热单元包含一台或多台水水、气水换热器。

8.根据权利要求1所述的一种煤化工气化黑水冷却及余热回收系统,其特征在于,所述系统还包括第一电控阀门、第二电控阀门和第三电控阀门,所述第一电控阀门设置在所述蒸发热水塔的出口和所述一级换热单元的黑水入口之间,所述第二电控阀门设置在所述蒸发热水塔的出口和所述真空闪蒸罐的入口之间,所述第三电控阀门设置在所述一级换热单元的黑水出口与所述真空闪蒸罐的入口之间。

9.根据权利要求8所述的一种煤化工气化黑水冷却及余热回收系统,其特征在于,当所述第一电控阀门和所述第三电控阀门同时开启时,所述第二电控阀门具备关闭权限。

10.根据权利要求1所述的一种煤化工气化黑水冷却及余热回收系统,其特征在于,所述热用户包括集中采暖用户、烘干机、热水制冷机组和orc发电机组中的任意一项或多项。


技术总结
本技术公开了一种煤化工气化黑水冷却及余热回收系统,涉及煤化工技术领域,系统包括蒸发热水塔、真空闪蒸罐、一级换热单元、二级换热单元和热用户;蒸发热水塔的出口、一级换热单元的黑水入口、一级换热单元的黑水出口、真空闪蒸罐的入口依次连接,用于得到降温黑水和升温热媒水,将降温黑水送入真空闪蒸罐;一级换热单元的热媒水出口、二级换热单元的热媒水入口、二级换热单元的用热介质出口、热用户依次连接,用于通过升温热媒水与用热介质进行热交换,得到升温用热介质和降温热媒水,将升温用热介质送入热用户处;二级换热单元的热媒水出口与一级换热单元的热媒水入口连接,将降温热媒水送入一级换热单元,对升温黑水进行降温。

技术研发人员:刘亚东,肖雪,田铭,李雪莹,崔秀阳,任坤
受保护的技术使用者:浪潮云洲工业互联网有限公司
技术研发日:20231215
技术公布日:2024/7/25
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