一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統的製作方法

2023-12-04 16:17:01

專利名稱:一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統。其汽化爐的下部黑水出口通過並聯的兩條管路連接高壓閃蒸槽入口，其中一條管路上依次設置流量調節閥、液力透平、壓力調節閥一，另一條管路上設置壓力調節閥二；液力透平連接負載設備；其將黑水能量分為水的飽和壓力以上的餘壓能和熱能兩部分，熱能採用高壓閃蒸槽閃蒸汽化予以回收，餘壓能採用液力透平予以回收。本實用新型提高了煤氣化溼法除塵黑水處理系統的能量回收水平、降低了裝置能耗，同時有利於改善壓力調節閥(或稱閃蒸閥)的運行狀態，降低設備損耗。
【專利說明】
一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統
技術領域
[0001]本實用新型屬於能量回收或能量轉換領域，具體涉及一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統，其適用於煤氣化裝置溼法除塵工藝系統中壓力能的回收，回收的能量可用於驅動慄或發電機以及其它旋轉設備。
【背景技術】
[0002]煤氣化是煤清潔利用的核心技術，無論是粉煤加壓氣化、水煤漿加壓氣化以及其它的氣化工藝，產生的粗煤氣必須經過除塵淨化，其中溼法除塵是煤氣化過程中應用最為廣泛的一種除塵方法。溼法除塵具有運行平穩、設備造價低的特點。儘管在溼法除塵過程中黑水經過閃蒸、換熱等手段使熱量得到了充分回收，但相對幹法除塵能耗仍略高。
[0003]到目前為止，黑水處理系統餘壓能回收在世界範圍內尚屬空白。原因在於黑水介質高溫、含不凝氣、含固體顆粒對透平結構設計造成困難，同時在透平降壓流動過程中不凝氣析出、高溫水在透平內局部低壓流動條件下可能閃蒸、系統能量匹配狀態對透平運行有影響、黑水壓力和流量控制對系統運行穩定性有影響。因此，合理地設計黑水處理系統和能量回收系統是本實用新型技術關鍵。

【發明內容】

[0004]本實用新型的目的在於提供一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統，其能夠降低煤潔淨利用系統能耗、提高經濟性。
[0005]實現本實用新型目的的技術方案:一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統，該系統包括接收氧氣、煤粉或水煤漿的汽化爐，氧氣、煤粉或水煤漿在汽化爐內燃燒形成粗煤氣；其汽化爐的下部黑水出口通過並聯的兩條管路連接高壓閃蒸槽入口，其中一條管路上依次設置流量調節閥、液力透平、壓力調節閥一，另一條管路上設置壓力調節閥二;液力透平連接負載設備；其將黑水能量分為水的飽和壓力以上的餘壓能和熱能兩部分，熱能採用高壓閃蒸槽閃蒸汽化予以回收，餘壓能採用液力透平予以回收。
[0006]如上所述的一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統，其所述的高壓閃蒸槽的蒸汽出口連接換熱器的蒸汽入口；高壓閃蒸槽的水出口連接除氧槽的入口，除氧槽的出口連接洗滌塔給料慄的入口，洗滌塔給料慄的出口連接換熱器的水入口；換熱器的水出口連接洗滌塔的水入口 ；洗滌塔的水出口連接急冷水慄的入口，急冷水慄的出口連接汽化爐下部的水入口 ；汽化爐上部的粗煤氣出口連接洗滌塔的入口 ；汽化爐底部的爐渣出口連接破渣機。
[0007]如上所述的一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統，其所述的汽化爐上部的粗煤氣出口通過弓I射器連接洗滌塔的入口。
[0008]如上所述的一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統，其所述的負載設備為發電機或慄或其它旋轉設備。
[0009]如上所述的一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統，其從所述的汽化爐出來的粗煤氣進入洗滌塔，在洗滌塔內，來自換熱器的水對從汽化爐來的粗煤氣進行洗滌除塵，形成的灰水經急冷水慄增壓注入汽化爐內，對汽化爐內的煤氣和爐渣進行急冷;在汽化爐下部形成的黑水進入液力透平，通過液力透平回收餘壓能驅動負載設備;從液力透平出來的黑水進入高壓閃蒸槽;從高壓閃蒸槽出來的水經除氧槽後，通過洗滌塔給料慄進入換熱塔加熱後進入洗滌塔;從高壓閃蒸槽出來的蒸汽進入換熱器，在換熱器內換熱降溫後通過換熱器的蒸汽出口排出;汽化爐形成的爐渣進入汽化爐底部連接的破渣機。
[0010]如上所述的一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統，其所述的汽化爐的壓力Sp1，水的飽和壓力為p2，液力透平回收的餘壓能P3=P1-P2t3
[0011]本實用新型的效果在於:本實用新型針對從汽化爐出來的黑水能量組成情況進行分析，將黑水能量分為水的飽和壓力以上的餘壓能和熱能兩部分，飽和狀態水的熱能採用閃蒸汽化的能量回收方法，採用液力透平對餘壓能量予以回收。本實用新型提高了煤氣化溼法除塵黑水處理系統的能量回收水平、降低了裝置能耗，同時有利於改善壓力調節閥(或稱閃蒸閥)的運行狀態，降低設備損耗。根據煤氣化規模、汽化爐壓力的不同，能量回收的水平不同，其中，採用本實用新型系統，黑水餘壓能的回收水平可達50%?80%。以汽化爐處理量750噸煤/天、汽化爐壓力4MPa，可回收相應的黑水餘壓能量80kW，每年可回收電能64萬度。汽化爐處理量越大，能量回收率越高，1500噸煤/天、汽化爐壓力4MPa時，回收能量可達200kW，每年回收電能約160萬度。
【附圖說明】

[0012]圖1為本實用新型所述的一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統示意圖。
[0013]圖中:1.汽化爐;2.破渣機;3.流量調節閥；4.液力透平;5.壓力調節閥一;6.高壓閃蒸槽;7.除氧槽;8.壓力調節閥二;9.換熱器；10.洗滌塔；11引射器；12.急冷水慄；13.洗滌塔給料慄;14.負載設備。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型所述的一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統作進一步描述。
[0015]如圖1所示，本實用新型所述的一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統，其包括汽化爐1、破渣機2、流量調節閥3、液力透平4、壓力調節閥一 5、高壓閃蒸槽6、除氧槽7、壓力調節閥二8、換熱器9、洗滌塔10、引射器11、急冷水慄12、洗滌塔給料慄13、負載設備14。
[0016]汽化爐I的下部黑水出口通過並聯的兩條管路連接高壓閃蒸槽6入口，其中一條管路上依次設置流量調節閥3、液力透平4、壓力調節閥一 5，另一條管路上設置壓力調節閥二8;液力透平4連接負載設備14;其將黑水能量分為水的飽和壓力以上的餘壓能和熱能兩部分，熱能採用高壓閃蒸槽6閃蒸汽化予以回收，餘壓能採用液力透平予以回收。負載設備14為發電機或慄或其他旋轉設備。
[0017]高壓閃蒸槽6的蒸汽出口連接換熱器9的蒸汽入口。
[0018]高壓閃蒸槽6的水出口連接除氧槽7的入口，除氧槽7的出口連接洗滌塔給料慄13的入口，洗滌塔給料慄13的出口連接換熱器9的水入口。
[0019]換熱器9的水出口連接洗滌塔10的水入口。
[0020]洗滌塔1的水出口連接急冷水慄12的入口，急冷水慄12的出口連接汽化爐I下部的水入口。
[0021 ]汽化爐I上部的粗煤氣出口連接洗滌塔10的入口。
[0022]汽化爐I底部的爐渣出口連接破渣機2。
[0023]本實用新型所述的一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統工作時:
[0024]氧氣、煤粉或水煤漿在汽化爐I內燃燒形成粗煤氣，粗煤氣通過引射器11進入洗滌塔10，在洗滌塔10內，來自換熱器9的水對從汽化爐I來的粗煤氣進行洗滌除塵，形成的灰水經急冷水慄12增壓注入汽化爐I內，對汽化爐I內的煤氣和爐渣進行急冷；
[0025]在汽化爐I下部形成的黑水進入液力透平4，通過液力透平回收餘壓能驅動負載設備14;從液力透平4出來的黑水進入高壓閃蒸槽6;
[0026]從高壓閃蒸槽6出來的水經除氧槽7後，通過洗滌塔給料慄13進入換熱塔9加熱後進入洗漆塔10;
[0027]從高壓閃蒸槽6出來的蒸汽進入換熱器9，在換熱器9內換熱降溫後通過換熱器9的蒸汽出口排出；
[0028]汽化爐I形成的爐渣進入汽化爐I底部連接的破渣機2。
[0029]所述的汽化爐I的壓力SP1，水的飽和壓力為P2，液力透平4回收的餘壓能P3= P1-
P2o
[0030]採用本實用新型所述的一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統對餘壓能回收的具體方法包括如下步驟:
[0031](a)氧氣和煤粉進入汽化爐I內燃燒形成粗煤氣，粗煤氣通過引射器11進入洗滌塔10內；
[0032](b)汽化爐I下部出來的黑水經過流量調節閥3、液力透平4、壓力調節閥一 5後進入高壓閃蒸槽6，部分水形成低壓蒸汽、同時析出不凝氣;通過液力透平回收餘壓能驅動負載設備14;所述的負載設備14為發電機或慄或其他旋轉設備。
[0033](c)從高壓閃蒸槽6出來的含不凝氣的蒸汽進入換熱器9，用於加熱從洗滌塔給料慄13來的水；
[0034]從高壓閃蒸槽6出來的水進入除氧槽7除氧後通過洗滌塔給料慄13進入換熱器9加熱，從換熱器9加熱後出來的水進入洗滌塔10內，對從汽化爐來的粗煤氣進行洗滌除塵；
[0035](d)洗滌塔10內形成的灰水經急冷水慄12增壓注入汽化爐I下部對煤氣和爐渣進"?丁急冷；
[0036](e)汽化爐I形成的爐渣進入破渣機2。
[0037]本實施例中，汽化爐I壓力為4.0MPa級;高壓閃蒸槽的壓力0.5MPa左右;汽化爐I內急冷水溫度在210 °C左右，該溫度水的飽和壓力約為1.9MPa (A)0
[0038]閃蒸是將飽和狀態的水通過降壓，使部分水吸收熱量形成蒸汽、其它部分水變為低壓飽和狀態水的過程。可見，從汽化爐出來的黑水壓力與該溫度下水的飽和壓力有較大的差別，直接閃蒸並不會因壓力高而對汽化部分介質貢獻更多的熱量，即閃蒸蒸汽量不變，所以本實用新型通過液力透平對這部分餘壓能回收有利於節能降耗，且汽化爐壓力越高、氣化產量越高，這部分餘壓能的回收效果越明顯。
[0039]本實用新型的權利範圍不僅限於本實用新型的文字和圖示內容，包含由本實用新型衍生的備用閃蒸線採用與透平閃蒸線相同的配置模式、增加流量調節線、流量調節閥和壓力調節閥的預設、透平線與流量調節線共用一個壓力調節閥等情況。系統管線其它開關閥的增減、調節閥形式的改變不違背本【實用新型內容】。本實用新型方法亦可以在其它相關領域的應用推廣。
【主權項】
1.一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統，該系統包括接收氧氣、煤粉或水煤漿的汽化爐(I)，氧氣、煤粉或水煤漿在汽化爐(I)內燃燒形成粗煤氣;其特徵在於:汽化爐(I)的下部黑水出口通過並聯的兩條管路連接高壓閃蒸槽(6)入口，其中一條管路上依次設置流量調節閥(3)、液力透平(4)、壓力調節閥一 (5)，另一條管路上設置壓力調節閥二 (8);液力透平(4)連接負載設備(14);其將黑水能量分為水的飽和壓力以上的餘壓能和熱能兩部分，熱能採用高壓閃蒸槽(6)閃蒸汽化予以回收，餘壓能採用液力透平予以回收。2.根據權利要求1所述的一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統，其特徵在於:所述的高壓閃蒸槽(6)的蒸汽出口連接換熱器(9)的蒸汽入口； 高壓閃蒸槽(6)的水出口連接除氧槽(7)的入口，除氧槽(7)的出口連接洗滌塔給料慄(13)的入口，洗滌塔給料慄(13)的出口連接換熱器(9)的水入口 ； 換熱器(9)的水出口連接洗滌塔(10)的水入口 ； 洗滌塔(1)的水出口連接急冷水慄(12)的入口，急冷水慄(I2)的出口連接汽化爐(I)下部的水入口； 汽化爐(I)上部的粗煤氣出口連接洗滌塔(10)的入口； 汽化爐(I)底部的爐渣出口連接破渣機(2)。3.根據權利要求2所述的一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統，其特徵在於:所述的汽化爐(I)上部的粗煤氣出口通過弓I射器(11)連接洗滌塔(1)的入口。4.根據權利要求2所述的一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統，其特徵在於:所述的負載設備(14)為發電機或慄或其它旋轉設備。5.根據權利要求2所述的一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統，其特徵在於:從所述的汽化爐(I)出來的粗煤氣進入洗滌塔(10)，在洗滌塔(10)內，來自換熱器(9)的水對從汽化爐(I)來的粗煤氣進行洗滌除塵，形成的灰水經急冷水慄(12)增壓注入汽化爐(I)內，對汽化爐(I)內的煤氣和爐渣進行急冷； 在汽化爐(I)下部形成的黑水進入液力透平(4)，通過液力透平回收餘壓能驅動負載設備(14);從液力透平(4)出來的黑水進入高壓閃蒸槽(6); 從高壓閃蒸槽(6)出來的水經除氧槽(7)後，通過洗滌塔給料慄(13)進入換熱器(9)加熱後進入洗滌塔(10); 從高壓閃蒸槽(6)出來的蒸汽進入換熱器(9)，在換熱器(9)內換熱降溫後通過換熱器(9)的蒸汽出口排出； 汽化爐(I)形成的爐渣進入汽化爐(I)底部連接的破渣機(2)。6.根據權利要求1所述的一種煤氣化黑水處理系統用餘壓能回收系統，其特徵在於:所述的汽化爐(I)的壓力SP1，水的飽和壓力為P2，液力透平(4)回收的餘壓能P3 = P1-P2t3
【文檔編號】F01D15/08GK205710614SQ201620341389
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月21日
【發明人】吳玉珍, 趙釗, 張彥軍, 叢建華, 冉治通, 郝開元, 張春雷, 於檳愷, 於繼勝, 曹耀
【申請人】北京航天動力研究所, 北京航天石化技術裝備工程有限公司