阅读说明：本技术 一种煤气化黑水热量回收方法及装置 (Coal gasification black water heat recovery method and device ) 是由 匡建平 姚敏 刘水刚 夏支文 黄斌 郭中山 姚强 张镓铄 赵建宁 张利军 赵元琪 于 2019-12-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种煤气化黑水热量回收方法及装置,回收方法包括：煤气化黑水利用减压管减压；将减压后的煤气化黑水利用减压角阀二次减压后,输送至第一闪蒸罐闪蒸,得到第一不凝气和水蒸汽；将第一不凝气和水蒸汽输送至增湿塔中,与来自第二闪蒸冷却器的低温低压循环水逆流接触,实现第一不凝气和水蒸汽与低温低压循环水之间的热量交换；将增湿塔中降温的第一不凝气和水蒸汽输送至第一闪蒸冷却器。本申请实施例,第一闪蒸罐得到的第一不凝气和水蒸汽直接进入到增湿塔,在增湿塔内同已加热过一次的低温低压循环水,进行逆流换热,汽/水逆流直接接触,提高传热效率；采用直接换热和间接换热组合的形式,兼顾换热效率和设备数量。(The invention discloses a coal gasification black water heat recovery method and a coal gasification black water heat recovery device, wherein the recovery method comprises the following steps: the coal gasification black water is decompressed by a decompression pipe; carrying out secondary pressure reduction on the coal gasification black water subjected to pressure reduction by using a pressure reduction angle valve, and conveying the coal gasification black water to a first flash tank for flash evaporation to obtain first non-condensable gas and steam; conveying the first uncondensed gas and the steam to a humidifying tower, and carrying out countercurrent contact on the first uncondensed gas and the steam and low-temperature low-pressure circulating water from a second flash evaporator to realize heat exchange between the first uncondensed gas and the steam and the low-temperature low-pressure circulating water; the first uncondensed gas and steam reduced in the humidified tower are delivered to a first flash cooler. In the embodiment of the application, the first uncondensed gas and the steam obtained by the first flash tank directly enter the humidifying tower, and are subjected to countercurrent heat exchange with the once-heated low-temperature low-pressure circulating water in the humidifying tower, and the steam/water is in countercurrent direct contact, so that the heat transfer efficiency is improved; the mode of combining direct heat exchange and indirect heat exchange is adopted, and both the heat exchange efficiency and the equipment quantity are considered.)

一种煤气化黑水热量回收方法及装置

本申请要求于2018年12月27日提交中国专利局、申请号为201811607283.0的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及热量回收领域，特别涉及一种煤气化黑水热量回收方法及装置。

背景技术

专利CN102336496A一种干煤粉气化装置灰水处理与循环利用方法给出了一种回收闪蒸热量的技术路线，该技术路线设计气化黑水经减压阀和限流元件后直接进入闪蒸罐进行一级闪蒸，同时工艺水一并进入到闪蒸罐中对闪蒸汽进行洗涤，洗涤后的闪蒸汽通过文丘里管后去到减湿器进行换热冷却后再通过冷却器进一步降温后排向火炬；一级闪蒸后的液体经二级闪蒸后气体经冷却排向火炬，液体进一步闪蒸后送入澄清池。

该工艺技术有效利用了一级闪蒸的出来的热量，提高了闪蒸热量回收效率，但是，该技术路线采用直接减压阀进行减压的形式，高压差运行导致减压阀磨损严重，制约设备的长周期运行；采用文丘里管进行气液混合，容易导致管内结垢；二级闪蒸汽通过冷却水进行冷却、分离后排向火炬，对二级闪蒸汽的热量没有进行进一步利用，并增加了冷却水消耗。

专利CN1214091C-碳氢化合物为原料煤气生产装置中的含渣废水热回收方法公开了一种采用闪蒸-换热一体化的热水塔，由于干煤粉气化黑水处理量大，导致应用该设备进行气化黑水进行闪蒸处理时，将造成设备尺寸巨大，加工、操作困难，同时由于将蒸发和换热系统等关键部件全部集中于热水塔内，设备结构复杂，一旦故障，检修难度极大。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种煤气化黑水热量回收方法及装置，以解决现有技术中传热效率低，检修难度大的问题。

第一方面，本发明提供一种煤气化黑水热量回收方法，所述回收方法包括：

煤气化黑水利用减压管减压，压力降至2.0-3.5Mpa；

将减压后的煤气化黑水利用减压角阀二次减压后，输送至第一闪蒸罐闪蒸，得到第一不凝气和水蒸汽，以及，第一黑水；

将所述第一不凝气和水蒸汽输送至增湿塔中，与来自第二闪蒸冷却器的低温低压循环水逆流接触，实现第一不凝气和水蒸汽与低温低压循环水之间的热量交换，低温低压循环水的温度升高，所述第一不凝气和水蒸汽的温度降低；

升温后的所述低温低压循环水通过高温循环水泵加压后，成为高温高压循环水；

将所述增湿塔中降温的第一不凝气和水蒸汽输送至第一闪蒸冷却器，在第一闪蒸冷却器与循环冷却水换热冷却后，进入第一气液分离罐进行气液分离，得到第二不凝气和水蒸汽，以及，第一凝液；

将所述第一气液分离罐分离出的第二不凝气和水蒸汽输送至火炬；

将所述第一气液分离罐分离出的凝液输送至沉降槽。

进一步地，所述回收方法还包括：

将所述第一黑水利用第一闪蒸角阀减压后，输送至第二闪蒸罐，在第二闪蒸罐中进行闪蒸，得到第三不凝气和水蒸汽，以及第二黑水；

将所述第三不凝气和水蒸汽输送至第二闪蒸冷却器，与低温低压循环水进行热量交换；

第二闪蒸冷却器将所述低温低压循环水升温后，输送至增湿塔中；

在第二闪蒸冷却器中，所述第二不凝气和水蒸汽降温后输送至第三闪蒸冷却器中，与循环冷却水换热后，输送至第三气液分离罐进行气液分离，分离得到第四不凝气和水蒸汽，以及，第二凝液；

将所述第四不凝气和水蒸汽输送至火炬，将所述第二凝液输送至沉降槽。

进一步地，所述回收方法还包括：

所述第二黑水利用第二闪蒸角阀减压后，输送至第三闪蒸罐，在第三闪蒸罐中闪蒸，得到闪蒸汽和第三黑水；

所述第三闪蒸罐通过真空泵抽取闪蒸汽控制真空度，保证压力在-50至-25KpaG；

所述闪蒸汽输送至第四闪蒸冷却器，与循环冷却水换热，得到降温后的闪蒸汽；

将降温后的闪蒸汽输送至第三气液分离罐进行气液分离，得到不凝气和第三凝液；

将不凝气利用设置在第三气液分离罐顶部气相出口管线的闪蒸真空泵，输送至火炬或高点排放；所述第三凝液输送至第三沉降槽；

所述第三黑水利用闪蒸泵或通过重力自流的方式进入到沉降槽。

进一步地，所述第一闪蒸罐的压力通过设置在第一气液分离罐出口管线上的控制阀控制，压力控制在0.5-0.7MpaG。

进一步地，所述第二闪蒸罐的压力通过设置在第二气液分离罐出口管线上的控制阀控制，压力控制在0.15-0.35MpaG。

第二方面，本发明提供一种煤气化黑水热量回收装置，所述装置包括：减压管、减压角阀、第一闪蒸罐、增湿塔、第二闪蒸冷却器、高温循环水泵、第一闪蒸冷却器、第一气液分离罐、火炬和沉降槽；

所述减压管、减压角阀以及第一闪蒸罐的第一进口依次连接；

所述第一闪蒸罐的第一出口与所述增湿塔的第一进口连接；

所述增湿塔的第一出口与所述第一闪蒸冷却器的第一进口连接；

所述第一闪蒸冷却器的第一出口与所述第一气液分离罐的进口连接；

所述第一气液分离罐的第一出口与所述火炬连接；

所述第一气液分离罐的第二出口与所述沉降槽连接；

所述第二闪蒸冷却器的第一出口与所述增湿塔的第二进口连接；

所述增湿塔的第二出口与所述高温循环水泵连接。

进一步地，所述装置还包括：第一闪蒸角阀、第二闪蒸罐、第三闪蒸冷却器和第二气液分离罐；

所述第一闪蒸罐的第二出口与第一闪蒸角阀以及第二闪蒸罐的进口依次连接；

所述第二闪蒸罐的第一出口与所述第二闪蒸冷却器的第二进口连接；

所述第二闪蒸冷却器的第二出口与所述第三闪蒸冷却器的第一进口连接；

所述第三闪蒸冷却器的第一出口与所述第二气液分离罐的进口连接；

所述第二气液分离罐的第一出口与所述火炬连接；

所述第二气液分离罐的第二出口与所述沉降槽连接。

进一步地，所述装置还包括：第二闪蒸角阀、第三闪蒸罐、第四闪蒸冷却器、真空泵、第三气液分离罐和闪蒸泵；

所述第二闪蒸罐的第二出口通过第二闪蒸角阀与所述第三闪蒸罐的进口连接；

所述第三闪蒸罐的第一出口与所述第四闪蒸冷却器的第一进口连接；

所述第四闪蒸冷却器的第一出口与所述第三气液分离罐的进口连接；

所述第三气液分离罐的第一出口与所述真空泵连接；

所述第三气液分离罐的第二出口与所述沉降槽连接；

所述第三闪蒸罐的第二出口通过闪蒸泵与所述沉降槽连接。

进一步地，所述第一气液分离罐的第一出口管线上设置有控制阀。

进一步地，所述第二气液分离罐的第一出口管线上设置有控制阀。

由以上技术方案可知，本发明提供的一种煤气化黑水热量回收方法及装置，所述回收方法包括：煤气化黑水利用减压管减压，压力降至2.0-3.5Mpa；将减压后的煤气化黑水利用减压角阀二次减压后，输送至第一闪蒸罐闪蒸，得到第一不凝气和水蒸汽，以及，第一黑水；将所述第一不凝气和水蒸汽输送至增湿塔中，与来自第二闪蒸冷却器的低温低压循环水逆流接触，实现第一不凝气和水蒸汽与低温低压循环水之间的热量交换，低温低压循环水的温度升高，所述第一不凝气和水蒸汽的温度降低；升温后的所述低温低压循环水通过高温循环水泵加压后，成为高温高压循环水；将所述增湿塔中降温的第一不凝气和水蒸汽输送至第一闪蒸冷却器，在第一闪蒸冷却器与循环冷却水换热冷却后，进入第一气液分离罐进行气液分离，得到第二不凝气和水蒸汽，以及，第一凝液；将所述第一气液分离罐分离出的第二不凝气和水蒸汽输送至火炬；将所述第一气液分离罐分离出的凝液输送至沉降槽。本申请实施例，第一闪蒸罐得到的第一不凝气和水蒸汽直接进入到增湿塔，在增湿塔内同已加热过一次的低温低压循环水，进行逆流换热，汽/水逆流直接接触，提高传热效率。采用直接换热和间接换热组合的形式共同实现工艺目标，减少了复杂热水塔的数量。采用闪蒸与换热独立进行的方式，减少了检修维护难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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为本发明提供的一种煤气化黑水热量回收方法的流程图；

图2为本发明提供的一种煤气化黑水热量回收装置的结构示意图。

图示说明：1-减压管、2-减压角阀、3-第一闪蒸罐、4-增湿塔、5-第二闪蒸冷却器、6-高温循环水泵、7-第一闪蒸冷却器、8-第一气液分离罐、9-火炬、10-沉降槽、11-第一闪蒸角阀、12-第二闪蒸罐、13-第三闪蒸冷却器、14-第二气液分离罐、15-第二闪蒸角阀、16-第三闪蒸罐、17-第四闪蒸冷却器、18-真空泵、19-第三气液分离罐、20-闪蒸泵。

具体实施方式

参考图1，其示出了本发明实施例提供的一种煤气化黑水热量回收方法，所述回收方法包括：

步骤S101、煤气化黑水利用减压管减压，压力降至2.0-3.5Mpa；

具体的，所述煤气黑水为来自气化炉底部的高温高压的含固黑水，所述煤气化黑水的温度为220℃，压力为4.5MPa。所述煤气黑水经过减压阀减压，将压力降低至2.0-3.5Mpa。

步骤S102、将减压后的煤气化黑水利用减压角阀二次减压后，输送至第一闪蒸罐闪蒸，得到第一不凝气和水蒸汽，以及，第一黑水；

具体的，在减压管中减压后的煤气化黑水经过减压角阀再次减压至0.7Mpa后，进入第一闪蒸罐中进行闪蒸，得到170℃的第一不凝气和水蒸汽。

本申请实施例，在进入第一闪蒸罐前，将所述煤气黑水降压，这样可以减少闪蒸阀门前后压差，减少磨损。

步骤S103、将所述第一不凝气和水蒸汽输送至增湿塔中，与来自第二闪蒸冷却器的低温低压循环水逆流接触，实现第一不凝气和水蒸汽与低温低压循环水之间的热量交换，低温低压循环水的温度升高，所述第一不凝气和水蒸汽的温度降低；

具体的，所述第一不凝气和水蒸汽输送至增湿塔，在增湿塔中与来自第二闪蒸冷却器的低温低压循环水进行逆流直接接触。第一不凝气和水蒸汽与低温低压循环水进行热量交换。所述第一不凝气和水蒸汽被降温至170℃以下，低温低压循环水被加热至140-160℃。

本申请实施例，第一闪蒸罐得到的第一不凝气和水蒸汽直接进入到增湿塔，在增湿塔内同已加热过一次的低温低压循环水，进行逆流换热，汽/水逆流直接接触，提高传热效率。

本申请实施例，采用直接换热和间接换热组合的形式共同实现工艺目标，减少了复杂热水塔的数量。采用闪蒸与换热独立进行的方式，减少了检修维护难度。

步骤S104、升温后的所述低温低压循环水通过高温循环水泵加压后，成为高温高压循环水；

需要说明的是，在增湿塔中得到的升温后的低温低压循环水通过高温循环水泵加压后，成为高温高压循环水，送入气化界区，作为气化界区工艺循环水使用。本申请实施例还设置回流管线以控制或维持系统水平衡。

步骤S105、将所述增湿塔中降温的第一不凝气和水蒸汽输送至第一闪蒸冷却器，在第一闪蒸冷却器与循环冷却水换热冷却后，进入第一气液分离罐进行气液分离，得到第二不凝气和水蒸汽，以及，第一凝液；

步骤S106、将所述第一气液分离罐分离出的第二不凝气和水蒸汽输送至火炬；

本申请实施例中闪蒸出的不凝气和水蒸汽在排向火炬前，都进行一次循环冷却水冷却，并通过气液分离罐将不凝气和水蒸汽进行进一步分离，增加回收冷凝液量。

步骤S107、将所述第一气液分离罐分离出的凝液输送至沉降槽。

所述第一气液分离罐分离出的第一凝液送往沉降槽回收利用。

进一步地，所述回收方法还包括：

将所述第一黑水利用第一闪蒸角阀减压后，输送至第二闪蒸罐，在第二闪蒸罐中进行闪蒸，得到第三不凝气和水蒸汽，以及第二黑水；

具体的，所述第一黑水较所述煤气化黑水含有更多的固体。所述第一黑水减压后，进入第二闪蒸罐，在第二闪蒸罐中闪蒸，得到134℃的第三不凝气和水蒸汽，以及，第二黑水。所述第二黑水较第一黑水含有更多的固体。

将所述第三不凝气和水蒸汽输送至第二闪蒸冷却器，与低温低压循环水进行热量交换；所述第三不凝气和水蒸汽在第二闪蒸冷却器中与界区外的低温低压循环水进行热量交换，低温低压循环水被加热至106℃。

第二闪蒸冷却器将所述低温低压循环水升温后，输送至增湿塔中；

具体的，升温后的低温低压循环水送至增湿塔中与所述第一不凝气和水蒸汽换热。

在第二闪蒸冷却器中，所述第二不凝气和水蒸汽降温后输送至第三闪蒸冷却器中，与循环冷却水换热后，输送至第三气液分离罐进行气液分离，分离得到第四不凝气和水蒸汽，以及，第二凝液；

将所述第四不凝气和水蒸汽输送至火炬，将所述第二凝液输送至沉降槽。

具体的，分离出的第二凝液送往沉降槽回收利用。

进一步地，所述回收方法还包括：

所述第二黑水利用第二闪蒸角阀减压后，输送至第三闪蒸罐，在第三闪蒸罐中闪蒸，得到闪蒸汽和第三黑水；

所述第三闪蒸罐通过真空泵抽取闪蒸汽控制真空度，保证压力在-50至-25KpaG；

所述闪蒸汽输送至第四闪蒸冷却器，与循环冷却水换热，得到降温后的闪蒸汽；

将降温后的闪蒸汽输送至第三气液分离罐进行气液分离，得到不凝气和第三凝液；

将不凝气利用设置在第三气液分离罐顶部气相出口管线的闪蒸真空泵，输送至火炬或高点排放；所述第三凝液输送至第三沉降槽；

所述第三黑水利用闪蒸泵或通过重力自流的方式进入到沉降槽。

具体的，第三闪蒸罐分离下来的第三黑水较第二黑水含有更多的固体，第三黑水经闪蒸泵或通过重力自流的方式进入到沉降槽，在沉降槽内进行澄清处理。

进一步地，所述第一闪蒸罐的压力通过设置在第一气液分离罐出口管线上的控制阀控制，压力控制在0.5-0.7MpaG。

进一步地，所述第二闪蒸罐的压力通过设置在第二气液分离罐出口管线上的控制阀控制，压力控制在0.15-0.35MpaG。

参考图2，其示出了本发明实施例提供的一种煤气化黑水热量回收装置，所述装置包括：减压管1、减压角阀2、第一闪蒸罐3、增湿塔4、第二闪蒸冷却器5、高温循环水泵6、第一闪蒸冷却器7、第一气液分离罐8、火炬9和沉降槽10；

所述减压管1、减压角阀2以及第一闪蒸罐3的第一进口依次连接；

所述第一闪蒸罐3的第一出口与所述增湿塔4的第一进口连接；

所述增湿塔4的第一出口与所述第一闪蒸冷却器5的第一进口连接；

所述第一闪蒸冷却器5的第一出口与所述第一气液分离罐8的进口连接；

所述第一气液分离罐8的第一出口与所述火炬9连接；

所述第一气液分离罐8的第二出口与所述沉降槽10连接；

所述第二闪蒸冷却器5的第一出口与所述增湿塔4的第二进口连接；

所述增湿塔4的第二出口与所述高温循环水泵6连接。

进一步地，再次参阅图2，所述装置还包括：第一闪蒸角阀11、第二闪蒸罐12、第三闪蒸冷却器13和第二气液分离罐14；

所述第一闪蒸罐3的第二出口与第一闪蒸角阀11以及第二闪蒸罐12的进口依次连接；

所述第二闪蒸罐12的第一出口与所述第二闪蒸冷却器5的第二进口连接；

所述第二闪蒸冷却器5的第二出口与所述第三闪蒸冷却器13的第一进口连接；

所述第三闪蒸冷却器13的第一出口与所述第二气液分离罐14的进口连接；

所述第二气液分离罐14的第一出口与所述火炬9连接；

所述第二气液分离罐14的第二出口与所述沉降槽10连接。

进一步地，再次参阅图2，所述装置还包括：第二闪蒸角阀15、第三闪蒸罐16、第四闪蒸冷却器17、真空泵18、第三气液分离罐19和闪蒸泵20；

所述第二闪蒸罐12的第二出口通过第二闪蒸角阀15与所述第三闪蒸罐16的进口连接；

所述第三闪蒸罐16的第一出口与所述第四闪蒸冷却器17的第一进口连接；

所述第四闪蒸冷却器17的第一出口与所述第三气液分离罐19的进口连接；

所述第三气液分离罐19的第一出口与所述真空泵18连接；

所述第三气液分离罐19的第二出口与所述沉降槽10连接；

所述第三闪蒸罐16的第二出口通过闪蒸泵20与所述沉降槽10连接。

进一步地，所述第一气液分离罐8的第一出口管线上设置有控制阀。

进一步地，所述第二气液分离罐14的第一出口管线上设置有控制阀。

由以上技术方案可知，本发明提供的一种煤气化黑水热量回收方法及装置，所述回收方法包括：煤气化黑水利用减压管减压，压力降至2.0-3.5Mpa；将减压后的煤气化黑水利用减压角阀二次减压后，输送至第一闪蒸罐闪蒸，得到第一不凝气和水蒸汽，以及，第一黑水；将所述第一不凝气和水蒸汽输送至增湿塔中，与来自第二闪蒸冷却器的低温低压循环水逆流接触，实现第一不凝气和水蒸汽与低温低压循环水之间的热量交换，低温低压循环水的温度升高，所述第一不凝气和水蒸汽的温度降低；升温后的所述低温低压循环水通过高温循环水泵加压后，成为高温高压循环水；将所述增湿塔中降温的第一不凝气和水蒸汽输送至第一闪蒸冷却器，在第一闪蒸冷却器与循环冷却水换热冷却后，进入第一气液分离罐进行气液分离，得到第二不凝气和水蒸汽，以及，第一凝液；将所述第一气液分离罐分离出的第二不凝气和水蒸汽输送至火炬；将所述第一气液分离罐分离出的凝液输送至沉降槽。本申请实施例，第一闪蒸罐得到的第一不凝气和水蒸汽直接进入到增湿塔，在增湿塔内同已加热过一次的低温低压循环水，进行逆流换热，汽/水逆流直接接触，提高传热效率。采用直接换热和间接换热组合的形式共同实现工艺目标，减少了复杂热水塔的数量。采用闪蒸与换热独立进行的方式，减少了检修维护难度。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。