一种水煤气变换和甲烷化单元间热联合能量回收系统技术方案

一种水煤气变换和甲烷化单元间热联合能量回收系统，包括依次连接的水煤气变换单元、甲烷化单元；水煤气变换单元包括依次相连接的气气换热器、预变炉组件、主变炉、锅炉给水预热器组件、冷却组件；甲烷化单元内设置有锅炉给水加热器；锅炉给水预热器组件对热量进行回收后将锅炉回水通过管道输送至甲烷化单元中的锅炉给水加热器，甲烷化单元通过锅炉给水加热器将给水继续进行反应热回收为9.8MPa的高压过热蒸汽。本发明专利技术具有有效地提高热回收效率、实现能量梯级利用、提高能量利用效率等优点。本发明专利技术属于能源与化工技术领域。

A Combined Energy Recovery System for Water-Gas Conversion and Methanation Units

A combined heat energy recovery system between water gas conversion and methanation units includes sequentially connected water gas conversion units and methanation units; water gas conversion units include sequentially connected gas heat exchangers, pre-converter components, main transformer furnaces, boiler feed water preheater components and cooling components; boiler feed water heaters are arranged in the methanation unit; boiler feed water preheaters are arranged in the methanation unit; and boiler feed water preheaters are arranged in the methanation unit. After heat recovery, the boiler return water is piped to the boiler feed water heater in the methanation unit. The methanation unit uses the boiler feed water heater to continue the reaction heat recovery to 9.8 MPa of high-pressure superheated steam. The invention has the advantages of effectively improving heat recovery efficiency, realizing energy cascade utilization, and improving energy utilization efficiency. The invention belongs to the technical field of energy and chemical industry.

【技术实现步骤摘要】
一种水煤气变换和甲烷化单元间热联合能量回收系统
本专利技术属于能源与化工
，特别涉及一种水煤气变换和甲烷化单元热联合能量回收系统。
技术介绍
以往煤制天然气能量系统优化的研究主要集中在单元过程和局部系统层次，这些系统和方法整体上还有不少能量没被利用，对能量的利用效率不高。随着煤制天然气节能工作的深入展开，越来越多的研究者和工程技术人员认识到，能量系统的全局优化是实现整体能量利用效率的本质途径。因此，有必要将煤制天然气全局系统作为有机整体来开展能量的“梯级利用”和用能优化。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种整体能量利用效率更高的水煤气变换和甲烷化单元热联合能量回收系统。一种水煤气变换和甲烷化单元热联合能量回收系统，包括依次连接的水煤气变换单元、甲烷化单元；水煤气变换单元包括依次相连接的气气换热器、预变炉组件、主变炉、锅炉给水预热器组件、冷却组件；甲烷化单元内设置有锅炉给水加热器；锅炉给水预热器组件对热量进行回收后将锅炉回水通过管道输送至甲烷化单元中的锅炉给水加热器，甲烷化单元通过锅炉给水加热器将给水继续进行反应热回收为9.8MPa的高压过热蒸汽。进一步的，锅炉给水预热器组件包括锅炉给水预热器一、锅炉给水预热器二，主变炉的接出口和锅炉给水预热器一的接入口连接，锅炉给水预热器一的第一接出口和锅炉给水预热器二连接，锅炉给水预热器一的第二接出口和气气换热器的第二接入口连接；主变炉经锅炉给水预热器一热交换后的变换气分别输入锅炉给水预热器二、气气换热器，变换气中215℃到280℃的热量在气气换热器处用于原料气的预热，变换气中175℃到280℃的热量在锅炉给水预热器二处用于预热超高压锅炉给水，以实现能量的梯级利用。进一步的，冷却器组件包括依次相连接的预冷器一、预冷器二、中间冷却器、终冷器；预冷器一、预冷器二内装有锅炉给水，经锅炉给水预热器组件回收热量后的变换气再次用于加热锅炉给水。进一步的，预冷器一、预冷器二内的锅炉给水经过热回收，再传递给经锅炉给水预热器二和锅炉给水预热器一与出主变炉的变化气进行换热，副产263.5℃的锅炉回水输送给甲烷化单元中的高压锅炉给水。进一步的，在甲烷化单元中，低温甲醇洗工段和原料预热器连接，原料预热器和原料气液分离罐连接，原料气液分离罐的出口和脱硫槽的进口连接，脱硫槽的出口通过管道和第三原料预热器的第一进口连接；第三原料预热器的第一出口分别和第一大量甲烷化反应器、第二大量甲烷化反应器连接，第一大量甲烷化反应器、第二大量甲烷化反应器的进口分别和第三原料预热器的第一出口连接；第一大量甲烷化反应器的出口和第一甲烷化锅炉的进口连接；第一甲烷化锅炉的出口经管道并入由第三原料预热器的出口连接至第二大量甲烷化反应器的进口的管道上；第二大量甲烷化反应器的出口和蒸汽过热器的进口连接，蒸汽过热器的出口和第二甲烷化锅炉的进口连接，第二甲烷化锅炉的出口和循环气换热器的进口连接；循环气换热器的出口分别和第一锅炉给水加热器、第一补充甲烷化反应器的进口连接；且第一锅炉给水加热器出口、脱盐水加热器、循环气液分离罐、循环气压缩机依次通过管道连接；循环气压缩机的出口通过管道并入由第三原料预热器的出口连接至第一大量甲烷化反应器的进口的管道上；第一补充甲烷化反应器的出口和第三原料预热器的第二进口连接，第三原料预热器的第二出口和第二原料预热器的第二进口连接，第二原料预热器的第二出口经管道和第二锅炉给水加热器的进口连接；第二锅炉给水加热器的出口、分离器、空冷器、气液分离罐、换热器、第二补充甲烷化反应器依次连接；第二补充甲烷化反应器的出口和换热器第二进口连接，换热器的第二出口、SNG冷却器、压缩机、末端空冷器依次连接。进一步的，原料预热器包括第一原料预热器和第二原料预热器；第一原料预热器的第一进口和低温甲醇洗工段连接，第一原料预热器的第一出口和第二原料预热器的第一进口连接，第二原料预热器的第一出口和原料气液分离罐的进口连接。进一步的，预变炉组件包括预变炉一、预变炉二；气气换热器的第一接口通过管道分别和预变炉一、预变炉二的接入口连接；预变炉一、预变炉二的接出口通过管道并联连接后和主变炉的接入口连接。进一步的，还包括汽包，汽包分别和第一甲烷化锅炉、蒸汽过热器、第二甲烷化锅炉连接。装置间热联合是指在多个装置或单元间进行冷、热流的优化匹配，避免单个装置或单元内由于传热温差大的限制和中间物流重复冷却和加热带来的热量损失，同时节省冷、热公用工程负荷，从源头减少和消除低温余热的产生，从而提高装置或单元回收利用能力的效率。本专利技术通过对现有煤制天然气过程能量系统分析的基础上，提出了水煤气变换单元和甲烷化单元通过装置间热联合进行能量的回收，从而提高过程能量回收利用效率。本专利技术的有益效果：本专利技术通过在水煤气变换单元中将变换气的热量直接用于锅炉回水回收热量，再将回收热量后的锅炉回水传送到甲烷化单元中的高压锅炉给水，甲烷化单元中的高压锅炉继续进行热量回收，预热9.8MPa超高压锅炉给水，用于产生9.8MPa高压蒸汽，由5.0MPa高压蒸汽提高到9.8MPa超高压蒸汽，虽然蒸汽的产量相当，但是单位超高压蒸汽的热值高于高压蒸汽热值，因此通过装置单元间热联合可以有效地提高热回收效率，从而提高能量利用效率，能耗得到进一步优化；本专利技术中主变炉经锅炉给水预热器一的变换气分别接入气气换热器、锅炉给水预热器二，变换气中215℃到280℃的热量在气气换热器处用于原料气的预热。变换气中175℃到280℃的热量在锅炉给水预热器二处用于预热超高压锅炉给水，从而实现能量的梯级利用，对能量的利用效率更高。附图说明图1为水煤气变化单元的工艺流程图。其中，1-气气换热器，2-预变炉一，3-预变炉二，4-主变炉，5-锅炉给水预热器一，6-锅炉给水预热器二，7-预冷器一，8-预冷器二，9-中间冷却器，10-终冷器。图2为甲烷化单元的工艺流程图。其中，1-第一原料预热器，2-第二原料预热器，3-原料气液分离罐，4-脱硫槽，5-第三原料预热器，6-第一大量甲烷化反应器，7-第一甲烷化锅炉，8-第二大量甲烷化反应器，9-蒸汽过热器，10-第二甲烷化锅炉，11-汽包，12-循环气换热器，13-循环气压缩机，14-循环气液分离罐，15-脱盐水加热器，16-第一锅炉给水加热器，17-第一补充甲烷化反应器，18-第二锅炉给水加热器，19-气液分离罐，20-空冷器，21-气液分离罐，22-换热器，23-第二补充甲烷化反应器，24-SNG冷却器，25-压缩机，26-末端空冷器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的具体说明。一种整体能量利用效率更高的水煤气变换和甲烷化单元热联合能量回收系统包括水煤气变换单元和甲烷化单元。水煤气变换单元包括气气换热器、预变炉组件、主变炉、锅炉给水预热器一、锅炉给水预热器二、冷却组件。预变炉组件包括预变炉一、预变炉二。冷却组件包括预冷器一、预冷器二、中间冷却器、终冷器。气气换热器的第一接口通过管道分别和预变炉一、预变炉二的接入口连接；预变炉一、预变炉二的接出口通过管道并联连接后和主变炉的接入口连接；主变炉的接出口通过管道和锅炉给水预热器一的变化气接入口连接，锅炉给水预热器一的变化气接出口通过管道和气气换热器的第二接入口连接。气气换热器的第二接出口通过管道和锅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水煤气变换和甲烷化单元间热联合能量回收系统，其特征在于：包括依次连接的水煤气变换单元、甲烷化单元；水煤气变换单元包括依次相连接的气气换热器、预变炉组件、主变炉、锅炉给水预热器组件、冷却组件；甲烷化单元内设置有锅炉给水加热器；锅炉给水预热器组件对热量进行回收后将锅炉回水通过管道输送至甲烷化单元中的锅炉给水加热器，甲烷化单元通过锅炉给水加热器将给水继续进行反应热回收为9.8MPa的高压过热蒸汽。

【技术特征摘要】
1.一种水煤气变换和甲烷化单元间热联合能量回收系统，其特征在于：包括依次连接的水煤气变换单元、甲烷化单元；水煤气变换单元包括依次相连接的气气换热器、预变炉组件、主变炉、锅炉给水预热器组件、冷却组件；甲烷化单元内设置有锅炉给水加热器；锅炉给水预热器组件对热量进行回收后将锅炉回水通过管道输送至甲烷化单元中的锅炉给水加热器，甲烷化单元通过锅炉给水加热器将给水继续进行反应热回收为9.8MPa的高压过热蒸汽。2.根据权利要求1所述一种水煤气变换和甲烷化单元间热联合能量回收系统，其特征在于：锅炉给水预热器组件包括锅炉给水预热器一、锅炉给水预热器二，主变炉的接出口和锅炉给水预热器一的变化气接入口连接，锅炉给水预热器一的锅炉给水接入口和锅炉给水预热器二的锅炉给水接出口连接，锅炉给水预热器一的变化气接出口和气气换热器的第二接入口连接；主变炉经锅炉给水预热器一热交换后的变换气分别输入锅炉给水预热器二、气气换热器，变换气中215℃到280℃的热量在气气换热器处用于原料气的预热，变换气中175℃到280℃的热量在锅炉给水预热器二处用于预热超高压锅炉给水，以实现能量的梯级利用。3.根据权利要求1所述一种水煤气变换和甲烷化单元间热联合能量回收系统，其特征在于：冷却器组件包括依次相连接的预冷器一、预冷器二、中间冷却器、终冷器；预冷器一、预冷器二内装有锅炉给水，经锅炉给水预热器组件回收热量后的变换气再次用于加热锅炉给水。4.根据权利要求3所述一种水煤气变换和甲烷化单元间热联合能量回收系统，其特征在于：预冷器一、预冷器二内的锅炉给水经过热回收，再传递给经锅炉给水预热器二和锅炉给水预热器一与出主变炉的变化气进行换热，副产263.5℃的锅炉回水输送给甲烷化单元中的高压锅炉给水。5.根据权利要求1所述一种水煤气变换和甲烷化单元间热联合能量回收系统，其特征在于：在甲烷化单元中，低温甲醇洗工段和原料预热器连接，原料预热器和原料气液分离罐连接，原料气液分离罐的出口和脱硫槽的进口连接，脱硫槽的出口通过管道和第三原料预热器的第一进口连接；第三原料预热器的第一出...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱宇，刘阳，杨思宇，王琦，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44