无相变热交换的黑水加热水煤浆气化系统及工艺技术方案

本发明专利技术公开了水煤浆气化系统，包括依次布置并经过管道相连的气化炉、洗涤塔、灰水槽、沉降槽，第一水煤浆/黑水换热器、第二水煤浆/黑水换热器；第一水煤浆/黑水换热器的黑水输入端与气化炉和洗涤塔的黑水输出端相连；第二水煤浆/黑水换热器的黑水输入端与第一水煤浆/黑水换热器的黑水输出端相连；第二水煤浆/黑水换热器的黑水输出端与沉降槽的黑水输入端相连。来自气化炉和洗涤塔的高温黑水通过第二水煤浆/黑水换热器和第一水煤浆/黑水换热器对水煤浆进行预加热和加热两次换热过程，无相变，可回收低品位热能，大大提高能量的回收效率；省去了复杂的闪蒸系统，降低了设备投资成本。

【技术实现步骤摘要】
无相变热交换的黑水加热水煤浆气化系统及工艺
本专利技术涉及煤气化工艺过程，具体涉及一种无相变热交换的黑水加热水煤浆气化系统及工艺。
技术介绍
煤气化工艺是工业生产以氢气及/或一氧化碳为主的合成气产品的主要途径之一，可以通过气化过程将固态的煤转化成气态的合成气，被广泛地应用于生产合成氨、尿素、甲醇、醋酸、石油炼化、煤制油、合成天然气等众多的基础化工品和炼化领域，在国民经济中起着重要的作用。其中，气流床气化技术以其环保高效的技术先进性占据着行业的主导地位。而气流床气化技术中，水煤浆气化工艺应用得更为广泛。通常水煤浆气化工艺都会包括制浆、气化、气体洗涤、渣水处理等若干工段和装置，在气体洗涤和渣水处理的同时通过各种热交换进行热量回收。气化炉燃烧时产生的粗合成气经过气化炉的激冷室冷却、洗涤和粗渣分离，夹带着少量固体颗粒的合成气被送到下游(包括洗涤塔等)洗涤装置进行合成气精洗，精洗后送到下游装置做进一步处理；而来自激冷室的黑水，以及来自洗涤塔冷却和洗涤合成气后的产生的热的黑水都是通过若干级闪蒸，闪蒸汽再加热返回的灰水进行热量回收再利用。一方面许多低温蒸汽无法得到利用而浪费，而另一方面水煤浆却在未经加热状态下直接打到气化炉中燃烧，在能源利用效率上不充分。中国专利技术专利CN101161792(一种煤气化制合成气过程的热量回收工艺方法)公开了一种回收高品位的高温热能的热量回收工艺方法，结合了激冷流程和废锅流程的优点，在煤气化炉气化室中产生的高温合成气与熔渣，在其出口处通过一级激冷器喷入激冷水，将合成气与熔渣激冷至灰熔点T1以下，激冷后的合成气与灰渣进入第一蒸汽发生器、蒸汽过热器和第二蒸汽发生器回收合成气的余热，并经除尘分离器除去部分细灰渣，再经锅炉给水预热器进一步回收热量后，进入二级激冷器除去剩余的细灰渣，同时，使合成气增湿，经本方法处理后的合成气进入后续工艺单元。气化室的高温合成气显热直接进行回收并转化为高温高压的蒸汽，提高了回收的合成气显热的利用价值，扩大了回收热能的应用范围。这种方法中，合成气经过激冷，由气态转化为液态，部分显热被释放而无法回收利用，二次激冷，显热释放更多；废锅又将液态的水转化为低压蒸汽，回收热量有限，并且多次相变过程消耗了大量潜热，导致热量的回收效率较低。中国技术专利CN205856407(一种余热回收加热水煤浆用于煤气化装置)公开了一种用余热加热水煤浆的煤气化装置，包括水煤浆储槽、高压煤浆泵、套管式换热器、气化炉工艺烧嘴、自低压闪蒸塔和除氧器，水煤浆储槽通过管道连接至高压煤浆泵的输入端，高压煤浆泵的输出端通过软管连接至套管式换热器上，各段套管式换热器之间均采用软管连接。利用闪蒸塔的低品位蒸汽热与水煤浆进行热交换，余热回收利用；同时蒸汽液化成冷凝水，用于系统补水，减少环保排放，并降低能耗。中国专利技术专利CN106946394(一种高热量回收效率的煤气化黑水和灰水处理系统及方法)公开了一种处理系统，将来自气化工段的灰/黑水经高压闪蒸、低压闪蒸、真空闪蒸等三级闪蒸处理，并通过热水塔进行直接换热，通过增加一台直接换热设备，减少了间接换热设备，整体上简化了设备数量和工作流程，提高了热量回收效率，和能量利用率。这两种方法均采用了若干级闪蒸的方法，将高压液体迅速汽化，实现液气分离，回收了低品位的蒸汽热，加热灰水进行热量回收，但是渣水和闪蒸热量回收系统投资巨大，操作可靠性低，并且由于热黑水在闪蒸过程中由液相蒸发变为气相，有部分潜热无法回收而浪费，导致能源利用效率低下；并且其灰水换热器的加热介质是蒸汽，被加热介质是灰水，加热介质来自黑水闪蒸罐，位于这台黑/灰水换热器的上游，由黑水闪蒸而来，高温黑水当进入闪蒸罐时温度较高，被闪蒸成蒸汽后温度变低，热量在水液变汽态时有一个相变过程，需要消耗潜热。随后蒸汽经过黑/灰水加热器时，蒸汽冷凝，又发生一次相变，整个过程有两次相变，浪费两次相变潜热，多级闪蒸就有多次相变，浪费更多潜热，因此整体热量回收效率也不高；此外，现有的灰水换热器易结垢堵塞，降低装置的可利用性和可靠性，影响长周期运行。因此，迫切需要改进现有的煤气化工艺，摒弃闪蒸系统，运用较低的投资成本，实现无相变的热量回收，并充分利用低品位的蒸汽热，提高能源的利用效率；以及换热器结垢堵塞的问题，提高系统的可靠性。
技术实现思路
本专利技术欲解决的是现有的煤气化工艺中，闪蒸设备投资高，热量回收利用时发生多次相变导致潜热被浪费而无法回收利用，低品位蒸汽热无法利用；以及换热器易结垢堵塞的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种无相变热交换的黑水加热水煤浆气化系统，包括依次布置并经过管道相连的气化炉、洗涤塔、灰水槽、沉降槽，还包括第一水煤浆/黑水换热器、第二水煤浆/黑水换热器；所述第一水煤浆/黑水换热器的黑水输入端与气化炉和洗涤塔设置的黑水输出端相连；所述第二水煤浆/黑水换热器的黑水输入端与第一水煤浆/黑水换热器的黑水输出端相连；所述第二水煤浆/黑水换热器的黑水输出端与沉降槽设置的黑水输入端相连。进一步地，所述第一水煤浆/黑水换热器和第二水煤浆/黑水换热器为一级或多级不结垢换热器。此处，本领域技术人员可以知晓，第一水煤浆/黑水换热器不止包括一台水煤浆/黑水换热器，具体数目应当为≧1，当数目大于1时，多个第一水煤浆/黑水换热器之间为串联设置，具体为前一个换热器的黑水输出端连接后一个换热器的黑水输入端；同样的，第二水煤浆/黑水换热器也不止包括一台水煤浆/黑水换热器，具体数目应当为≧1，当数目大于1时，多个第二水煤浆/黑水换热器之间为串联设置，具体为前一个换热器的黑水输出端连接后一个换热器的黑水输入端。现有技术中常用的换热器易结垢发生堵塞，导致系统的可靠性降低，不结垢换热器可解决堵塞问题，确保系统长期稳定运行。进一步地，所述第一水煤浆/黑水换热器与第二水煤浆/黑水换热器的黑水进入端设有可拆卸式陶瓷过滤网；这是因为来自气化炉和洗涤塔的高温黑水中含有较高比例的煤燃烧后残渣，这些残渣固含量高，若不过滤直接进入换热器中易造成堵塞，降低黑水的流动速度，降低传热效果。选用可拆卸式的陶瓷过滤网是因为：陶瓷过滤网具有一定的吸附性，可将大量的残渣吸附并阻挡在换热器外；并且在使用一段时间后可将已经受到一定程度堵塞的陶瓷过滤网拆除以更换新的陶瓷过滤网，无需增加清理滤网步骤，省时省力、更换方便、可操作性强；同时陶瓷过滤网成本低，不会增加整个系统的设置成本。所述换热器的换热组件为波纹状；所述波纹状换热组件的内外表面均涂有抗冲陶瓷涂层。将换热组件设置为波纹状，例如对于热管式换热器，将并行排列的直管改进为并行排列的波纹状弯曲管，可以增加换热器内高温黑水与水煤浆的接触面积，提高传热效果，将高温黑水的热量尽可能多地传递给水煤浆，减少热量的损失，进一步提高能源利用率。换热组件内外表面涂覆抗冲陶瓷涂层是因为：陶瓷材料具有优异的耐腐蚀和耐磨性，稳定性强，能长期稳定使用，延长系统的寿命；同时又由于不结垢换热器内设有大量的固体颗粒，会在换热器内随水流动摩擦和冲击换热组件，选用抗冲的陶瓷涂层可承受固体颗粒的流动冲击作用而不会脱落，配和其光滑表面可进一步防止不结垢换热器出现结垢，极大地提高了不结垢换热器的不结垢性能。对于抗冲陶瓷涂层的抗冲击强度、与换热组件内外表面的结合力等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无相变热交换的黑水加热水煤浆气化系统，包括依次布置并经过管道相连的气化炉、洗涤塔、灰水槽、沉降槽，其特征在于：还包括第一水煤浆/黑水换热器、第二水煤浆/黑水换热器；所述第一水煤浆/黑水换热器的黑水输入端与气化炉和洗涤塔设置的黑水输出端相连；所述第二水煤浆/黑水换热器的黑水输入端与第一水煤浆/黑水换热器的黑水输出端相连；所述第二水煤浆/黑水换热器的黑水输出端与沉降槽设置的黑水输入端相连。

【技术特征摘要】
1.一种无相变热交换的黑水加热水煤浆气化系统，包括依次布置并经过管道相连的气化炉、洗涤塔、灰水槽、沉降槽，其特征在于：还包括第一水煤浆/黑水换热器、第二水煤浆/黑水换热器；所述第一水煤浆/黑水换热器的黑水输入端与气化炉和洗涤塔设置的黑水输出端相连；所述第二水煤浆/黑水换热器的黑水输入端与第一水煤浆/黑水换热器的黑水输出端相连；所述第二水煤浆/黑水换热器的黑水输出端与沉降槽设置的黑水输入端相连。2.如权利要求1所述的无相变热交换的黑水加热水煤浆气化系统，其特征在于：所述第一水煤浆/黑水换热器和第二水煤浆/黑水换热器为一级或多级不结垢换热器。3.如权利要求2所述的无相变热交换的黑水加热水煤浆气化系统，其特征在于：所述第一水煤浆/黑水换热器与第二水煤浆/黑水换热器的黑水进入端均设有可拆卸式陶瓷过滤网。4.如权利要求1所述的无相变热交换的黑水加热水煤浆气化系统，其特征在于：所述第一水煤浆/黑水换热器和第二水煤浆/黑水换热器选自管壳式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器、热管式换热器、夹套式换热器、螺旋管式换热器和降膜式换热器中的一种或几种。5.如权利要求1所述的无相变热交换的黑水加热水煤浆气化系统，其特征在于：所述气化炉和洗涤塔之间连接有合成气泵。6.如权利要求1所述的无相变热交换的黑水加热水煤浆气化系统，其特征在于：所述第二水煤浆...

【专利技术属性】
技术研发人员：董宏海，
申请(专利权)人：昆山优利德能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32