一种热进料水煤浆煤气化系统技术方案

一种热进料水煤浆煤气化系统，包括水煤浆储槽，水煤浆储槽的出口通过水煤浆主管和水煤浆泵的入口连接，水煤浆泵的出口通过水煤浆主管和水煤浆预热装置的水煤浆入口连接，水煤浆预热装置的水煤浆出口通过水煤浆主管和气化炉的水煤浆入口连接，气化炉的氧气进口和氧气管道连接，气化炉的合成气出口通往合成气处理工段；所述的水煤浆预热装置的热源进口和热源流体进口管道出口连接，热源流体进口管道上安装有第二阀门，水煤浆预热装置的热源出口和热源流体出口管道入口连接；本发明专利技术更容易用于传统水煤浆煤气化系统的升级改造，改造费用和难度相比较小；同时水煤浆预热装置更适于预热水煤浆这种黏度较高的剪切稀化非牛顿流体。

A Coal Water Slurry Coal Gasification System with Hot Feed

【技术实现步骤摘要】
一种热进料水煤浆煤气化系统
本专利技术属于煤化工
，具体涉及一种热进料水煤浆煤气化系统。
技术介绍
煤气化技术是煤化工的龙头技术，煤气化技术中水煤浆的气流床加压气化技术相对成熟可靠，寻求和采用更加合理、高效的水煤浆利用途径势必能大为提升煤气化的经济效益。通常的水煤浆煤气化系统都是采用水煤浆的常温进料方式，水煤浆在进入气化炉后需要大量吸热使含有的水分汽化，同时达到气化温度；这样的进料方式对水煤浆气化效率、水煤浆雾化效果以及气化过程的稳定性都有不利影响。而在水煤浆煤气化系统中增加水煤浆预热装置，在水煤浆进入气化炉前对水煤浆进行一定程度的预热，适当提高入口温度，使水煤浆达到热进料状态，可以使水煤浆在气化炉中更容易雾化，气化过程更加稳定，气化效率更高，降低氧耗。目前已经公开的预热/加热水煤浆的煤气化系统多回收气化工艺中激冷产生的黑水中的热能来加热水煤浆，忽略了部分煤气化工艺采用废热锅炉流程而非激冷流程回收合成气热量的情况；另外在工厂中实际上还有多种可以利用的废热可以作为加热水煤浆的热源，这些系统也没有考虑利用工厂其他废热的可能性，而利用激冷产生的黑水中的热能存在较大改造难度和改造成本；此外这些系统多不涉及加热水煤浆的具体装置，常规类型的换热器因水煤浆独特的流体特性很难适合作为水煤浆预热装置。水煤浆是一种黏稠的非牛顿流体，具有较大的随剪切速率增大而减小的表观黏度，对水煤浆在预热装置中流动产生的压降有重大影响。因此预热水煤浆时为了保证水煤浆入口压力，同时考虑到减小水煤浆煤气化系统的改造难度，在达到相同的预热效果时应该使水煤浆压降尽量小。常见的弓形折流板换热器，流体在壳程中的流动呈Z字形，流动易产生节流和流动死区，导致壳侧压降大、膜传热系数低、容易结垢，因此不适于作为水煤浆预热装置。螺旋折流板换热器由于壳侧流体绕管束轴线呈螺旋流动，可有效改善弓形折流板换热器的缺陷。但是传统螺旋折流板换热器在壳程相邻两块折流板搭接处存在豁口，这种豁口会形成一条流体的快速通道，使壳侧流体局部短路，特别是对于黏度较大的水煤浆，更易从豁口处漏流，不利于传热，故而也不适合作为水煤浆预热装置。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种热进料水煤浆煤气化系统，更容易用于传统水煤浆煤气化系统的升级改造，改造费用和难度相比较小，并可以选择多种工厂废热作为预热水煤浆的热源，同时水煤浆预热装置结构新颖，更适于预热水煤浆这种黏度较高的剪切稀化非牛顿流体。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种热进料水煤浆煤气化系统，包括水煤浆储槽1，水煤浆储槽1的出口通过水煤浆主管7和水煤浆泵2的入口连接，水煤浆泵2的出口通过水煤浆主管7和水煤浆预热装置3的水煤浆入口连接，水煤浆预热装置3的水煤浆出口通过水煤浆主管7和气化炉4的水煤浆入口连接，气化炉4的氧气进口和氧气管道11连接，气化炉4的合成气出口通往合成气处理工段；所述的水煤浆预热装置3的热源进口和热源流体进口管道8出口连接，热源流体进口管道8上安装有第二阀门6，水煤浆预热装置3的热源出口和热源流体出口管道9入口连接。所述的水煤浆泵2的出口通过水煤浆支管10和水煤浆储槽1的水煤浆回料口连接，水煤浆支管10上安装有第一阀门5。所述的水煤浆预热装置3包括供水煤浆流动的壳侧和供热源流体流动的管侧，壳侧的折流板形式为弯折型半圆折流板。所述的弯折型半圆折流板是由一块大平板按照弯折角θ弯折两次形成，弯折后形成的折流板两端的A平面与C平面与管束管板的平面平行，中间的B平面与管束管板的平面成弯折角θ；两次弯折的弯折度相同，弯折度等于b/a，其中b为圆心到弯折线沿管束轴向正视投影的垂直距离，a为圆半径，弯折后的折流板按边廓线进行切削加工并钻孔，使其外轮廓正视为一个半圆形。所述的弯折角θ的取值范围为10°～50°。所述的弯折度的取值范围为0.2～0.8。所述的水煤浆预热装置3的管侧为两端有管板的管束。所述的水煤浆预热装置3预热后的水煤浆应该达到60℃～200℃，水煤浆预热装置3中水煤浆的压降应不大于1000kPa。所述的热源流体进口管道8的热源流体选择工厂废热，煤化工企业根据自身情况选择相应的热源流体。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：相比于没有预热/加热水煤浆的传统煤气化系统，本专利技术的热进料水煤浆煤气化系统在水煤浆进入气化炉前对水煤浆进行一定程度的预热，适当提高入口温度，使水煤浆达到热进料状态，可以使水煤浆在气化炉中更容易雾化，气化过程更加稳定，气化效率更高，降低氧耗。以ASPENPLUS工艺模拟作为手段，对比了没有预热/加热水煤浆的传统煤气化系统与本专利技术热进料水煤浆煤气化系统，没有预热/加热水煤浆的传统煤气化系统将常温25℃、52.13％质量浓度的水煤浆直接送入气化炉，以1280℃、4.2MPa条件气化；而热进料水煤浆煤气化系统将52.13％质量浓度的水煤浆预热至200℃再送入气化炉，以相同条件气化，气化的冷煤气效率提高了4.14％，合成气有效成分提高了3.31％，氧耗降低了7.37％。对于用煤量1000t/d的水煤浆气化系统，可提高CO/H2产量4365.06kmol/d，同时降低氧气消耗70.01t/d。相比于其他预热/加热水煤浆的煤气化系统，本专利技术的热进料水煤浆煤气化系统更容易用于传统水煤浆煤气化系统的升级改造，改造费用和难度相比较小，并可以选择多种工厂废热作为预热水煤浆的热源。壳侧具有弯折型半圆折流板的水煤浆预热装置相比于传统弓形折流板换热器，流动阻力小、不易积垢结垢、膜传热系数高。相比于平面板螺旋折流板换热器由于封堵了平面板螺旋折流板换热器的漏流豁口，使其具有更加优异的流动传热性能，尤其适合作为具有高黏度、易结垢、剪切稀化特性的水煤浆的预热装置。附图说明图1为本专利技术的示意图。图2为本专利技术水煤浆预热装置的结构示意图。图3为弯折型半圆折流板三维示意图。图4为弯折型半圆折流板侧视图(沿管束的周向)。图5为弯折型半圆折流板正视图(沿管束的轴向)。图6为水煤浆预热装置安装示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做详细描述。参照图1，一种热进料水煤浆煤气化系统，包括水煤浆储槽1，水煤浆储槽1的出口通过水煤浆主管7和水煤浆泵2的入口连接，水煤浆泵2的出口通过水煤浆主管7和水煤浆预热装置3的水煤浆入口连接，水煤浆预热装置3的水煤浆出口通过水煤浆主管7和气化炉4的水煤浆入口连接，气化炉4的氧气进口和氧气管道11连接，气化炉4的合成气出口通往合成气处理工段；所述的水煤浆预热装置3的热源进口和热源流体进口管道8出口连接，热源流体进口管道8上安装有第二阀门6，水煤浆预热装置3的热源出口和热源流体出口管道9入口连接。所述的水煤浆泵2的出口通过水煤浆支管10和水煤浆储槽1的水煤浆回料口连接，水煤浆支管10上安装有第一阀门5。热进料水煤浆煤气化系统的工作过程为：水煤浆储槽1内的50％～70％质量分数的水煤浆流通过水煤浆泵2加压后流经水煤浆主管7和水煤浆支管10，通过调节水煤浆支管10上安装的第一阀门5的开度来调节通过水煤浆主管7进入水煤浆预热装置3的流量；水煤浆进入水煤浆预热装置3后，在水煤浆预热装置3的壳侧流动，与在水煤浆预热装置3管侧流动的热源流体进行热交换而被加热，通过调节热源流体进口管道8上安装的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热进料水煤浆煤气化系统，包括水煤浆储槽(1)，其特征在于：水煤浆储槽(1)的出口通过水煤浆主管(7)和水煤浆泵(2)的入口连接，水煤浆泵(2)的出口通过水煤浆主管(7)和水煤浆预热装置(3)的水煤浆入口连接，水煤浆预热装置(3)的水煤浆出口通过水煤浆主管(7)和气化炉(4)的水煤浆入口连接，气化炉(4)的氧气进口和氧气管道(11)连接，气化炉(4)的合成气出口通往合成气处理工段；所述的水煤浆预热装置(3)的热源进口和热源流体进口管道(8)出口连接，热源流体进口管道(8)上安装有第二阀门(6)，水煤浆预热装置(3)的热源出口和热源流体出口管道(9)入口连接。

【技术特征摘要】
1.一种热进料水煤浆煤气化系统，包括水煤浆储槽(1)，其特征在于：水煤浆储槽(1)的出口通过水煤浆主管(7)和水煤浆泵(2)的入口连接，水煤浆泵(2)的出口通过水煤浆主管(7)和水煤浆预热装置(3)的水煤浆入口连接，水煤浆预热装置(3)的水煤浆出口通过水煤浆主管(7)和气化炉(4)的水煤浆入口连接，气化炉(4)的氧气进口和氧气管道(11)连接，气化炉(4)的合成气出口通往合成气处理工段；所述的水煤浆预热装置(3)的热源进口和热源流体进口管道(8)出口连接，热源流体进口管道(8)上安装有第二阀门(6)，水煤浆预热装置(3)的热源出口和热源流体出口管道(9)入口连接。2.根据权利要求1所述的一种热进料水煤浆煤气化系统，其特征在于：所述的水煤浆泵(2)的出口通过水煤浆支管(10)和水煤浆储槽(1)的水煤浆回料口连接，水煤浆支管(10)上安装有第一阀门(5)。3.根据权利要求1所述的一种热进料水煤浆煤气化系统，其特征在于：所述的水煤浆预热装置(3)包括供水煤浆流动的壳侧和供热源流体流动的管侧，壳侧的折流板形式为弯折型半圆折流板。4.根据权利要求3所述的一种热进料水煤浆煤气化系统，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斯民，叶树沛，肖娟，文键，宋晨，孙利娟，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61