一种真空闪蒸冷却装置的制作方法

本发明涉及煤气化设备技术领域，具体涉及一种真空闪蒸冷却装置。

背景技术：

煤气化技术是制取合成气最重要的生产技术，干煤或者湿煤经过气化炉燃烧后，灰渣经激冷和洗涤除去粗渣，含有细灰的黑水经二级或三级闪蒸回收热量，得到灰水，作为气化洗涤液循环利用。通常而言，黑水一般是指从气化炉、洗涤塔两部分底部直接排出的含有大量气化残碳的水；而灰水一般是指黑水经真空闪蒸技术处理并沉淀澄清去渣后获得的水。

煤气化技术领域中使用的真空闪蒸技术通常需要一个真空闪蒸罐和一个真空闪蒸冷凝器，真空闪蒸罐的作用是提供流体(黑水)迅速汽化和汽液分离的空间；真空闪蒸冷凝器用于使进入的气相进行冷却，并将冷却后的液相(灰水)送入灰水槽，气相通过真空泵排至大气。由于从真空闪蒸罐出来并进入真空闪蒸冷凝器的气体中含有细灰，系统长时间工作会导致真空闪蒸冷凝器堵塞，影响系统的稳定运行。

公开号为cn101306899a的中国专利文献公开了一种应用于分级气化炉的灰水处理工艺，包括以下步骤：分级气化炉和合成气洗涤塔排出的黑水分别经过各自管道减压后进入高压闪蒸罐，高压闪蒸罐内高闪闪蒸出来的液相经减压阀进入真空闪蒸罐进行二级闪蒸，真空闪蒸罐闪蒸出来的液相靠重力作用进入较真空闪蒸罐位置相对低的沉降槽沉降，高压闪蒸罐高闪闪蒸出来的气相进入高闪罐顶分离器进行气液分离，分离出来的气相一部分进入除氧器，和灰水直接接触换热，另一部分蒸汽经压力调节阀进入蒸汽缓冲罐。该技术方案装置仍然并行采用闪蒸罐和分离器(冷凝器)，结构复杂，设备数量多，占地面积大。

公开号为cn204689811u的中国专利文献公开了一种用于煤气化的初步水处理系统，包括中压闪蒸罐、低压闪蒸罐、真空闪蒸罐、真空闪蒸分离罐、中压闪蒸分离罐和除氧器。所述中压闪蒸罐底部液体出口与低压闪蒸罐上部入口相连，所述低压闪蒸罐底部液体出口与真空闪蒸罐上部入口相连，低压闪蒸罐顶端气体出口与除氧器入口相连，所述真空闪蒸罐气体出口通过真空闪蒸冷却器与真空闪蒸分离罐中上部入口相连；所述中压闪蒸罐顶部出口通过灰水加热器、中压闪蒸冷却器与中压闪蒸分离罐入口相连，中压闪蒸分离罐底部出口与除氧器相连。该水处理系统包含设备数量多，结构复杂，闪蒸罐和闪蒸冷却器分离，维护不便。

因此，本领域中需要对现有的闪蒸系统作出改进，以避免黑水和灰水中的灰分对设备尤其是真空闪蒸冷凝器产生不利影响；同时，期望能够进一步简化系统结构和流程，降低设备数量和占地面积。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种真空闪蒸冷却装置，用以解决现有煤气化技术排水中的灰分对真空闪蒸冷凝器产生不利影响的问题，同时能够进一步简化系统结构和流程，降低设备数量和占地面积。另外，所述真空闪蒸冷却装置具有故障率低和成本低的优点。

为实现上述目的，本发明涉及一种真空闪蒸冷却装置，所述真空闪蒸冷却装置包括：外壳、水冷装置和内部构件，其中，

所述外壳的内部限定为容纳腔，用于提供水的闪蒸空间；外壳顶部中心设有水冷装置接口，用于与水冷装置连接；外壳顶部在所述水冷装置接口的周围设有闪蒸冷却气出口；外壳侧壁中部设有黑水进口；外壳底部设有闪蒸液出口，

所述水冷装置包括外封头、内封头以及外封头和内封头之间的水冷管；所述水冷装置竖直安装在外壳顶部的水冷装置接口上，使得水冷装置的外封头以及水冷管的上部位于所述外壳外部，内封头以及水冷管的下部位于所述外壳内部；所述水冷管的上部设有冷却水入口和冷却水出口，

所述内部构件包括导流筒、折流板和防冲蚀挡板；所述导流筒设在外壳内部，将水冷管的下部和内封头罩在其中，导流筒下部开口，导流筒上部连接外壳顶部，使得闪蒸冷却气出口连接到导流筒内部；所述折流板分别上下且水平设置在导流筒的筒壁和水冷管的管壁之间，且相邻的折流板左右错开设置；所述防冲蚀挡板为“人”字形挡板，防冲蚀挡板顶端正对黑水进口，防冲蚀挡板底部遮盖导流筒。

通过导流筒和折流板的上述设置，使得进入导流筒中的闪蒸后气相沿导流筒和折流板限定的路径折叠上升，充分与水冷管进行换热；经水冷管换热冷却后的气相经闪蒸冷却气出口送至真空泵，液相由于重力作用落至装置底部，经闪蒸液出口排出装置外。另外，通过“人”字形防冲蚀挡板的上述设置，对进入装置的黑水起到导流的作用，避免进入真空闪蒸冷却装置的黑水直接冲刷导流筒，延长系统寿命和维护周期。

在一个实施方案中，所述外壳、导流筒与水冷装置均为圆筒形。可选的，所述外壳与导流筒的中心轴线重合；进一步地，所述外壳、导流筒与水冷装置的中心轴线均重合。

在一个实施方案中，所述水冷装置通过法兰安装在水冷装置接口上，所述水冷装置的内封头底部设有排净口。所述排净口用于水冷管内杂质的排除和水冷管的维护。

在一个实施方案中，所述水冷管为多根，根据所述水冷管内冷却水的不同流向，分为上行水冷管和下行水冷管。冷却水从冷却水入口进入水冷装置，经过所述上行水冷管和下行水冷管的多次折返，由冷却水出口流出水冷装置。通过这样的设置可以进一步增加换热面积。

在一个实施方案中，所述闪蒸冷却气出口数量为2个或以上，且以所述外壳顶部中心点为中心等距平均分布。通过这样的设置可以根据实际情况需要打开或关闭若干闪蒸冷却气出口以满足冷却气流出压力值，同时能够兼顾外壳内压力平衡。

在一个实施方案中，所述黑水进口位于所述外壳的中部，且黑水进口数量为2个或以上，并以所述外壳轴心为中心等距平均分布；所述闪蒸液出口数量为2个或以上，且设置在所述外壳的不同高度。

根据本发明的一些实施方案，所述外壳上设置有人孔，可供检修人员进入到装置内部检修。

根据本发明的一些实施方案，所述外壳内部的运行压力和运行温度根据所述闪蒸冷却气出口连接的真空泵运行时的入口压力和温度来确定。

在一个实施方案中，所述导流筒的中心轴线与所述外壳的中心轴线重合，所述导流筒焊接在所述外壳内的顶壁上。

根据本发明的一些实施方案，在所述导流筒与所述外壳内壁之间焊接有多根角铁，用于支撑所述导流筒。

根据本发明的一些实施方案，在所述导流筒内设置有多个折流板，所有水冷管均垂直穿过所述折流板，且所有折流板均等距离设置。

本发明的真空闪蒸冷却装置具有如下优点：

通过将冷却装置集成在闪蒸装置内部，本发明的真空闪蒸冷却装置运行流程简化，设备数量建设少，占地面积减小。同时，相对于传统的真空闪蒸罐加真空闪蒸冷凝器来说，本发明真空闪蒸冷却器减少一台设备，降低故障率，且便于集中维护。

附图说明

图1为本发明一个实施方案的真空闪蒸冷却装置的结构示意图。

图2为现有技术中采用真空闪蒸罐和真空闪蒸冷凝器的黑水处理流程。

图3为采用本发明的真空闪蒸冷却装置的黑水处理流程。

其中附图标记为：

真空闪蒸冷却装置100，外壳1，黑水进口11，闪蒸液出口12，闪蒸冷却气出口13，水冷装置2，外封头20，冷却水入口201，冷却水出口202，内封头21，排净口211，水冷管22，防冲蚀挡板23，导流筒24，折流板25。

具体实施方式

下面通过具体实施方式并结合附图来进一步说明本发明的技术方案和技术效果。应理解，以下实施方式用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，在一个具体实施方案中，所述真空闪蒸冷却装置100包括外壳1、水冷装置2和内部构件；外壳1的内部限定为用于提供水的闪蒸空间的容纳腔，外壳1顶部中心设有水冷装置接口，外壳1顶部在水冷装置接口的周围设有6个闪蒸冷却气出口13，以外壳1顶部中心点为中心等距平均分布；外壳1侧壁中部设有黑水进口11；外壳1底部设有两个闪蒸液出口12，且两个闪蒸液出口12中的一个设置在靠近内封头21的外壳下部，另一个设置在外壳底部。

水冷装置2包括外封头20、内封头21以及两者之间的水冷管22；水冷装置2通过法兰竖直安装在外壳1顶部的水冷装置接口上，外封头20以及水冷管22的上部位于外壳1之上，内封头21以及水冷管22的下部位于外壳1内部；水冷管22的上部设有冷却水入口201和冷却水出口202。内封头21底部设有排净口211。

内部构件包括导流筒24、折流板25和防冲蚀挡板23；导流筒24设在外壳1和水冷装置2之间并将水冷管22的下部和内封头21罩在其中，导流筒24下部开口，导流筒24上部焊接在外壳1内的顶壁上，闪蒸冷却气出口13连接到导流筒24内部；5块折流板25分别上下且水平设置在导流筒24的筒壁和水冷管22的管壁之间，相邻的折流板25左右错开设置，所有水冷管22均垂直穿过所有折流板25，且所有折流板25均等距离设置；在黑水进口11和导流筒24之间设有“人”字形防冲蚀挡板23，顶端正对黑水进口11，起到分流作用，防冲蚀挡板23底部遮盖导流筒24，避免进入装置的黑水直接喷射到导流筒24上。

其中，外壳1、导流筒24均为圆筒形且同中心轴线设置，如此利于减小设备体积且生产加工方便。另外，外壳1的中心轴线与导流筒24的中心轴线重合，从而使真空闪蒸冷却装置100结构更加紧凑。水冷管22为12根，分为6根上行水冷管和6根下行水冷管。冷却水从冷却水入口201进入水冷装置2，依次分别经过所有上行水冷管和下行水冷管并多次折返，由冷却水出口202流出水冷装置2。

在一个实施方案中，外壳1上设置有人孔(未示出)，以供检修人员进入到装置1内部检修。另外，在导流筒24与外壳1内壁之间焊接有多根角铁(未示出)，用于支撑所述导流筒24，加强装置强度。其中，外壳1内部的运行压力和运行温度根据所述闪蒸冷却气出口13连接的真空泵(未示出)运行时的入口压力和温度来确定。

由此，来自高压闪蒸罐或低压闪蒸罐的黑水通过黑水进口11进入外壳1内进行闪蒸，闪蒸后的黑水由于重力原因落入外壳1内底部，通过闪蒸液出口12排出外壳1；闪蒸汽从导流筒24底部进入导流筒24内部，与水冷管22接触换热，冷凝水由于重力原因落入外壳1内底部，与闪蒸后的黑水汇合，通过闪蒸液出口12排出外壳1。从闪蒸冷却气出口13分离出的气相送至真空泵。

参见图2，显示了现有技术中采用真空闪蒸罐和真空闪蒸冷凝器的黑水处理流程。气化炉和洗涤塔的黑水经过高压闪蒸罐、低压闪蒸罐后进入真空闪蒸罐，从真空闪蒸罐排出的液相送入沉降槽，气相还需进入真空闪蒸冷凝器进行冷却，冷却后的液相送入灰水槽，气相通过真空泵排至大气。使用本发明的真空闪蒸冷却装置后的流程如图3所示：气化炉和洗涤塔的黑水经过高压闪蒸罐、低压闪蒸罐后进入所述真空闪蒸冷却装置进行闪蒸冷却，从所述真空闪蒸冷却装置排出的液相直接进入沉降槽，气相通过真空泵排至大气。

本发明只用一台设备即可完成传统真空闪蒸罐加真空闪蒸冷凝器两台设备的功能，避免了传统工艺中真空闪蒸冷凝器易堵塞的问题，由于减少一台，因此可以在很大程度上减小设备占地面积和土建投资。

根据本发明实施例的真空闪蒸冷却装置，通过对来自高压闪蒸罐或低压闪蒸罐的黑水进行闪蒸的同时进行降温，使传统的真空闪蒸流程简化，减少设备占地面积，降低土建成本和设备故障率，延长装置的连续使用周期。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。