一种渣及灰水处理系统的制作方法

本发明涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种渣及灰水处理系统。

背景技术：

鉴于我国“富煤、缺油、少气”禀赋特点及煤化工产业发展的现状，近年来国家一方面推进煤炭清洁高效利用和保障国家能源安全，另一方面制定了量水而行、严控能源消费总量和强度的绿色发展原则。

煤气化是现代煤化工的气头，也是现代煤化工用水用电大户。在煤制合成氨工厂的能耗组成中，煤气化装置(包括空分装置)的能耗占到85％以上，煤气化技术水耗量主要在于煤一次气化耗水量以及气化合成气后续深加工过程耗水量。因此，煤气化是现代煤化工节水降耗的重要组成部分。

渣及灰水处理系统在煤气化实现能量回收、水循环使用的过程中发挥着重要的作用，是煤气化的重要组成部分。该系统消耗的循环水占整个气化系统的70％～80％，而闪蒸气冷却消耗的循环水占渣及灰水处理系统消耗的80％以上，但是，目前还没有一种有效途径来合理的回收利用闪蒸气的能量以及减少循环水的使用，从而导致了水资源和能量的浪费。

技术实现要素：

为了解决传统渣及灰水处理系统无法合理利用闪蒸气，造成水资源和能量的浪费的问题，本发明提供一种渣及灰水处理系统，能够回收闪蒸气的能量，从而节约循环水消耗，达到节能降耗的目的。

本发明提供的一种渣及灰水处理系统，包括：

传统渣及灰水处理系统，用于对气化及合成气洗涤系统输出的黑水进行回收处理；

有机朗肯循环系统，与所述传统渣及灰水处理系统的废气出口连接，用于回收利用所述传统渣及灰水处理系统的废气中的热能。

在一种具体实施方案中，所述渣及灰水处理系统还包括：

液力透平系统，连接于所述气化及合成气洗涤系统和所述传统渣及灰水处理系统之间，用于回收所述黑水的压力能，将所述黑水的压力能转换为动能以将所述传统渣及灰水处理系统回收处理后的工艺水输送回所述气化及合成气洗涤系统中循环利用。

在一种具体实施方案中，所述液力透平系统包括液力透平和离心泵；

所述液力透平的液体输入端与所述气化及合成气洗涤系统的输出端连接，液体输出端与所述传统渣及灰水处理系统连接，能量输出端与所述离心泵的控制端连接；

所述离心泵入口与所述传统渣及灰水处理系统的工艺水输出端连接，出口与所述气化及合成气洗涤系统的进水口连接。

在一种具体实施方案中，所述有机朗肯循环系统包括：分段式蒸发器、螺杆膨胀机、发电机、冷凝器、有机工质泵；

所述分段式蒸发器的热源入口与所述传统渣及灰水处理系统的废气出口连接，热源出口连接回所述传统渣及灰水处理系统，有机工质输出端与所述螺杆膨胀机的进气口连接；所述螺杆膨胀机的出气口与所述冷凝器的热源入口连接；所述冷凝器的热源出口与所述有机工质泵的输入端连接；所述有机工质泵的输出端与所述分段式蒸发器的有机工质输入端连接；所述螺杆膨胀机还与所述发电机的控制端连接。

在一种具体实施方案中，所述传统渣及灰水处理系统，包括：三级闪蒸系统、除氧系统、沉降澄清系统；

所述三级闪蒸系统的高压闪蒸入口与所述液力透平系统的黑水输出端连接，所述三级闪蒸系统的高压闪蒸出口连接所述有机朗肯循环系统的分段式蒸发器高温段入口，所述有机朗肯循环系统的分段式蒸发器高温段出口连接所述三级闪蒸系统的低压闪蒸入口，所述三级闪蒸系统的低压闪蒸出液口连接所述三级闪蒸系统的真空闪蒸入口，所述三级闪蒸系统的低压闪蒸出气口与所述除氧系统输入端连接；所述三级闪蒸系统的真空闪蒸出口连接所述有机朗肯循环系统的分段式蒸发器低温段入口，所述有机朗肯循环系统的分段式蒸发器低温段接回所述三级闪蒸系统；所述三级闪蒸系统的最终闪蒸液体输出端与所述沉降澄清系统的液态水输入端连接，所述沉降澄清系统的液态水输出端与所述除氧系统的液态水输入端连接，所述除氧系统的液态水输出端与所述三级闪蒸系统的加热管道入口连接，所述三级闪蒸系统的加热管道出口作为工艺水输出端与所述液力透平系统连接。

在一种具体实施方案中，所述气化及合成气洗涤系统输出的黑水输出的黑水包括：汽化炉黑水、洗涤塔黑水和旋风分离器黑水。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，采用有机朗肯系统回收传统渣及灰水处理系统排除的废热闪蒸气的能量，一方面减少整个气化装置的电耗，另一方面回收闪蒸气热能的同时，大幅减少了原工艺冷却闪蒸气的循环水用量，间接节约了气化系统新鲜水补充量，达到节能降耗的目的。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种渣及灰水处理系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种渣及灰水处理系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的再一种渣及灰水处理系统的结构示意图。

[附图标记说明]

1、传统渣及灰水处理系统，2、液力透平系统，

3、有机朗肯循环系统，4、液力透平，

5、离心泵，6、分段式蒸发器，

7、螺杆膨胀机，8、发电机，

9、冷凝器，10、有机工质泵，

11、三级闪蒸系统，12、沉降澄清系统，

13、除氧系统。

具体实施方式

本发明实施例提供一种渣及灰水处理系统，如图1所示，该系统包括传统渣及灰水处理系统1和与传统渣及灰水处理系统1的废气出口连接的有机朗肯循环系统3；其中，传统渣及灰水处理系统1，用于对气化及合成气洗涤系统输出的黑水进行回收处理；有机朗肯循环系统3用于回收利用传统渣及灰水处理系统1排出的废气中的热能。现有技术中，来自气化及合成气洗涤系统的黑水原工艺通过调节阀减压后送入三级闪蒸系统，黑水的压力能被白白浪费，本实施例提供的方案能够通过有机朗肯循环系统进一步回收传统渣及灰水处理系统排除的废热蒸气的热能，一方面减少整个气化装置的电耗，另一方面回收闪蒸气热能的同时，大幅减少了原工艺冷却闪蒸气的循环水用量，间接节约了气化系统新鲜水补充量，达到节能降耗的目的。

在另一具体实施例中，如图2中所示，本发明提供的渣及灰水处理系统还包括连接于所述气化及合成气洗涤系统和传统渣及灰水处理系统1之间的液力透平系统2，该液力透平系统2用于回收所述黑水的压力能，将所述黑水的压力能转换为动能以将所述传统渣及灰水处理系统1回收处理后的工艺水输送回气化及合成气洗涤系统中循环利用。本实施例中，通过液力透平系统2回收黑水的压力能，将压力能转换为动能将渣及灰水系统回收后的工艺水送气化及合成气洗涤系统循环利用，节省减压阀用量，结构简单，设备成本低。

优选地，如图3中所示，液力透平系统2可以包括液力透平4和离心泵5；其中，液力透平4的液体输入端与所述气化及合成气洗涤系统的输出端连接，液力透平4的液体输出端与传统渣及灰水处理系统1连接，液力透平4的能量输出端与离心泵5的控制端连接；离心泵5的入口与传统渣及灰水处理系统1的工艺水输出端连接，离心泵5的出口与所述气化及合成气洗涤系统的进水口连接。本实施例中，通过液力透平4回收黑水的压力能，将压力能转换为动能驱动离心泵5，离心泵5将渣及灰水系统回收后的工艺水送气化及合成气洗涤系统循环利用。操作方便简单，减少系统减压阀的数量，降低了设备成本。

优选地，如图3中所示，有机朗肯循环系统3可以包括：分段式蒸发器6、螺杆膨胀机7、发电机8、冷凝器9、有机工质泵10；其中，分段式蒸发器6的热源入口与传统渣及灰水处理系统1的废气出口连接，热源出口连接回传统渣及灰水处理系统1，有机工质输出端与螺杆膨胀机7的进气口连接；螺杆膨胀机7的出气口与冷凝器9的热源入口连接；冷凝器9的热源出口与有机工质泵10的输入端连接；有机工质泵10的输出端与分段式蒸发器6的有机工质输入端连接；螺杆膨胀机7还与发电机8的控制端连接。本实施例中，传统渣及灰水处理系统1的废气输入分段式蒸发器6中与有机工质进行热交换，有机工质吸收废热蒸汽中的热量后蒸发，蒸发后的有机工质在螺杆膨胀机7中做功，带动发电机8发电，最后有机工质经冷凝器9冷凝后由有机工质泵10送回分段蒸发器1，完成一个循环。

优选地，如图3中所示，传统渣及灰水处理系统1可以包括：三级闪蒸系统11、除氧系统13、沉降澄清系统12；其中，三级闪蒸系统11的高压闪蒸入口与液力透平4的黑水输出端连接，三级闪蒸系统11的高压闪蒸出口连接有机朗肯循环系统3的第一换热管入口，有机朗肯循环系统3的第一换热管出口连接三级闪蒸系统11的低压闪蒸入口，即：三级闪蒸系统11对液力透平4输出的黑水进行高压闪蒸后，高压闪蒸汽输入有机朗肯循环系统3的第一换热管(例如有机朗肯循环系统3的分段蒸发器的高温蒸发段)进行热交换，将高压闪蒸汽的热量用于加热有机朗肯循环系统3内的有机工质，随后高压闪蒸汽变为液态进入低压闪蒸段。三级闪蒸系统11的低压闪蒸出液口连接所述三级闪蒸系统的真空闪蒸入口，三级闪蒸系统11的低压闪蒸出气口与所述除氧系统13输入端连接，即：低压闪蒸段对高压闪蒸与有机朗肯循环系统3热交换后的输出物流进行低压闪蒸，得到的低压闪蒸气体输入除氧系统13进行除氧，低压闪蒸输出的液体则输入真空闪蒸段。三级闪蒸系统11的真空闪蒸出口连接有机朗肯循环系统3的第二换热管入口，有机朗肯循环系统3的第二换热管出口接回三级闪蒸系统11，即：真空闪蒸段产生的真空闪蒸汽输入有机朗肯循环系统3的第二换热管(例如有机朗肯循环系统3的分段蒸发器的低温蒸发段)进行热交换，将真空闪蒸汽的热量用于进一步加热蒸发有机朗肯循环系统3内的有机工质。三级闪蒸系统11的最终闪蒸液体输出端与沉降澄清系统12的液态水输入端连接，以使真空闪蒸段输出的液体进入沉降澄清系统12进行沉降。沉降澄清系统12的液态水输出端与除氧系统13的液态水输入端连接，除氧系统11的液态水输出端与三级闪蒸系统11的加热管道入口连接，三级闪蒸系统11的加热管道出口作为工艺水输出端与液力透平系统2连接，即：除氧系统11输出的处理过的液态水通过三级闪蒸系统11加热后输出至液力透平系统2，并由液力透平系统2送回气化及合成气洗涤系统进行再利用。

优选地，所述气化及合成气洗涤系统输出的黑水输出的黑水包括：汽化炉黑水、洗涤塔黑水和旋风分离器黑水。

下面通过具体实施例来说明本发明实施例提供的渣及灰水处理系统。

实施例一

如图3中所示，来自气化及合成气洗涤系统的气化炉黑水、洗涤塔黑水及旋风分离器黑水经液力透平4后，进入三级闪蒸系统11。闪蒸后的高闪气、真闪气分别进入分段蒸发器6，真闪气进入分段蒸发器6的低温蒸发段，高闪气进入分段蒸发器6高温蒸发段，用于有机工质的蒸发。出分段蒸发器6的有机工质蒸汽在螺杆膨胀机7中膨胀做功，推动发电机8发电。出螺杆膨胀机7的有机工质乏汽在冷凝器9中被循环水冷却成液态后，经有机工质泵10送分段蒸发器6，完成一次有机朗肯循环。

三级闪蒸后的液体依次送沉降澄清系统12、除氧系统13，以及送三级闪蒸系统11加热后，由液力透平4驱动离心泵5将传统渣及灰水处理系统回收的工艺水送回气化及合成气洗涤系统循环利用。

本发明实施例采用了液力透平和螺杆膨胀机回收的能量，一方面减少整个气化装置的电耗，另一方面回收闪蒸气热能的同时，大幅减少了原工艺冷却闪蒸气的循环水用量，间接节约了气化系统新鲜水补充量，达到节能降耗的目的。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。