一种加压水汽化装置的制作方法

1.本实用新型涉及煤气化技术领域，特别是涉及一种加压水汽化装置。


背景技术：

2.煤炭是我国主要的能源组成部分，煤炭气化产生的清洁气体可用于化肥、甲醇等煤化工原料和多行业的燃料气，但是传统的煤气化过程中，会产生大量的煤气冷却洗涤含酚煤气水，后续处理难度大，处理成本高。
3.鉴于此，有必要对现有技术中的汽化装置进行改进，使煤气化生成的含酚废水被有效处理。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本实用新型提供一种加压水汽化装置，其结构简单，设计合理，可无害化处理煤气化生成的含酚废水。
5.本实用新型采用的技术方案是：
6.一种加压水汽化装置，包括蒸发单元、洗涤单元、蒸汽饱和单元、送水单元和汽包单元，所述送水单元分别与所述蒸发单元、所述洗涤单元和所述蒸汽饱和单元连接；
7.所述蒸发单元设有燃烧区、加压水蒸发区和蒸汽过热区，所述燃烧区连接有燃烧器和点火结构，所述加压水蒸发区与所述送水单元连接、并在连接处设有雾化气输送结构，所述蒸汽过热区分别与所述洗涤单元、所述蒸汽饱和单元和所述汽包单元连接；
8.所述洗涤单元设有洗涤塔和过滤器，所述洗涤塔经所述蒸汽过热区与所述汽包单元连通，所述洗涤塔还与所述送水单元连接，所述过滤器与所述洗涤塔连接。
9.对上述技术方案的进一步改进为，所述燃烧器设有加压送料结构和第一助燃气输送结构。
10.对上述技术方案的进一步改进为，所述点火烧嘴设有第二助燃气输送结构。
11.对上述技术方案的进一步改进为，所述蒸汽过热区设有间接换热器，所述间接换热器具有换热面，该换热面设为螺旋盘管状。
12.对上述技术方案的进一步改进为，所述蒸汽饱和单元设有文丘里饱和器。
13.对上述技术方案的进一步改进为，所述洗涤单元还设有循环泵，所述循环泵分别与所述洗涤塔和所述过滤器连通。
14.对上述技术方案的进一步改进为，所述送水单元设有高压水泵，所述高压水泵通过送水管分别与所述加压水蒸发区、所述蒸汽饱和单元和所述洗涤单元连通。
15.对上述技术方案的进一步改进为，所述加压送料结构设有煤粉送料器和/或煤浆送料器。
16.对上述技术方案的进一步改进为，所述煤粉送料器设有给料流量控制计。
17.对上述技术方案的进一步改进为，所述洗涤单元还设有污泥沉降池，所述污泥沉降池与所述过滤器连接。
18.对上述技术方案的进一步改进为，所述汽包单元包括相互连接的高压汽包和低压汽包，所述高压汽包经所述蒸汽过热区与所述洗涤单元连通。
19.对上述技术方案的进一步改进为，所述汽包单元还设有缓冲汽包，所述缓冲汽包分别与所述高压汽包和所述低压汽包连接；
20.所述高压汽包与所述缓冲汽包之间设有背压式减压阀；
21.所述缓冲汽包与所述低压汽包之间设有稳压减压阀。本实用新型的有益效果如下：
22.本实用新型包括蒸发单元、洗涤单元、蒸汽饱和单元、送水单元和汽包单元，所述送水单元分别与所述蒸发单元、所述洗涤单元和所述蒸汽饱和单元连接；所述蒸发单元设有燃烧区、加压水蒸发区和蒸汽过热区，所述燃烧区连接有燃烧器和点火结构，所述加压水蒸发区与所述送水单元连接、并在连接处设有雾化气输送结构，所述蒸汽过热区分别与所述洗涤单元、所述蒸汽饱和单元和所述汽包单元连接；所述洗涤单元设有洗涤塔和过滤器，所述洗涤塔经所述蒸汽过热区与所述汽包单元连通，所述洗涤塔还与所述送水单元连接，所述过滤器与所述洗涤塔连接；本实用新型结构简单，设计合理，通过设置蒸发单元、洗涤单元和蒸汽饱和单元，含酚煤气水被蒸发和加热得到不含尘的混合气，以作为气化反应所需的反应剂，其酚水中的有机物被氧化分解掉，使煤气化生成的含酚废水被全部无害化消耗掉，有效解决了含酚煤气水后端处理难的问题。
附图说明
23.图1为本技术一些实施例中的结构示意图；
24.图2为本技术一些实施例中结构示意图；
25.图3为本技术一些实施例中的结构示意图；
26.附图标记说明：1.蒸发单元、11.燃烧区、11.燃烧器、112.点火结构、113.雾化气输送结构、114.煤粉送料器、115.煤浆送料器、12.加压水蒸发区、13.蒸汽过热区、131.间接换热器、2.洗涤单元、21.洗涤塔、22.过滤器、23.循环泵、24.污泥沉降池、3.蒸汽饱和单元、4.送水单元、41.高压水泵、5.汽包单元、51.高压汽包、52.低压汽包、53.缓冲汽包、54.背压式减压阀、55.稳压减压阀。
具体实施方式
27.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安
装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.参见图1-图3所示，本技术提供的加压水汽化装置，包括蒸发单元1、洗涤单元2、蒸汽饱和单元3、送水单元4和汽包单元5，所述送水单元4分别与所述蒸发单元1、所述洗涤单元2和所述蒸汽饱和单元3连接；
31.所述蒸发单元1设有燃烧区11、加压水蒸发区12和蒸汽过热区13，所述燃烧区11连接有燃烧器111和点火结构112，所述加压水蒸发区12与所述送水单元4连接、并在连接处设有雾化气输送结构113，所述蒸汽过热区13分别与所述洗涤单元2、所述蒸汽饱和单元3和所述汽包单元5连接；
32.所述洗涤单元2设有洗涤塔21和过滤器22，所述洗涤塔21经所述蒸汽过热区13与所述汽包单元5连通，所述洗涤塔21还与所述送水单元4连接，所述过滤器22与所述洗涤塔21连接。
33.本技术通过设置蒸发单元1，并在蒸发单元1设置燃烧区11、加压水蒸发区12和蒸汽过热区13，含酚水被蒸发成水蒸汽，与来自洗涤单元2的洗涤蒸汽换热，使洗涤蒸汽成为过热蒸汽气体，进入汽包单元5，供下游使用，换热后的水蒸汽成为低温气体，在蒸汽饱和单元3与水接触形成饱和蒸汽后，进入洗涤单元2，进一步洗涤，其中的粉尘随水进入过滤器22，过滤出粉尘，过滤处理后的水继续进入洗涤单元2，循环作为洗涤水使用，当洗涤水不够时，采用送水单元4补充即可，如此循环，实现含酚废水的全部无害化消耗，本实施例结构简单，设计合理，通过蒸发单元1、洗涤单元2、蒸汽饱和单元3、送水单元4和汽包单元5的合理设置，实现了含酚废水的有效处理，解决了含酚废水处理难的问题。
34.具体地，所述燃烧器111设有加压送料结构和第一助燃气输送结构，通过这样的设置，可以将加压送入的煤粉、煤浆，与空气或氧气等助燃气燃烧，产生高温烟气，其结构简单，燃烧效果好。
35.所述点火结构112设有第二助燃气输送结构，其结构简单，便于点火控制。
36.所述蒸汽过热区13设有间接换热器131，所述间接换热器131具有换热面，该换热面设为螺旋盘管状，其结构设计简单，便于通过间接换热器131，进行过热区蒸汽与洗涤塔21洗涤混合气的换热，使洗涤混合气成为过热蒸汽气体供下游使用。
37.所述蒸汽饱和单元3设有文丘里饱和器，通过这样的设置，蒸汽过热区13底端较高温度的水蒸汽混合气通过文丘里饱和器时，与送水单元4加入的水高效接触，蒸汽被水冷却至饱和温度，以便于满足洗涤塔21的洗涤处理温度。
38.所述循环泵23分别与所述洗涤塔21和所述过滤器22连通，通过设置循环泵23，便于循环水的输送。
39.所述送水单元4设有高压水泵41，所述高压水泵41通过送水管分别与所述加压水蒸发区12、所述蒸汽饱和单元3和所述洗涤单元2连通，通过设置高压水泵41，便于进行高压送水，从而使水喷入送入蒸发单元1、洗涤单元2、蒸汽饱和单元3，以实现更好地接触效果。
40.所述加压送料结构设有煤粉送料器114和/或煤浆送料器115，所述煤粉送料器114设有给料流量控制计，通过设置煤粉送料器114和/或煤浆送料器115，可以进行煤粉和/或
煤浆的加压送料，其结构简单，送料方便，当具体采用干煤粉时，可以经给料流量控制计，控制煤粉流量，确保送入的煤料可以在燃烧区11完全燃尽。
41.所述洗涤单元2还设有污泥沉降池24，所述污泥沉降池24与所述过滤器22连接，通过设置污泥沉降池24，便于将过滤器22过滤出的杂质、灰尘等，经减压后送沉降池24沉降分离处理。
42.所述汽包单元5包括相互连接的高压汽包51和低压汽包52，所述高压汽包51经所述蒸汽过热区13与所述洗涤单元2连通。
43.具体地，所述汽包单元5还设有缓冲汽包53，所述缓冲汽包53分别与所述高压汽包51和所述低压汽包52连接；
44.所述高压汽包51与所述缓冲汽包53之间设有背压式减压阀54；
45.所述缓冲汽包53与所述低压汽包52之间设有稳压减压阀55。
46.通过设置高压汽包51、低压汽包52和缓冲汽包53，便于将高压汽包51的蒸汽，输送给高压蒸汽用户，将低压汽包52的低压蒸汽输送给低压蒸汽用户，其中的缓冲汽包53，则用于高压汽包51和低压汽包52之间的压力缓冲，并具体采用背压式减压阀53和稳压减压阀54，进行蒸汽压力调节。
47.下面为本技术的具体实施例
48.实施例1
49.参见图1所述，本实施例所述的加压水汽化装置，包括蒸发单元1、洗涤单元2、蒸汽饱和单元3、送水单元4和汽包单元5；
50.所述送水单元4设有高压水泵41，所述高压水泵41通过送水管分别与所述加压水蒸发区12、所述蒸汽饱和单元3和所述洗涤单元2连通；
51.所述蒸发单元1设有燃烧区11、加压水蒸发区12和蒸汽过热区13，所述燃烧区11连接有燃烧器111和点火烧嘴，具体地，所述燃烧器111与煤粉送料器114、给料流量控制计、燃烧氧气输送管及雾化气输送管连接，所述点火烧嘴与燃气和空气/氧气输送管路连接，所述加压水蒸发区12与所述送水单元4连接、并在连接处设有雾化气输送管路，所述洗涤单元2设有洗涤塔21、过滤器22、循环泵23和污泥沉降池，所述蒸汽过热区13的上端通过间接换热器131与所述洗涤塔21连接，所述蒸汽过热区13的底端与所述文丘里饱和器连接；更具体地，所述间接换热器131具有换热面，该换热面设为螺旋盘管状，换热时，间接换热器131的内外两侧压差很小，因此对换热管的耐压要求较低，换热面具体采用螺旋盘管的形式，来自洗涤塔21的饱和气体由间接换热器131底部进入，与蒸汽过热区13的高温混合气逆流换热，间接换热器131上部出口为过热混合气，过热混合气进入汽包单元5，供下游用户使用。
52.采用本实施例的加压水汽化装置进行含酚水处理时，煤粉被空气或氧气燃烧，产生高温烟气，煤粉在燃烧区11燃尽；高温烟气进入加压水蒸发区12，加压水在雾化气的帮助下，以雾状形态喷入高温烟气气流中，水被蒸发成水蒸汽，烟气被冷却降温，在水蒸发的同时，水中含有的各种有机物也会在高温作用下变成气态，与水蒸汽混合在一起，这时产生了以水蒸汽为主的含有煤燃烧生成的二氧化碳气体以及氮气和有机物蒸汽等的混合气体，并通过控制喷入水量，控制离开加压水蒸发区12的混合气体温度达到中等温度范围，如500～800℃，该中温混合气体进入蒸汽过热区13，此中温混合气体将来自洗涤塔21的饱和水蒸汽混合气间接加热，使洗涤后的混合气体温度升高，其温度高于在当时压力条件下的饱和温
度，称其为过热蒸汽混合气体，供下游使用；中温混合气体经过过热区后温度下降，变为低温混合气体；在蒸汽过热区13，间接换热器131的内外两侧压差很小，因此对换热管的耐压要求较低，换热面采用螺旋盘管的形式，饱和气体由底部进入，与高温混合气逆流换热，上部出口为过热混合气，从而实现更为充分的换热；低温混合气体进入文丘里饱和器：与加入的水高效接触，蒸汽被水进一步冷却至饱和温度，形成饱和蒸汽混合气；含有粉尘的饱和蒸汽混合气进入洗涤塔21中，被循环洗涤水进一步洗涤，气体中粉尘进入水中，根据洗涤情况，向循环洗涤水中加入补充水；离开洗涤除尘塔顶的饱和蒸汽混合气体进入蒸汽过热区13进行换热，被加热后得到过热蒸汽混合气，进入汽包单元5，作为本装置的产品，供下游系统使用。
53.洗涤塔21中析出的粉尘存留在循环洗涤水中，在循环水回路中设置过滤器22，将粉尘从循环水中除去，从过滤器22间接或连续排出高浓度的含尘污泥，该污泥经减压后送沉降池沉降分离。
54.具体地，本装置在一定压力下进行操作，根据下游蒸汽用户的压力和温度需要确定，本装置操作压力可在0.15～10mpa广泛的压力范围内工作，过热蒸汽混合气温度要比饱和温度点高出温度不小于50℃，一般在50～200℃范围。
55.本装置处理的含酚废水可以是煤气化过程生成的含酚煤气水，也可为其它化工、造纸等行业产生的废水。
56.本实施例提供的处理装置，主要适合于纯氧连续固定床气化炉，特别是加压固定床鲁奇气化炉以及液态排渣的如bgl气化炉等。含酚煤气水被蒸发和加热得到不含尘的主体为水蒸汽与二氧化碳混合气，该混合气中的水蒸汽和二氧化碳均可作为气化炉中气化反应所需的反应剂。混合气中所含的来自酚水中的有机物蒸气在进入气化炉的高温反应层中被氧化分解掉，这样可使煤气化生成的含酚废水被全部无害化消耗掉，有效解决含酚废水的处理难题。
57.实施例2
58.参见图2所示，本实施例所述的加压水汽化装置，其与实施例1的区别在于，本实施例中采用水煤浆燃烧，提供高温烟气，具体地，在采用水煤浆时，将煤粉与水一起研磨至细粒度，得到的煤浆经加压泵加压送燃烧器111，煤浆被空气或氧气燃烧，产生高温烟气，煤浆在燃烧区11燃尽，本实施例采用水煤浆，相较于采用煤粉，其燃烧成本更低。
59.将其应用于间歇式操作的水煤气气化炉(如中小化肥工业使用的ugi气化炉等)时，气化炉的鼓风与制气交错进行，在蒸发单元1之后设置汽包单元5，并具体在汽包单元5设置高压汽包51、缓冲汽包53和低压汽包52。在高压汽包51后设置背压式减压阀54维持其上游的高压汽包51压力稳定，缓冲汽包53后设置稳压减压阀55，将蒸汽减压并维持其下游的低压,汽包52的压力。蒸发单元1连续操作，气化炉产生的酚水被蒸发成含有少量二氧化碳和有机物蒸气的水蒸汽混合气，低压蒸汽用户从恒定压力的低压汽包52中按一定流量使用低压蒸汽，此种设置时蒸发单元1的燃料加入量及其蒸汽生产能力将根据所有相关蒸汽用户的平均用气流量来确定，高压汽包51和低压汽包52压力均恒定，缓冲汽包53的压力会在一定范围内波动。在此应用中，气化炉的氧气可用富氧或空气来代替。
60.实施例3
61.参见图3所示，本实施例所述的加压水汽化装置，其与实施例1的区别在于，本实施
例采用煤粉与水煤浆的组合燃烧方式，通过煤粉与水煤浆组合方式，燃烧效果好，通过成本更低。
62.其中蒸发单元1保持连续操作，气化炉产生的酚水被蒸发成含有少量二氧化碳和有机物蒸气的水蒸汽混合气，蒸汽混合气先进入到一个高压汽包51，其后的背压式减压阀54在维持高压汽包51压力时，将高压蒸汽混合气减压后送低压汽包52，各气化炉用户从低压汽包52引出蒸汽送气化炉使用。如此，即使低压汽包52的压力由于气化炉用户的用气流量波动引起的低压汽包52压力在一定范围内变化，但高压汽包51总是处于恒定压力，从而保证加压酚水蒸发器处于相对稳定的工作压力。加压蒸发单元1的燃料加入量及其蒸汽生产能力将根据所有相关蒸汽用户的平均用气流量来确定。
63.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。