一种混合工质循环系统的疏水回收装置及方法

本发明属于发电设备领域，特别涉及一种混合工质循环系统的疏水回收装置及方法。

背景技术：

能源长时间内维持着以煤炭为主，其他能源形式为辅供给方式；粗放型的煤炭利用方式，会导致能量利用效率较低，而且释放的co2、sox、nox、ag、as及大量灰尘等造成严重的环境污染，不符合长期能源安全的基本要求，发展清洁高效的煤炭利用方式成为中国能源转型的首要任务。

超临界水煤气化技发电技术利用超临界水作为反应介质，可以实现煤的热分解、气化和分离净化等过程在同一容积中进行，煤炭完全气化后产生超临界水、二氧化碳和氢气混合工质。煤炭中硫、氮及重金属元素以沉渣方式集中排除，且可以作为资源加以利用，从源头上杜绝了各种污染物的产生与排放。煤炭气化反应后将氢气分离获得超临界水蒸汽和二氧化碳混合工质，进行热功转化发电。

超临界水煤气化发电的混合工质循环系统运行过程中会产生大量疏水，这些温度较高的水往往直接排掉，造成热量及水资源大量浪费。若这些疏水能够被高效回收利用，可有效节省生产成本，提高经济效益。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种混合工质循环系统的疏水回收装置及方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明能够实现超临界水煤气化发电的混合工质中疏水的循环利用及热量回收，可降低生产过程中耗能。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种混合工质循环系统的疏水回收装置，包括：高压回热器、中压回热器、低压回热器、凝汽器和闪蒸罐；

所述高压回热器设置有热流体进口、热流体出口、冷流体进口和冷流体出口；所述高压回热器的热流体进口用于与超临界水煤气化发电汽轮机的高压抽汽出口相连通；

所述中压回热器设置有第一热流体进口、热流体出口、冷流体进口和冷流体出口；所述中压回热器的第一热流体进口用于与超临界水煤气化发电汽轮机的中压抽汽出口相连通，所述中压回热器的冷流体出口与所述高压回热器的冷流体进口相连通；

所述低压回热器设置有第一热流体进口、热流体出口、冷流体进口和冷流体出口；所述低压回热器的第一热流体进口用于与超临界水煤气化发电汽轮机的低压抽汽出口相连通，所述低压回热器的冷流体出口与所述中压回热器的冷流体进口相连通；

所述凝汽器设置有第一进口和出口；所述凝汽器的第一进口用于与超临界水煤气化发电汽轮机的出口相连通；

所述闪蒸罐设置有进口、气体出口和液体出口；所述闪蒸罐的进口与所述凝汽器的出口相连通，所述闪蒸罐的出口与所述低压回热器的冷流体进口相连通。

本发明的进一步改进在于，所述高压回热器的冷流体出口用于与超临界水气化炉相连通。

本发明的进一步改进在于，所述中压回热器、低压回热器分别还设置有第二热流体进口，所述凝汽器还设置有第二进口；

所述高压回热器的热流体出口与所述中压回热器的第二热流体进口相连通，所述中压回热器的热流体出口与所述低压回热器的第二热流体进口相连通，所述低压回热器的热流体出口与所述凝汽器的第二进口相连通。

本发明的进一步改进在于，所述闪蒸罐的出口与所述低压回热器的冷流体进口相连通具体为所述闪蒸罐的出口通过凝结水泵与所述低压回热器的冷流体进口相连通。

本发明的进一步改进在于，还包括：风机和储存罐；

所述风机的进口与所述闪蒸罐的气体出口相连通，所述风机的出口与所述储存罐的进口相连通。

本发明的进一步改进在于，在风机和储存罐之间沿气体流动方向依次设置有干燥罐和压缩机。

本发明的进一步改进在于，所述压缩机为离心压缩机。

本发明的一种混合工质循环系统的疏水回收方法，基于本发明上述的装置，包括以下步骤：

将超临界水煤气化发电汽轮机排出的混合工质在凝汽器内进行冷却，实现气液的第一次分离，获得气液两相混合工质；

将所述气液两相混合工质输送至闪蒸罐中进行二次分离，获得液态水和不凝性co2气体，不凝性co2气体从闪蒸罐的气体出口输出，液态水从闪蒸罐的液体出口输出依次流经低压回热器、中压回热器、高压回热器；其中，高压回热器的热源来自超临界水煤气化发电汽轮机高压级抽汽，中压回热器的热源来自超临界水煤气化发电汽轮机的中压级抽汽，低压回热器的热源来自超临界水煤气化发电汽轮机的低压级抽汽。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的混合工质循环系统的疏水回收装置中，利用高压力高温度的疏水加热温度较低的凝结水，可实现疏水热量回收利用；另外，针对汽轮机排汽中的不凝性co2气体，采用凝汽器初步分离、闪蒸罐二次分离方法，能够分离出疏水中的不凝性co2气体，并重新送入回热器中，能够实现疏水的循环利用，可降低系统运行过程中的能耗。

本发明中，进一步采用和风机三次抽吸分离的方法，能够彻底分离出疏水中的不凝性co2气体。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的一种混合工质循环系统的疏水回收装置的结构示意图；

图1中，101、汽轮机；102、高压回热器；103、中压回热器；104、低压回热器；105、凝汽器；106、凝结水泵；107、闪蒸罐；108、风机；109、干燥罐；110、压缩机；111、储存罐。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例一种混合工质循环系统的疏水回收装置，包括：汽轮机101、高压回热器102、中压回热器103、低压回热器104、凝汽器105、凝结水泵106、闪蒸罐107、风机108、干燥罐109、压缩机110和储存罐111；其中，汽轮机101的高压抽汽出口与高压回热器102热流体进口连接，汽轮机101的中压抽汽出口与中压回热器103热流体进口连接，汽轮机101的低压抽汽出口与低压回热器104热流体进口连接，汽轮机101出口与凝汽器105进口连接，凝汽器105出口与闪蒸罐107进口连接，闪蒸罐107底部液体出口与凝结水泵106进口连接，凝结水泵106出口与低压回热器104冷流体进口连接，低压回热器104冷流体出口与中压回热器103冷流体进口连接，中压回热器103冷流体出口与高压回热器102冷流体进口连接，高压回热器102冷流体出口与超临界水气化炉连接。高压回热器102热流体出口与中压回热器103连接，中压回热器103热流体出口与低压回热器104连接，低压回热器104出口与凝汽器105连接。闪蒸罐107顶部气体出口与风机108进口连接，风机108出口与干燥罐109进口连接，干燥罐109出口与压缩机110进口连接，压缩机110出口与储存罐111连接。

本发明实施例的混合工质循环系统的疏水回收装置中，利用高压力高温度的疏水加热温度较低的凝结水，可实现疏水热量回收利用；另外，针对汽轮机排汽中的不凝性co2气体，采用凝汽器初步分离，闪蒸罐二次分离和风机三次抽吸分离的方法，能够彻底分离出疏水中的不凝性co2气体，并重新送入回热器中，能够实现疏水的循环利用，可降低系统运行过程中的能耗

本发明实施例的一种混合工质循环系统疏水回收方法，具体包括以下步骤：

首先将混合工质循环系统的汽轮机排出的水蒸汽(体积分数：82％～95％)和不凝性co2气体(体积分数：5％～18％)的混合物在凝汽器内进行一次分离，然后在闪蒸罐中二次分离出液态水和不凝性co2气体。闪蒸罐内部液体水从底部出口流出，再经过凝结水泵增压后，陆续流经低压回热器、中压回热器、高压回热器。高压回热器热源来自汽轮机高压级抽汽，抽取的混合工质在高压回热器换热后，换热后的高压水蒸汽凝结产生高压疏水，高压疏水及不凝性co2气体再进入中压回热器中继续放热，中压回热器另一股热源来自汽轮机中压级抽汽，换热后的中压水蒸汽凝结产生中压疏水，中压疏水及不凝性co2气体再进入低压回热器中继续放热，低压回热器的另一股热源来自汽轮机低压级抽汽，两股换热后的热源从低压回热器出口流出后，进入凝汽器内降温，最后进入闪蒸罐中气液分离，不凝性co2气体从闪蒸罐顶部排出，再被风机输送至干燥罐内除去水分，干燥的气体被压缩增压，最后进入储存罐中储存。

本发明中，针对混合工质循环系统疏水温度较高(压力：1mpa～8mpa，温度：150℃～270℃)且含有大量不凝性co2气体(体积分数：5％～18％)的特点，将汽轮机单级抽汽加热给水技术方案改进为高(压力：5mpa～8mpa)、中(压力：1mpa～5mpa)、低压(压力：0.04mpa～1mpa)三级抽汽，在回热器中梯级回收疏水余热，疏水温度最终降低至30℃～39℃，增加了余热回收率；另一方面，改进了不凝性co2气体分离方法，采用凝汽器(压力：4.9kpa～5.63kpa)、闪蒸罐(压力：3.17kpa～4.9kpa)两重分离方法将气液两相完全分离，利用压缩机和风机将不凝性co2气体抽离系统，可有效去除疏水中的85％～90％不凝性气体，保证疏水能够被循环利用。

本发明公开了一种混合工质循环系统疏水回收装置及方法，该装置与超临界水煤气化发电汽轮机连接，包括汽轮机、高压回热器、中压回热器、低压回热器、凝汽器、凝结水泵、闪蒸罐、气体抽吸储存装置。气体抽吸储存装置包括风机、干燥罐、压缩机、储存罐。本发明利用高压力高温度的疏水加热温度较低的凝结水，实现疏水热量回收利用。针对混合工质中的不凝性co2气体，采用凝汽器初步分离、闪蒸罐二次分离和风机三次抽吸分离的方法，彻底分离出疏水中的不凝性co2气体，实现疏水的循环利用，降低了系统运行过程中的能耗。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。