本發(fā)明涉及煤氣化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種真空閃蒸冷卻裝置。

背景技術(shù)：

煤氣化技術(shù)是制取合成氣最重要的生產(chǎn)技術(shù)，干煤或者濕煤經(jīng)過(guò)氣化爐燃燒后，灰渣經(jīng)激冷和洗滌除去粗渣，含有細(xì)灰的黑水經(jīng)二級(jí)或三級(jí)閃蒸回收熱量，得到灰水，作為氣化洗滌液循環(huán)利用。通常而言，黑水一般是指從氣化爐、洗滌塔兩部分底部直接排出的含有大量氣化殘?zhí)嫉乃?；而灰水一般是指黑水?jīng)真空閃蒸技術(shù)處理并沉淀澄清去渣后獲得的水。

煤氣化技術(shù)領(lǐng)域中使用的真空閃蒸技術(shù)通常需要一個(gè)真空閃蒸罐和一個(gè)真空閃蒸冷凝器，真空閃蒸罐的作用是提供流體(黑水)迅速汽化和汽液分離的空間；真空閃蒸冷凝器用于使進(jìn)入的氣相進(jìn)行冷卻，并將冷卻后的液相(灰水)送入灰水槽，氣相通過(guò)真空泵排至大氣。由于從真空閃蒸罐出來(lái)并進(jìn)入真空閃蒸冷凝器的氣體中含有細(xì)灰，系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)導(dǎo)致真空閃蒸冷凝器堵塞，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

公開(kāi)號(hào)為cn101306899a的中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種應(yīng)用于分級(jí)氣化爐的灰水處理工藝，包括以下步驟：分級(jí)氣化爐和合成氣洗滌塔排出的黑水分別經(jīng)過(guò)各自管道減壓后進(jìn)入高壓閃蒸罐，高壓閃蒸罐內(nèi)高閃閃蒸出來(lái)的液相經(jīng)減壓閥進(jìn)入真空閃蒸罐進(jìn)行二級(jí)閃蒸，真空閃蒸罐閃蒸出來(lái)的液相靠重力作用進(jìn)入較真空閃蒸罐位置相對(duì)低的沉降槽沉降，高壓閃蒸罐高閃閃蒸出來(lái)的氣相進(jìn)入高閃罐頂分離器進(jìn)行氣液分離，分離出來(lái)的氣相一部分進(jìn)入除氧器，和灰水直接接觸換熱，另一部分蒸汽經(jīng)壓力調(diào)節(jié)閥進(jìn)入蒸汽緩沖罐。該技術(shù)方案裝置仍然并行采用閃蒸罐和分離器(冷凝器)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備數(shù)量多，占地面積大。

公開(kāi)號(hào)為cn204689811u的中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種用于煤氣化的初步水處理系統(tǒng)，包括中壓閃蒸罐、低壓閃蒸罐、真空閃蒸罐、真空閃蒸分離罐、中壓閃蒸分離罐和除氧器。所述中壓閃蒸罐底部液體出口與低壓閃蒸罐上部入口相連，所述低壓閃蒸罐底部液體出口與真空閃蒸罐上部入口相連，低壓閃蒸罐頂端氣體出口與除氧器入口相連，所述真空閃蒸罐氣體出口通過(guò)真空閃蒸冷卻器與真空閃蒸分離罐中上部入口相連；所述中壓閃蒸罐頂部出口通過(guò)灰水加熱器、中壓閃蒸冷卻器與中壓閃蒸分離罐入口相連，中壓閃蒸分離罐底部出口與除氧器相連。該水處理系統(tǒng)包含設(shè)備數(shù)量多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，閃蒸罐和閃蒸冷卻器分離，維護(hù)不便。

因此，本領(lǐng)域中需要對(duì)現(xiàn)有的閃蒸系統(tǒng)作出改進(jìn)，以避免黑水和灰水中的灰分對(duì)設(shè)備尤其是真空閃蒸冷凝器產(chǎn)生不利影響；同時(shí)，期望能夠進(jìn)一步簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和流程，降低設(shè)備數(shù)量和占地面積。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種真空閃蒸冷卻裝置，用以解決現(xiàn)有煤氣化技術(shù)排水中的灰分對(duì)真空閃蒸冷凝器產(chǎn)生不利影響的問(wèn)題，同時(shí)能夠進(jìn)一步簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和流程，降低設(shè)備數(shù)量和占地面積。另外，所述真空閃蒸冷卻裝置具有故障率低和成本低的優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及一種真空閃蒸冷卻裝置，所述真空閃蒸冷卻裝置包括：外殼、水冷裝置和內(nèi)部構(gòu)件，其中，

所述外殼的內(nèi)部限定為容納腔，用于提供水的閃蒸空間；外殼頂部中心設(shè)有水冷裝置接口，用于與水冷裝置連接；外殼頂部在所述水冷裝置接口的周?chē)O(shè)有閃蒸冷卻氣出口；外殼側(cè)壁中部設(shè)有黑水進(jìn)口；外殼底部設(shè)有閃蒸液出口，

所述水冷裝置包括外封頭、內(nèi)封頭以及外封頭和內(nèi)封頭之間的水冷管；所述水冷裝置豎直安裝在外殼頂部的水冷裝置接口上，使得水冷裝置的外封頭以及水冷管的上部位于所述外殼外部，內(nèi)封頭以及水冷管的下部位于所述外殼內(nèi)部；所述水冷管的上部設(shè)有冷卻水入口和冷卻水出口，

所述內(nèi)部構(gòu)件包括導(dǎo)流筒、折流板和防沖蝕擋板；所述導(dǎo)流筒設(shè)在外殼內(nèi)部，將水冷管的下部和內(nèi)封頭罩在其中，導(dǎo)流筒下部開(kāi)口，導(dǎo)流筒上部連接外殼頂部，使得閃蒸冷卻氣出口連接到導(dǎo)流筒內(nèi)部；所述折流板分別上下且水平設(shè)置在導(dǎo)流筒的筒壁和水冷管的管壁之間，且相鄰的折流板左右錯(cuò)開(kāi)設(shè)置；所述防沖蝕擋板為“人”字形擋板，防沖蝕擋板頂端正對(duì)黑水進(jìn)口，防沖蝕擋板底部遮蓋導(dǎo)流筒。

通過(guò)導(dǎo)流筒和折流板的上述設(shè)置，使得進(jìn)入導(dǎo)流筒中的閃蒸后氣相沿導(dǎo)流筒和折流板限定的路徑折疊上升，充分與水冷管進(jìn)行換熱；經(jīng)水冷管換熱冷卻后的氣相經(jīng)閃蒸冷卻氣出口送至真空泵，液相由于重力作用落至裝置底部，經(jīng)閃蒸液出口排出裝置外。另外，通過(guò)“人”字形防沖蝕擋板的上述設(shè)置，對(duì)進(jìn)入裝置的黑水起到導(dǎo)流的作用，避免進(jìn)入真空閃蒸冷卻裝置的黑水直接沖刷導(dǎo)流筒，延長(zhǎng)系統(tǒng)壽命和維護(hù)周期。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述外殼、導(dǎo)流筒與水冷裝置均為圓筒形。可選的，所述外殼與導(dǎo)流筒的中心軸線(xiàn)重合；進(jìn)一步地，所述外殼、導(dǎo)流筒與水冷裝置的中心軸線(xiàn)均重合。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述水冷裝置通過(guò)法蘭安裝在水冷裝置接口上，所述水冷裝置的內(nèi)封頭底部設(shè)有排凈口。所述排凈口用于水冷管內(nèi)雜質(zhì)的排除和水冷管的維護(hù)。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述水冷管為多根，根據(jù)所述水冷管內(nèi)冷卻水的不同流向，分為上行水冷管和下行水冷管。冷卻水從冷卻水入口進(jìn)入水冷裝置，經(jīng)過(guò)所述上行水冷管和下行水冷管的多次折返，由冷卻水出口流出水冷裝置。通過(guò)這樣的設(shè)置可以進(jìn)一步增加換熱面積。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述閃蒸冷卻氣出口數(shù)量為2個(gè)或以上，且以所述外殼頂部中心點(diǎn)為中心等距平均分布。通過(guò)這樣的設(shè)置可以根據(jù)實(shí)際情況需要打開(kāi)或關(guān)閉若干閃蒸冷卻氣出口以滿(mǎn)足冷卻氣流出壓力值，同時(shí)能夠兼顧外殼內(nèi)壓力平衡。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述黑水進(jìn)口位于所述外殼的中部，且黑水進(jìn)口數(shù)量為2個(gè)或以上，并以所述外殼軸心為中心等距平均分布；所述閃蒸液出口數(shù)量為2個(gè)或以上，且設(shè)置在所述外殼的不同高度。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，所述外殼上設(shè)置有人孔，可供檢修人員進(jìn)入到裝置內(nèi)部檢修。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，所述外殼內(nèi)部的運(yùn)行壓力和運(yùn)行溫度根據(jù)所述閃蒸冷卻氣出口連接的真空泵運(yùn)行時(shí)的入口壓力和溫度來(lái)確定。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述導(dǎo)流筒的中心軸線(xiàn)與所述外殼的中心軸線(xiàn)重合，所述導(dǎo)流筒焊接在所述外殼內(nèi)的頂壁上。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，在所述導(dǎo)流筒與所述外殼內(nèi)壁之間焊接有多根角鐵，用于支撐所述導(dǎo)流筒。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，在所述導(dǎo)流筒內(nèi)設(shè)置有多個(gè)折流板，所有水冷管均垂直穿過(guò)所述折流板，且所有折流板均等距離設(shè)置。

本發(fā)明的真空閃蒸冷卻裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)：

通過(guò)將冷卻裝置集成在閃蒸裝置內(nèi)部，本發(fā)明的真空閃蒸冷卻裝置運(yùn)行流程簡(jiǎn)化，設(shè)備數(shù)量建設(shè)少，占地面積減小。同時(shí)，相對(duì)于傳統(tǒng)的真空閃蒸罐加真空閃蒸冷凝器來(lái)說(shuō)，本發(fā)明真空閃蒸冷卻器減少一臺(tái)設(shè)備，降低故障率，且便于集中維護(hù)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的真空閃蒸冷卻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中采用真空閃蒸罐和真空閃蒸冷凝器的黑水處理流程。

圖3為采用本發(fā)明的真空閃蒸冷卻裝置的黑水處理流程。

其中附圖標(biāo)記為：

真空閃蒸冷卻裝置100，外殼1，黑水進(jìn)口11，閃蒸液出口12，閃蒸冷卻氣出口13，水冷裝置2，外封頭20，冷卻水入口201，冷卻水出口202，內(nèi)封頭21，排凈口211，水冷管22，防沖蝕擋板23，導(dǎo)流筒24，折流板25。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施方式并結(jié)合附圖來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)效果。應(yīng)理解，以下實(shí)施方式用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，在一個(gè)具體實(shí)施方案中，所述真空閃蒸冷卻裝置100包括外殼1、水冷裝置2和內(nèi)部構(gòu)件；外殼1的內(nèi)部限定為用于提供水的閃蒸空間的容納腔，外殼1頂部中心設(shè)有水冷裝置接口，外殼1頂部在水冷裝置接口的周?chē)O(shè)有6個(gè)閃蒸冷卻氣出口13，以外殼1頂部中心點(diǎn)為中心等距平均分布；外殼1側(cè)壁中部設(shè)有黑水進(jìn)口11；外殼1底部設(shè)有兩個(gè)閃蒸液出口12，且兩個(gè)閃蒸液出口12中的一個(gè)設(shè)置在靠近內(nèi)封頭21的外殼下部，另一個(gè)設(shè)置在外殼底部。

水冷裝置2包括外封頭20、內(nèi)封頭21以及兩者之間的水冷管22；水冷裝置2通過(guò)法蘭豎直安裝在外殼1頂部的水冷裝置接口上，外封頭20以及水冷管22的上部位于外殼1之上，內(nèi)封頭21以及水冷管22的下部位于外殼1內(nèi)部；水冷管22的上部設(shè)有冷卻水入口201和冷卻水出口202。內(nèi)封頭21底部設(shè)有排凈口211。

內(nèi)部構(gòu)件包括導(dǎo)流筒24、折流板25和防沖蝕擋板23；導(dǎo)流筒24設(shè)在外殼1和水冷裝置2之間并將水冷管22的下部和內(nèi)封頭21罩在其中，導(dǎo)流筒24下部開(kāi)口，導(dǎo)流筒24上部焊接在外殼1內(nèi)的頂壁上，閃蒸冷卻氣出口13連接到導(dǎo)流筒24內(nèi)部；5塊折流板25分別上下且水平設(shè)置在導(dǎo)流筒24的筒壁和水冷管22的管壁之間，相鄰的折流板25左右錯(cuò)開(kāi)設(shè)置，所有水冷管22均垂直穿過(guò)所有折流板25，且所有折流板25均等距離設(shè)置；在黑水進(jìn)口11和導(dǎo)流筒24之間設(shè)有“人”字形防沖蝕擋板23，頂端正對(duì)黑水進(jìn)口11，起到分流作用，防沖蝕擋板23底部遮蓋導(dǎo)流筒24，避免進(jìn)入裝置的黑水直接噴射到導(dǎo)流筒24上。

其中，外殼1、導(dǎo)流筒24均為圓筒形且同中心軸線(xiàn)設(shè)置，如此利于減小設(shè)備體積且生產(chǎn)加工方便。另外，外殼1的中心軸線(xiàn)與導(dǎo)流筒24的中心軸線(xiàn)重合，從而使真空閃蒸冷卻裝置100結(jié)構(gòu)更加緊湊。水冷管22為12根，分為6根上行水冷管和6根下行水冷管。冷卻水從冷卻水入口201進(jìn)入水冷裝置2，依次分別經(jīng)過(guò)所有上行水冷管和下行水冷管并多次折返，由冷卻水出口202流出水冷裝置2。

在一個(gè)實(shí)施方案中，外殼1上設(shè)置有人孔(未示出)，以供檢修人員進(jìn)入到裝置1內(nèi)部檢修。另外，在導(dǎo)流筒24與外殼1內(nèi)壁之間焊接有多根角鐵(未示出)，用于支撐所述導(dǎo)流筒24，加強(qiáng)裝置強(qiáng)度。其中，外殼1內(nèi)部的運(yùn)行壓力和運(yùn)行溫度根據(jù)所述閃蒸冷卻氣出口13連接的真空泵(未示出)運(yùn)行時(shí)的入口壓力和溫度來(lái)確定。

由此，來(lái)自高壓閃蒸罐或低壓閃蒸罐的黑水通過(guò)黑水進(jìn)口11進(jìn)入外殼1內(nèi)進(jìn)行閃蒸，閃蒸后的黑水由于重力原因落入外殼1內(nèi)底部，通過(guò)閃蒸液出口12排出外殼1；閃蒸汽從導(dǎo)流筒24底部進(jìn)入導(dǎo)流筒24內(nèi)部，與水冷管22接觸換熱，冷凝水由于重力原因落入外殼1內(nèi)底部，與閃蒸后的黑水匯合，通過(guò)閃蒸液出口12排出外殼1。從閃蒸冷卻氣出口13分離出的氣相送至真空泵。

參見(jiàn)圖2，顯示了現(xiàn)有技術(shù)中采用真空閃蒸罐和真空閃蒸冷凝器的黑水處理流程。氣化爐和洗滌塔的黑水經(jīng)過(guò)高壓閃蒸罐、低壓閃蒸罐后進(jìn)入真空閃蒸罐，從真空閃蒸罐排出的液相送入沉降槽，氣相還需進(jìn)入真空閃蒸冷凝器進(jìn)行冷卻，冷卻后的液相送入灰水槽，氣相通過(guò)真空泵排至大氣。使用本發(fā)明的真空閃蒸冷卻裝置后的流程如圖3所示：氣化爐和洗滌塔的黑水經(jīng)過(guò)高壓閃蒸罐、低壓閃蒸罐后進(jìn)入所述真空閃蒸冷卻裝置進(jìn)行閃蒸冷卻，從所述真空閃蒸冷卻裝置排出的液相直接進(jìn)入沉降槽，氣相通過(guò)真空泵排至大氣。

本發(fā)明只用一臺(tái)設(shè)備即可完成傳統(tǒng)真空閃蒸罐加真空閃蒸冷凝器兩臺(tái)設(shè)備的功能，避免了傳統(tǒng)工藝中真空閃蒸冷凝器易堵塞的問(wèn)題，由于減少一臺(tái)，因此可以在很大程度上減小設(shè)備占地面積和土建投資。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的真空閃蒸冷卻裝置，通過(guò)對(duì)來(lái)自高壓閃蒸罐或低壓閃蒸罐的黑水進(jìn)行閃蒸的同時(shí)進(jìn)行降溫，使傳統(tǒng)的真空閃蒸流程簡(jiǎn)化，減少設(shè)備占地面積，降低土建成本和設(shè)備故障率，延長(zhǎng)裝置的連續(xù)使用周期。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說(shuō)明及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。