煤化工氣化黑水余熱余壓綜合利用的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專(zhuān)利涉及煤化工氣化黑水余熱余壓回收利用的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及煤化工氣化黑水余熱余壓綜合利用的裝置和方法，適用于煤化工德士古、航天爐等氣化黑水處理流程。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，煤化工氣化為了達(dá)到后續(xù)工況的使用條件，采用水進(jìn)行了冷卻和洗滌，氣化過(guò)程不斷產(chǎn)生高壓和富含一定熱量的黑水，傳統(tǒng)的做法，一般進(jìn)行高閃、低閃、真空閃蒸使黑水降溫、降壓，沉淀除去黑水中的煤灰渣后再循環(huán)利用。
[0003]煤化工氣化后工藝通常有激冷流程和廢鍋流程，目前國(guó)內(nèi)運(yùn)行的德士古工藝絕大部分采用激冷流程。采用激冷流程的煤化工氣化黑水，一般通過(guò)高壓、低壓、真空閃蒸處理后，再返回系統(tǒng)循環(huán)使用，但是由于黑水硬度高、堿度高、COD高等原因，運(yùn)行一段時(shí)間后需要外排一部分處理后再回用，而且還需要外補(bǔ)一部分一次水。存在的問(wèn)題是，黑水?dāng)y帶的大量能量得不到回收利用，閥、管道磨損沖刷嚴(yán)重，投資大、運(yùn)行成本高，裝置結(jié)垢堵塞嚴(yán)重以及黑水置換不及時(shí)還會(huì)影響氣化系統(tǒng)長(zhǎng)周期運(yùn)行，由于置換黑水還需要外補(bǔ)大量的一次水，外排黑水處理還有產(chǎn)生額外的費(fèi)用等缺點(diǎn)。
[0004]余熱回收利用既節(jié)約了煤炭消耗量，又滿足了工藝生產(chǎn)需求，是全球公認(rèn)的節(jié)約能源、改善環(huán)境、增強(qiáng)城市基礎(chǔ)設(shè)施功能的重要措施，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，作為循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要技術(shù)手段，受到了世界各國(guó)的高度重視。近年來(lái)我國(guó)相關(guān)的政策法規(guī)，非常支持工業(yè)裝置的余壓、余熱回收利用技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用。但是就氣化裝置黑水余熱余壓綜合利用的研發(fā)與應(yīng)用，目前沒(méi)見(jiàn)有相關(guān)的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供煤化工氣化黑水余熱余壓綜合利用的裝置和方法，針對(duì)氣化裝置產(chǎn)生的廢蒸汽、黑水余熱、余壓等無(wú)法回收解決的能源再次利用、黑水處理系統(tǒng)結(jié)垢、外排污水量大等問(wèn)題，該煤化工氣化黑水余熱余壓綜合利用的裝置和方法，可以實(shí)現(xiàn)氣化裝置二次能源的循環(huán)梯級(jí)利用和煤化工氣化“污水零排放”，使化工項(xiàng)目區(qū)廢棄的能源得到有效的利用，也可解決后續(xù)的低壓黑水系統(tǒng)的結(jié)垢問(wèn)題，特別適合于氣化激冷流程中余熱余壓的綜合利用，具有高效、節(jié)能、操作方便的特點(diǎn)，可把回收的能量用于該氣化裝置所在的生產(chǎn)系統(tǒng)，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種煤化工氣化黑水余熱余壓綜合利用的裝置，包括控制系統(tǒng)，其特征在于，包括均壓箱、調(diào)節(jié)閥、螺桿膨脹機(jī)、齒輪箱、高壓異步發(fā)電機(jī)、閃蒸罐；所述均壓箱通過(guò)調(diào)節(jié)閥與所述螺桿膨脹機(jī)入口相連接，所述螺桿膨脹機(jī)的軸承與齒輪箱耦合相連，所述齒輪箱與高壓異步發(fā)電機(jī)耦合連接；所述螺桿膨脹機(jī)出口通過(guò)管道與閃蒸罐相連。
[0007]所述的控制系統(tǒng)為手動(dòng)控制方式。
[0008]所述的控制系統(tǒng)為自動(dòng)控制方式，具體為PLC控制器。
[0009]所述的控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)手動(dòng)和自動(dòng)相互切換。
[0010]所述的均壓箱通過(guò)調(diào)節(jié)閥連接閃蒸罐，所述均壓箱，起到緩沖、均壓的作用，在所述均壓箱中，來(lái)自氣化爐高壓黑水(氣化爐激冷水)和來(lái)自碳洗塔高壓黑水(碳洗塔洗滌水)均壓膨脹后降壓，均壓箱通過(guò)調(diào)節(jié)閥與螺桿膨脹機(jī)入口相連。
[0011 ] 在螺桿膨脹機(jī)和閃蒸罐之間設(shè)有調(diào)節(jié)閥。
[0012]煤化工氣化黑水余熱余壓綜合利用的方法，具體步驟如下:從氣化爐來(lái)的激冷水和從碳洗塔來(lái)的洗滌水，經(jīng)過(guò)管線和調(diào)節(jié)閥后進(jìn)入均壓箱，以平衡、膨脹來(lái)自氣化爐高壓黑水和來(lái)自碳洗塔高壓黑水的兩股流的壓力和溫度，然后進(jìn)入螺桿膨脹機(jī)的齒間容積后，推動(dòng)轉(zhuǎn)子膨脹做功，螺桿膨脹機(jī)通過(guò)齒輪箱和高壓異步發(fā)電機(jī)耦合相連，拖動(dòng)高壓異步發(fā)電機(jī)發(fā)電，從螺桿膨脹機(jī)出來(lái)的黑水的壓力為常壓、溫度為60°C以下，出螺桿膨脹機(jī)的黑水進(jìn)入閃蒸罐。
[0013]所述的煤化工氣化黑水包括煤化工德士古氣化黑水、航天爐氣化黑水。
[0014]利用黑水的余熱余壓，拖動(dòng)螺桿膨脹機(jī)發(fā)電，這樣出膨脹機(jī)的黑水的壓力和溫度就會(huì)大大降低，可以解決黑水處理系統(tǒng)結(jié)垢和污水外排的問(wèn)題，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)環(huán)保效益。
[0015]本發(fā)明的積極意義在于通過(guò)氣化裝置黑水余熱余壓的綜合利用，實(shí)現(xiàn)了黑水余熱余壓的能量利用和氣化裝置二次能源的循環(huán)梯級(jí)利用，實(shí)現(xiàn)了煤化工氣化“污水零排放”，還能有效解決后續(xù)低壓黑水系統(tǒng)結(jié)垢的問(wèn)題，該發(fā)明具有綜合能量利用效果明顯，可以根據(jù)工藝需要，除掉高壓閃蒸罐、低壓閃蒸罐等設(shè)備的配置，具有投資少、黑水余熱余壓能量回收效果好、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明煤化工氣化黑水余熱余壓綜合利用的裝置的示意圖。
[0017]其中，1-調(diào)節(jié)閥，2-均壓箱，3-螺桿膨脹機(jī)，4-齒輪箱，5-高壓異步發(fā)電機(jī)，6_閃蒸罐。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
一種煤化工氣化黑水余熱余壓綜合利用的裝置，包括控制系統(tǒng)，包括均壓箱2、調(diào)節(jié)閥
1、螺桿膨脹機(jī)3、齒輪箱4、高壓異步發(fā)電機(jī)5、閃蒸罐6 ;所述均壓箱2通過(guò)調(diào)節(jié)閥I與所述螺桿膨脹機(jī)3入口相連接，所述螺桿膨脹機(jī)3的軸承與齒輪箱4耦合相連，所述齒輪箱4與高壓異步發(fā)電機(jī)5耦合連接；所述螺桿膨脹機(jī)3出口通過(guò)管道與閃蒸罐6相連。
[0019]所述的控制系統(tǒng)為手動(dòng)控制方式。
[0020]所述的控制系統(tǒng)為自動(dòng)控制方式，具體為PLC控制器。
[0021]所述的控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)手動(dòng)和自動(dòng)相互切換。
[0022]所述的均壓箱2通過(guò)調(diào)節(jié)閥I連接閃蒸罐6，所述均壓箱，起到緩沖、均壓的作用，在所述均壓箱中，來(lái)自氣化爐高壓黑水(氣化爐激冷水)和來(lái)自碳洗塔高壓黑水(碳洗塔洗滌水)均壓膨脹后降壓，均壓箱通過(guò)調(diào)節(jié)閥I與螺桿膨脹機(jī)入口相連。
[0023]在螺桿膨脹機(jī)3和閃蒸罐6之間設(shè)有調(diào)節(jié)閥I。
[0024]所述的控制系統(tǒng)，其中任一保護(hù)功能塊一旦觸發(fā)故障保護(hù)，都能同時(shí)發(fā)出光報(bào)警，必要時(shí)能自動(dòng)停機(jī)，確保設(shè)備安全。常規(guī)應(yīng)用中包括如:超速保安功能塊、潤(rùn)滑油和冷卻水保護(hù)功能塊、溫度保護(hù)功能塊等。
[0025]采用高壓異步發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，常規(guī)還包括并網(wǎng)系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)。
[0026]并網(wǎng)系統(tǒng)包括:在高壓配電室內(nèi)配備一臺(tái)開(kāi)關(guān)柜與母線連接，從而實(shí)現(xiàn)黑水余熱發(fā)電項(xiàng)目與系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行。開(kāi)關(guān)柜中須配有數(shù)字綜保裝置、有功電能計(jì)量裝置。開(kāi)關(guān)柜中電氣綜?？膳cPLC通訊，將有功信號(hào)輸入PLC系統(tǒng)，作為螺桿動(dòng)力機(jī)有功功率調(diào)節(jié)反饋信號(hào)。開(kāi)關(guān)柜綜保電氣故障總出口信號(hào)(一個(gè)干接點(diǎn)信號(hào))須引入PLC系統(tǒng)，作為電氣及儀表聯(lián)鎖控制信號(hào)。開(kāi)關(guān)柜總開(kāi)關(guān)信號(hào)(一個(gè)干接點(diǎn)信號(hào))須引入PLC系統(tǒng)，作為發(fā)電機(jī)發(fā)電狀態(tài)反饋信號(hào)。
[0027]儀表系統(tǒng):并網(wǎng)前，實(shí)行轉(zhuǎn)速控制程序，以保證發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)安全，轉(zhuǎn)速信號(hào)取自螺桿出軸測(cè)速傳感器作為調(diào)節(jié)參數(shù)，采用PID調(diào)節(jié)模式，控制進(jìn)水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，從而保證螺桿膨脹動(dòng)力發(fā)電機(jī)組按設(shè)定的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行。并網(wǎng)后，電機(jī)轉(zhuǎn)速隨電網(wǎng)頻率波動(dòng)，黑水做功對(duì)機(jī)組的影響表現(xiàn)為功率輸出的大小。在保證氣化爐激冷室液位滿足工藝要求的前提下，采集發(fā)電機(jī)運(yùn)輸出功率輸出反饋?zhàn)鳛檎{(diào)節(jié)參數(shù)，采用PID調(diào)節(jié)模式，控制進(jìn)水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，從而調(diào)節(jié)機(jī)組功率的輸出。
[0028]如圖1所示，氣化裝置的氣化爐激冷水具有高溫高壓的特點(diǎn)，碳洗塔洗滌水也具有高溫高壓的特點(diǎn)，充分利用氣化裝置黑水(氣化爐激冷水、碳洗塔洗滌水或者兩者之一)的余熱余壓能量，從氣化爐來(lái)的激冷水和從碳洗塔來(lái)的洗滌水，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的管線和閥門(mén)后進(jìn)入均壓箱，以平衡、膨脹兩股黑水的壓力和溫度，然后進(jìn)入螺桿膨脹機(jī)的齒間容積后，推動(dòng)轉(zhuǎn)子，膨脹做功，螺桿膨脹機(jī)通過(guò)齒輪箱和高壓異步發(fā)電機(jī)耦合相連，從而實(shí)現(xiàn)氣化黑水余熱余壓的綜合利用來(lái)發(fā)電，從螺桿膨脹機(jī)出來(lái)的黑水的壓力為常壓、溫度為60°C以下，出螺桿膨脹機(jī)的黑水進(jìn)入閃蒸罐。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種煤化工氣化黑水余熱余壓綜合利用的裝置，包括控制系統(tǒng)，其特征在于，包括均壓箱、調(diào)節(jié)閥、螺桿膨脹機(jī)、齒輪箱、高壓異步發(fā)電機(jī)、閃蒸罐；所述均壓箱通過(guò)調(diào)節(jié)閥與所述螺桿膨脹機(jī)入口相連接，所述螺桿膨脹機(jī)的軸承與齒輪箱耦合相連，所述齒輪箱與高壓異步發(fā)電機(jī)耦合連接；所述螺桿膨脹機(jī)出口通過(guò)管道與閃蒸罐相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤化工氣化黑水余熱余壓綜合利用的裝置，其特征在于，所述的控制系統(tǒng)為手動(dòng)控制方式。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤化工氣化黑水余熱余壓綜合利用的裝置，其特征在于，所述的控制系統(tǒng)為自動(dòng)控制方式，具體為PLC控制器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤化工氣化黑水余熱余壓綜合利用的裝置，其特征在于，所述的控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)手動(dòng)和自動(dòng)相互切換。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤化工氣化黑水余熱余壓綜合利用的裝置，其特征在于，所述的均壓箱通過(guò)調(diào)節(jié)閥連接閃蒸罐。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤化工氣化黑水余熱余壓綜合利用的裝置，其特征在于，在螺桿膨脹機(jī)和閃蒸罐之間設(shè)有調(diào)節(jié)閥。7.如權(quán)利要求1所述的煤化工氣化黑水余熱余壓綜合利用的方法，具體步驟如下:從氣化爐來(lái)的激冷水和從碳洗塔來(lái)的洗滌水，經(jīng)過(guò)管線和調(diào)節(jié)閥后進(jìn)入均壓箱，以平衡、膨脹來(lái)自氣化爐高壓黑水和來(lái)自碳洗塔高壓黑水的兩股流的壓力和溫度，然后進(jìn)入螺桿膨脹機(jī)的齒間容積后，推動(dòng)轉(zhuǎn)子膨脹做功，螺桿膨脹機(jī)通過(guò)齒輪箱和高壓異步發(fā)電機(jī)耦合相連，拖動(dòng)高壓異步發(fā)電機(jī)發(fā)電，從螺桿膨脹機(jī)出來(lái)的黑水的壓力為常壓、溫度為60°C以下，出螺桿膨脹機(jī)的黑水進(jìn)入閃蒸罐。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的煤化工氣化黑水余熱余壓綜合利用的方法，其特征在于，所述的煤化工氣化黑水包括煤化工德士古氣化黑水、航天爐氣化黑水。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及煤化工氣化黑水余熱余壓回收利用的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及煤化工氣化黑水余熱余壓綜合利用的裝置和方法，適用于煤化工德士古、航天爐等氣化黑水處理流程。從氣化爐來(lái)的激冷水和從碳洗塔來(lái)的洗滌水，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的管線和閥門(mén)后進(jìn)入均壓箱，以平衡、膨脹兩股黑水的壓力和溫度，然后進(jìn)入螺桿膨脹機(jī)的齒間容積后，推動(dòng)轉(zhuǎn)子，膨脹做功，螺桿膨脹機(jī)通過(guò)齒輪箱和高壓異步發(fā)電機(jī)耦合相連，從而實(shí)現(xiàn)氣化黑水余壓的綜合利用，具有高效、節(jié)能、操作方便的特點(diǎn)，可把回收的能量用于該氣化裝置所在的生產(chǎn)系統(tǒng)，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【IPC分類(lèi)】C02F1/06, F03C2/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105060376
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510479252
【發(fā)明人】姜自臣, 張書(shū)濤, 李先亮
【申請(qǐng)人】久泰能源內(nèi)蒙古有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年8月3日