一种渣水直接冷却系统的制作方法

1.本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种渣水直接冷却系统。


背景技术：

2.煤加压气化是一种清洁、高效的洁净煤利用技术，在近年来得到快速的发展和越来越广泛的应用。渣水处理技术是煤加压气化中不可缺少的技术环节，可分为渣水冷却和渣水分离两个工序，其中渣水冷却是将高温高压的渣水通过一系列工艺流程，降温降压后回系统循环使用并回收部分热量的工艺技术。
3.目前煤化工行业常用的渣水冷却工艺技术主要是多级闪蒸工艺技术。多级闪蒸工艺就是通过多次降压闪蒸，将渣水降温的工艺技术。但是由于渣水降压闪蒸会发生相变，同时产生大量的汽体，造成介质体积急剧膨胀，闪蒸汽流速很快且夹带灰尘严重，从而将造成的后果有以下三点：一是对闪蒸罐的冲刷磨蚀严重，造成设备的损坏；二是闪蒸汽夹带灰渣严重，不能很好地汽固分离；三是闪蒸汽夹带的灰渣严重堵塞下游的管道和闪蒸汽冷凝器，影响设备正常运行。更严重的后果是：黑水阀冲刷磨蚀严重，寿命很短；闪蒸罐内件和罐体磨损严重，需要定期检修维护；冷凝器堵塞严重，闪蒸汽流动不畅；真空闪蒸罐内无法达到要求的操作压力，相应无法达到设计的降温效果。因此，目前市场上缺少一种能够解决现有技术中因渣水闪蒸和相变造成的严重后果的渣水直接冷却系统。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种渣水直接冷却系统，通过一级冷却器和二级冷却器使得渣水在直接冷却的过程中压力不变，渣水没有闪蒸和相变，且渣水流速低，设备将不会受到严重的冲刷和磨蚀。
5.本发明实施例提供了一种渣水直接冷却系统，其特征在于，包括：
6.一级冷却器，其管程上设有使渣水进入的进液口和供渣水排出的出液口，其壳程上设有使液态水进入的进水口和供蒸汽排出的蒸汽出口，用于对渣水进行一级冷却并对壳程介质进行加热以产生蒸汽；
7.二级冷却器，其与所述一级冷却器连接，并位于所述一级冷却器的下游，用于对经所述一级冷却器冷却后的渣水进行二级冷却，经二级冷却后所述渣水的温度降至渣水在常压下的汽化温度以下；
8.气液分离器，其与所述二级冷却器连接，并位于所述二级冷却器的下游，所述气液分离器与所述二级冷却器之间的管路上设有减压阀,渣水经减压阀后无闪蒸相变，所述气液分离器上设有出气口和排液口，用于分离液态渣水和从渣水中解吸出的不凝气。
9.在一些实施例中，所述一级冷却器采用锅炉水作为冷却介质；所述二级冷却器采用循环水作为冷却介质或所述二级冷却器采用空气冷却器。
10.在一些实施例中，所述一级冷却器和所述二级冷却器的管箱和换热管内均设置有在线动态除垢装置。
11.在一些实施例中，所述一级冷却器为管壳式换热器，所述渣水进入所述管壳式换热器的管程，所述锅炉水进入所述管壳式换热器的壳程。
12.在一些实施例中，所述二级冷却器为管壳式换热器，所述渣水进入所述管壳式换热器的管程，所述循环水进入所述管壳式换热器的壳程。
13.在一些实施例中，所述一级冷却器的蒸汽出口排出的蒸汽压力为0.5兆帕。
14.在一些实施例中所述一级冷却器和所述二级冷却器用于将渣水冷却至60摄氏度至80摄氏度。
15.在一些实施例中，所述减压阀用于将所述渣水的压力由初始压力减压至0.3兆帕。
16.与现有技术相比，本发明实施例的有益效果在于：本发明通过一级冷却器和二级冷却器对渣水共进行两级冷却，在两级冷却的过程中渣水的压力基本不变，渣水的温度最终降至常压下渣水汽化温度以下，通过在二级冷却器和气液分离器之间设置的减压阀，使得渣水经减压阀减压后保持液态无闪蒸相变，再进入气液分离器内进行气液分离，以解决现有技术中渣水经多级闪蒸发生相变产生大量水汽，并导致飞灰夹带以及对设备冲刷磨蚀的情况。因此，该渣水直接冷却系统能够增加系统的运行寿命，且其工艺流程简单、耗费成本低且运行维护费也低。另外，一级冷却器和二级冷却器的管箱和换热管内均设置有在线动态除垢装置，可以避免管箱和换热管内壁的结垢和堵塞，保证了换热效果。
附图说明
17.在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。
18.图1为本发明实施例渣水直接冷却系统的结构示意图。
19.图中的附图标记所表示的构件：
20.1-一级冷却器；11-进液口；12-出液口；13-进水口；14-蒸汽出口；2-二级冷却器；3-气液分离器；31-出气口；32-排液口；4-减压阀；5-截止阀。
具体实施方式
21.为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本发明的实施例作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
22.本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
23.在本发明中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件
与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
24.本发明使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本发明所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
25.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
26.本发明实施例提供了一种渣水直接冷却系统，如图1所示，该渣水直接冷却系统包括一级冷却器1、二级冷却器2以及气液分离器3。一级冷却器1管程上设有使渣水进入的进液口11和供渣水排出的出液口12，用于对渣水进行一级冷却，一级冷却器1的壳程上设有使液态水进入的进水口13和供蒸汽排出的蒸汽出口14，用于对渣水进行一级冷却并对壳程介质进行加热以产生蒸汽。也就是，由气化炉、旋风分离器和洗涤塔引出的高温高压的渣水，由上述进液口11进入一级冷却器1内进行冷却，其中，一级冷却器1冷却后可副产具有低压蒸汽，其他回收设备可与一级冷却器1连接，以对上述蒸汽进行回收利用。二级冷却器2与一级冷却器1连接，并位于一级冷却器1的下游，以对经一级冷却器1初步冷却后的渣水进行二级冷却，经二级冷却后所述渣水的温度降至渣水在常压下的汽化温度以下，也就是，上述汽化温度指的是渣水在常压的情况下的汽化温度。经一级冷却器1和二级冷却器2冷却后的渣水的压力不变，上述渣水不会因闪蒸发生相变，且渣水通过上述冷却方式冷却时流速较低，可以有效地避免对设备造成冲刷磨蚀。气液分离器3与二级冷却器2连接，并位于二级冷却器2的下游，气液分离器3与二级冷却器2之间的管路上设有减压阀4,渣水经减压阀4后无闪蒸相变，上述减压阀4能够对之前仅进行冷却而没有降压的渣水进行集中降压，气液分离器3上设有出气口31和排液口32，用于分离液态渣水和从渣水中解吸出的不凝气。上述渣水直接冷却系统所涉及的设备数量较少，且工艺流程简单。
27.本发明通过一级冷却器1和二级冷却器2对渣水共进行两级冷却，在两级冷却的过程中给渣水的压力基本不变，通过在二级冷却器2和气液分离器3之间设置的减压阀4，使得渣水经减压阀4减压后再进入气液分离器3内进行气液分离，以解决现有技术中渣水经多级闪蒸发生相变，并由此产生飞灰夹带以及对设备冲刷磨蚀的情况。因此，该渣水直接冷却系统能够增加系统的运行寿命，且其工艺流程简单、所涉及的设备数量较少，使得耗费成本低且运行维护费也低。
28.在一些实施例中，一级冷却器1采用锅炉水作为冷却介质，并可以生产一定量的蒸汽以进行热量回收，一级冷却器1为水冷却器。二级冷却器2采用循环水作为冷却介质或二级冷却器2采用空气冷却器，也就是，二级冷却器2为水冷却器或空气冷却器，其中，采用空气冷却器还能够节约大量的冷却水，具有节能节水等优点。
29.在一些实施例中，一级冷却器1和二级冷却器2的管箱和换热管内均设置有在线动态除垢装置(图中未示出)。由于渣水中灰渣含量约为3％至5％，其中钙离子和镁离子的含量很高，很容易在冷却器的管箱内壁结垢，从而降低换热效率，甚至堵塞冷却器，因此，采用在线动态除垢装置能够阻止污垢的形成或在污垢刚刚形成，还呈松软状态时即将其除去，
防止换热器管箱内壁和换热管内壁结垢，并保持原设计的换热效率，从而维持设备的长周期稳定运行。
30.在一些实施例中，如图1所示，进水口13的上游和蒸汽出口14的下游均设有截止阀5，以在需要维护或检修时，将一级冷却器1与其他设备的连接截断。
31.在一些实施例中，一级冷却器1为管壳式换热器，渣水进入管壳式换热器的管程，锅炉水进入管壳式换热器的壳程。例如，进入一级冷却器1的管程的渣水的温度为230摄氏度，其壳程内的锅炉水温度为120摄氏度，经上述锅炉水对渣水冷却后可使渣水的温度降低至180摄氏度，从而达到一级冷却目的，以能达到良好的降温效果。
32.在一些实施例中，二级冷却器2为管壳式换热器，渣水进入管壳式换热器的管程，循环水进入管壳式换热器的壳程。例如，进入二级冷却器2的管程的渣水的温度为180摄氏度，其壳程内循环水的进口温度为32摄氏度，出口温度为42摄氏度，通过上述循环水对180摄氏度的渣水进行降温并使其降低至80摄氏度，从而达到二级冷却器2的冷却目的，以能达到良好的降温效果。
33.在一些实施例中，一级冷却器1的蒸汽出口14排出的蒸汽压力为0.5兆帕，并对上述蒸汽进行回收利用。
34.在一些实施例中，一级冷却器1和二级冷却器2用于将渣水冷却至60摄氏度至80摄氏度。也就是，经一级冷却器1和二级冷却器2共两次冷却后渣水的温度要降低至60摄氏度至80摄氏度之间，从而达到有效地冷却渣水的目的。可以理解的是，一级冷却器1可以用于将温度为210摄氏度至230摄氏度之间的渣水冷却至170摄氏度至180摄氏度，一级冷却器1所能冷却渣水的温度范围不限，本技术对此不做具体限定，但经二级冷却器2冷却后的渣水的温度需在60摄氏度至80摄氏度之间。
35.在一些实施例中，渣水直接冷却系统还包括与气液分离器3的排液口32相连通的沉降槽，经气液分离器3分离后的液体由排液口32排出，并排向沉降槽进行絮凝沉降。
36.在一些实施例中，减压阀4用于使渣水的压力由初始压力减压至0.3兆帕，上述初始压力为渣水经减压阀4减压前的压力值，本技术对此不做出具体限定，能够将渣水的压力降低至0.3兆帕即可。
37.此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本发明的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本技术的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。
38.以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本发明。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本发明的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的
等同形式的全部范围来确定。
39.以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。