[发明专利]一种煤气化黑水闪蒸气喷淋换热系统及方法

权利要求书

1.一种煤气化黑水闪蒸气喷淋换热系统，其特征在于，包括:高效凝汽器、无填料喷淋换热装置；

所述高效凝汽器包括管路及雾化组件，所述雾化组件设置在所述管路上；其中，所述管路分为气相管、液相管及雾化管，所述气相管用于通入气相，所述液相管用于通入液相，所述雾化管用于输送气相与液相的混合物，所述液相管与所述雾化管连接；所述雾化组件包括环管、连通管及雾化喷头，所述环管套接在所述液相管上，所述环管内壁与所述液相管外壁贴合，所述环管外壁所述气相管一端端口连接，且所述环管与所述气相管相连通，所述环管内壁上开设有若干通孔，所述连通管一端与所述通孔连接，另一端穿过所述气相管延伸至所述气相管管腔内，所述连通管上设置有所述雾化喷头；所述雾化喷头包括第一雾化喷头及第二雾化喷头，所述第一雾化喷头及所述第二雾化喷头设置在所述连通管的一端端口处及所述连通管侧壁处，所述第一雾化喷头的喷头孔径小于第二雾化喷头的喷头孔径，则所述第一雾化喷头喷出的液相小颗粒小于第二雾化喷头喷出的液相小颗粒，第一雾化液相小颗粒用于净化闪蒸气中的碳黑极细的粒子，防止碳黑粒子散落到后面的设备中发生设备结垢现象，第二雾化液相小颗粒用于将闪蒸气冷凝，实现换热；

所述无填料喷淋换热装置包括塔体、喷淋层及若干传质管，所述塔体内没有填料层或填料物，所述塔体上开设于进气口，所述进气口与所述管路一端连接，所述进气口、传质管及喷淋层自下而上依次设置。

2.如权利要求1所述的一种煤气化黑水闪蒸气喷淋换热系统，其特征在于，所述塔体内设置有多层所述喷淋层，每层所述喷淋层包括喷淋管及喷淋嘴，所述喷淋管穿过所述塔体延伸至塔体内，每层所述喷淋层上设置有至少一根所述喷淋管，每根所述喷淋管上设置有至少一个所述喷淋嘴。

3.如权利要求1所述的一种煤气化黑水闪蒸气喷淋换热系统，其特征在于，所述传质管设置有若干层，相邻两层所述传质管之间为顺向排布或错向排布中的一种，且每层传质管布管方向一致。

4.如权利要求1所述的一种煤气化黑水闪蒸气喷淋换热系统，其特征在于，所述无填料喷淋换热装置还包括除沫器，所述除沫器设置在所述喷淋层上方。

5.一种煤气化黑水闪蒸气喷淋换热方法，基于权利要求1-4任意一项所述的一种煤气化黑水闪蒸气喷淋换热系统，其特征在于，包括：

从闪蒸罐产生的第一闪蒸气通过管道输送至高效凝汽器，所述第一闪蒸气进入气相管，所述液相管中的灰水通过所述雾化喷头进行雾化，高度分散的灰水与闪蒸气接触，所述高效凝汽器采用直接换热的方式，对闪蒸气进行第一次换热，同时，高效凝汽器喷头将灰水雾化为微液滴后，能够快速捕集闪蒸气中所夹带的碳黑颗粒物，换热后的闪蒸气及雾化的灰水进入雾化管，并得到第二闪蒸气及第一换热液；

所述第二闪蒸气从所述塔体进气口进入塔体内，经过所述传质管向上方所述喷淋层流动，所述传质管对所述第二闪蒸气快速急冷，所述喷淋层喷淋灰水，灰水从喷淋嘴喷出向下方散落，所述灰水与所述第二闪蒸气逆向运动，互相接触，进行逆流换热，换热完成后，并形成第三闪蒸气，离开塔体，进入下一工段，换热后的灰水落向塔体下端，并形成第二换热液。

6.如权利要求5所述的煤气化黑水闪蒸气喷淋换热方法，其特征在于，第一闪蒸气温度为130℃～200℃，压力为0.3MP a，第二闪蒸气温度为100℃～150℃，压力为0.2MP a，第三闪蒸气温度为70℃～110℃，压力为0.02MP a，高效凝汽器100中的灰水温度为60℃～65℃，第一换热液温度为100℃～150℃，喷淋嘴222喷淋的灰水温度为60℃～65℃，第二换热液温度为70℃～110℃。

7.如权利要求6所述的煤气化黑水闪蒸气喷淋换热方法，其特征在于，高效凝汽器中注入的灰水，流量占系统总灰水流量的15%～40%，且灰水的流量能够灵活调节，高效凝汽器中雾化喷头雾化喷出的灰水的平均粒径在10～300μm，喷淋嘴喷淋的灰水的平均粒径在1000～2500μm。