[发明专利]一种煤气化黑水闪蒸气喷淋换热系统及方法

说明书

一种煤气化黑水闪蒸气喷淋换热系统及方法，属于煤气化工业领域，包括高效凝汽器及无填料喷淋换热装置，高效凝汽器包括管路及雾化组件，雾化组件设置在所述管路上；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，塔体上开设于进气口，进气口与所述管路一端连接，进气口、传质管及喷淋层自下而上依次设置。实现了闪蒸气的热量回收，避免了系统结垢，同时整个喷淋换热系统结构较小，降低了空间占有率，且整个系统能够达到长周期安全运行。

技术领域

本发明属于煤气化工业领域，具体涉及一种煤气化黑水闪蒸气喷淋换热系统及方法。

背景技术

煤气化系统采用合成气激冷流程时，必然产生大量的含固废水——气化黑水。通常气化黑水采用多级闪蒸的方式脱除废水中溶解的酸性气体，同时用灰水与闪蒸气换热，回收黑水闪蒸过程中的废热。

气化黑水在闪蒸系统中通过多级减压闪蒸，将黑水的温度从220-240℃降到70-90℃，并释放出溶解在黑水里的大部分气体。之后黑水送往澄清池进行除渣和循环再利用；闪蒸释放出来的酸性气体经过冷却后送往硫回收装置或焚烧炉。而闪蒸过程闪蒸气的热量回收方法有间接换热流程和直接换热流程，传统的水煤浆加压气化的闪蒸气热量回收流程为间接换热流程。但由于灰水硬度较高，间接换热时，闪蒸气与灰水换热器在换热时会出现结垢等现象，导致换热效率下降，严重时因换热器堵塞无法回收闪蒸气的热量，导致酸性气中水蒸汽量过大，无法并入硫回收装置，部分企业通过火炬管线排放，从而影响气化炉的长周期运行，并严重影响装置运行安全和环境。

现有技术中，如专利号为201811607283.0的中国实用新型专利公开了一种煤气化黑水热量回收方法及装置，装置包括：减压管、减压角阀、第一闪蒸罐、增湿塔、第二闪蒸冷却器、高温循环水泵、第一闪蒸冷却器、第一气液分离罐、火炬和沉降槽；实现了在第一闪蒸罐得到的第一不凝气和水蒸汽直接进入到增湿塔，在增湿塔内同已加热过一次的低温低压循环水，进行逆流换热，汽/水逆流直接接触，提高传热效率。采用直接换热和间接换热组合的形式共同实现工艺目标，减少了复杂热水塔的数量。

然而，现有技术的一种煤气化黑水热量回收方法及装置间接换热上加入了直接换热，两种形式的共同组合实现工艺目标，采用增湿塔进行气相/液相直接换热，但是，采用增湿塔存在以下不足：（1）增湿塔再用多层塔盘，板式塔结构复杂，投资大，占地面积大，改造不方便。（2）采用多层板式塔的传质效率高，闪蒸气中所携带的H₂、H₂S、CO、CO₂、NH₃等气体，又被塔顶的灰水吸收，送回合成气激冷过程。导致有害气体无法排出系统，增加系统内设备的腐蚀可能。（3）在直接换热的增湿塔内，由于液相中盐含量较高，钙镁及其它金属离子含量也较高，在运行过程中，气相与液相换热，温度不断增加，液相不断处于蒸发、冷凝的传质过程中，易结垢的金属离子，如钙、镁、铝等物质非常容易在塔盘的传质通道、降液管、受液盘等结垢，导致塔盘压差不断增加，从而使增湿塔的液位波动大，酸性气带水严重，严重时甚至发生液泛，造成被迫停车现象，影响企业安稳长运行，降低企业经济效益。

发明内容

有鉴于此，针对以上不足，本发明提供了一种煤气化黑水闪蒸气喷淋换热系统及方法，实现了闪蒸气的热量回收，由于喷淋层内没有塔盘、填料等易结垢的元件，从根本上避免了塔内结垢的可能，实现整体系统长周期安全运行。同时整个喷淋换热系统结构简单，塔内允许空塔气速高，降低了塔径，有利于老企业技术改造。

一种煤气化黑水闪蒸气喷淋换热系统，包括:高效凝汽器、无填料喷淋换热装置；