用于在氣化設(shè)備中利用直接冷卻進(jìn)行碳黑水卸壓的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于卸壓碳黑水的裝置，所述碳黑水在固體但是也在液體燃料的氣流式氣化時以剩余急冷水出現(xiàn)，其中在溫度達(dá)到1900°C和壓力達(dá)到1MPa (10bar)時實(shí)現(xiàn)氣化，并且其中碳黑水具有相同的壓力和達(dá)到260°C的溫度。
【背景技術(shù)】
[0002]在具有不同的碳化程度的煤炭的氣流式氣化時產(chǎn)生的熱的原始?xì)怏w和在此出現(xiàn)的液體熔渣在急冷腔室中通過注入過量急冷水驟然冷卻。熔渣凝結(jié)并且通過順序排出從急冷器堆中析出。原始?xì)怏w根據(jù)壓力和出現(xiàn)的溫度水蒸氣飽和地離開急冷腔室。在此產(chǎn)生的多余的剩余急冷水和同時從原始?xì)怏w沖洗器的第一級產(chǎn)生的沖洗水加注液位調(diào)節(jié)地從急冷器中排出并且在第二或者第三級的閃蒸系統(tǒng)(Flashsystem)中卸壓并且在此間接冷卻。如此冷卻的碳黑水在碳黑水處理中滲入凝結(jié)劑，以便在濃縮器(Eindicker) /薄片式凈化器(Lamellenkiarer)中通過沉淀分離出固體，所述固體脫水地從所述過程中排出。濃縮器/凈化器的澄清相(Klarphase)連同來自閃蒸系統(tǒng)的卸壓蒸汽的冷凝劑一起到達(dá)循環(huán)水容器，在那里其中一部分為了避免在工藝用水循環(huán)中的濃縮而從所述系統(tǒng)中排出。所保留的凈化水在工藝用水循環(huán)中引回。該循環(huán)水被加壓并且被補(bǔ)充給急冷水容器，所述急冷水容器用作用于急冷工藝的接收容器。在碳黑水設(shè)備之后循環(huán)水具有40°C至80°C的溫度。為了在原始?xì)怏w中達(dá)到高的蒸汽/氣體比例，力求較高的急冷水溫度進(jìn)而也較高的循環(huán)水溫度。為此，在第一閃蒸級中僅進(jìn)行從0.8MPa至0.3MPa (8bar至3bar)的卸壓。在該壓力時，應(yīng)該利用循環(huán)水冷凝的蒸汽具有足夠的溫度以便加熱所述循環(huán)水。
[0003]在到目前為止的設(shè)計(jì)方案中，像在圖5中示意地示出的那樣，間接通過汽化冷卻和通過冷卻/冷凝低固體含量的蒸汽進(jìn)行載有固體的懸浮物(碳黑水)的冷卻，這有以下優(yōu)點(diǎn)，即大量載有固體的液體不與冷卻表面接觸并且進(jìn)而進(jìn)一步避免弄污。因?yàn)樗稣羝搽S身帶有細(xì)顆粒和碳黑成分，在蒸汽冷凝器(閃蒸冷卻器1、2)中在較長的使用時間之后也出現(xiàn)弄污現(xiàn)象。在蒸汽冷凝中為了改善設(shè)備效率的加熱循環(huán)水在第一閃蒸系統(tǒng)3.1中要求較高的壓力，所述壓力必須相應(yīng)地調(diào)節(jié)。第二閃蒸級3.2在真空中工作，以便達(dá)到溫度下降到70°C至85°C。這里以冷卻水21冷凝蒸汽。具有卸壓閥、調(diào)節(jié)閥、冷卻器和產(chǎn)生真空的兩個閃蒸級造成具有意味著維護(hù)和維修費(fèi)用和配件供應(yīng)的高的機(jī)構(gòu)費(fèi)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的問題是，給出用于卸壓碳黑水的裝置，該技術(shù)方案一方面避免了載有固體的碳黑水伴隨著產(chǎn)生的蒸汽的冷卻而發(fā)生多級壓力降低，另一方面實(shí)現(xiàn)了碳黑水懸浮物的低干擾和無堵塞的運(yùn)輸以及能在必要時進(jìn)行良好的清潔。
[0005]上述問題通過用于卸壓碳黑水的裝置得到解決，其中:
[0006]-所述碳黑水在固體或者液體燃料的氣流式氣化時作為剩余急冷水出現(xiàn)；
[0007]-在氣流式氣化器中提供達(dá)到1900°C的氣化溫度和達(dá)到1MPa的氣化壓力；
[0008]-碳黑水具有所述氣化壓力并且達(dá)到260°C的溫度；
[0009]-布置碳黑水冷卻器(2)，以便將碳黑水冷卻到低于85°C的溫度；并且
[0010]-緊接著碳黑水冷卻器(2)布置用于卸壓碳黑水的閃蒸容器(3)。
[0011]按照本實(shí)用新型，僅在一個機(jī)構(gòu)中以一個步驟進(jìn)行從在入口處在250°C至180°C之間的溫度到要求的低于85°C的碳黑水最終溫度的碳黑水冷卻，其中使用螺旋式熱交換器、螺旋管式熱交換器或者雙管式熱交換器作為所述機(jī)構(gòu)。在此使得載有固體的碳黑水I到該機(jī)構(gòu)的接觸最小化，所述機(jī)構(gòu)必要時得到良好的清潔。
[0012]為了在僅僅一個機(jī)構(gòu)2中并且在一個步驟中實(shí)施全部冷卻，所述用于冷卻的鍋爐給水10達(dá)到低于碳黑水I的期望的出口溫度的溫度，這能夠借助預(yù)冷卻器4、冷卻水冷卻器或者空氣冷卻器實(shí)現(xiàn)。因此，載有固體的碳黑水伴隨著產(chǎn)生的蒸汽的冷卻的二級或者多級壓力降低不是必需的。
[0013]在根據(jù)圖2的一種特別的設(shè)計(jì)方案中，使用預(yù)冷卻的循環(huán)水5用于也借助預(yù)冷卻器4、冷卻水冷卻器或者空氣冷卻器冷卻碳黑水1，其中在一方面待冷卻的碳黑水量和其入口溫度和另一方面循環(huán)水5的可用的、待引回的和待加熱的量之間則存在一定的關(guān)系。
[0014]本實(shí)用新型利用以下作用，即在所述裝置中為了以僅少數(shù)或者總體僅一個通道/管道在積聚區(qū)域中熱交換，提高碳黑水的流速，由此達(dá)到消蝕所述積聚并且進(jìn)而自凈。在按照本實(shí)用新型的裝置中為了借助將所述流在熱交換器面之前分配到僅一個、兩個或者到非常少的通道或者管道上的熱交換，即達(dá)到自凈效果，所述自凈效果基于如下事實(shí)，即在形成堵塞時構(gòu)成提高的流速，所述流速于是引起堵塞的消蝕?？傮w低干擾和無堵塞地完成碳黑水懸浮物I的運(yùn)輸。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的另一種技術(shù)方案，在螺旋管式熱交換器的情況下特別地，能夠在多管道方案中避免具有附帶的堵塞或者沉淀物的碳黑水流(I)的可能的未受控的流量分配，方法是單獨(dú)通過各個獨(dú)自的閃蒸器件(11)調(diào)節(jié)每個螺旋管并且進(jìn)而能夠針對性地在各個管道中控制在沉淀和侵蝕之間要求的速度范圍，其中如此實(shí)現(xiàn)螺旋管的設(shè)計(jì)，即每個螺旋占有相同的長度。附加地，這有以下優(yōu)點(diǎn)，即也能夠考慮冗余，這確保了設(shè)備的需要的可用性。在另一種設(shè)計(jì)方案中，在放棄使用在急冷腔室(13)和熱交換器(2)之間的分配件的情況下，每個螺旋管能夠單獨(dú)地連接在氣化器的急冷腔室上，也就是說在急冷腔室上碳黑水出口(13)的數(shù)量等于螺旋管的數(shù)量。由此從急冷腔室(13)直到閃蒸器(3)存在不具有死區(qū)和分支的直接的路徑。
[0016]在根據(jù)本實(shí)用新型的另一種設(shè)計(jì)方案中，螺旋管結(jié)構(gòu)上如此布置，從而例如像在圖3中示出的那樣通過螺旋管的同心布置，每個螺旋管能夠單獨(dú)地向上地從熱交換器抽出，所述機(jī)構(gòu)以此表現(xiàn)出維修方便。
[0017]在根據(jù)本實(shí)用新型的另一種設(shè)計(jì)方案中，碳黑水冷卻器(2)如此設(shè)計(jì)為螺旋管式熱交換器，從而不僅對于碳黑水(1)，也對于循環(huán)水(5)得出螺旋狀的流動狀況并且進(jìn)而根據(jù)逆流原理實(shí)現(xiàn)熱交換。在循環(huán)水側(cè)(5)上這通過循環(huán)水的特殊的切向流入和流出實(shí)現(xiàn)，在碳黑水側(cè)上這通過管道幾何學(xué)預(yù)先確定。
[0018]在根據(jù)本實(shí)用新型的另一種設(shè)計(jì)方案中，如此實(shí)現(xiàn)碳黑水冷卻器(2)裝配為螺旋管式熱交換器，從而從急冷腔室管接頭(13)直到閃蒸容器(3)的完整的碳黑水路徑(I)始終為下降走向。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型的一種技術(shù)方案，為了清潔或者為了最小化所述附著，由碳酸鹽沉積決定地，在碳黑水冷卻器(2)上布置酸洗回路，以此在在此期間的停機(jī)時能夠清潔熱交換器面。
[0020]根據(jù)本實(shí)用新型的一種技術(shù)方案，所述用于冷卻的鍋爐給水10能夠在卸壓至飽和蒸汽9之后變換用于其他介質(zhì)像例如循環(huán)水的加熱。這意味著碳黑水冷卻2和循環(huán)水加熱14的有利的解耦，以此在同時有效的能量回收時實(shí)現(xiàn)對于碳黑水卸壓過程的高的靈活性和獨(dú)立性。
[0021]根據(jù)本實(shí)用新型的一種技術(shù)方案，在急冷腔室中的加注液位調(diào)節(jié)能夠并非如前所述的通過閃蒸閥(11)實(shí)現(xiàn)，而是通過加注(12)循環(huán)水到急冷腔室中實(shí)現(xiàn)。這有如下優(yōu)點(diǎn)，即碳黑水質(zhì)量流量(I)設(shè)為恒定并且進(jìn)而在碳黑水冷卻器(2)中的流速能夠同樣恒定地設(shè)置成最優(yōu)的運(yùn)行點(diǎn)。
【附圖說明】
[0022]以下作為實(shí)施例以對于理解來說必要的篇幅借助附圖詳細(xì)闡述本實(shí)用新型。在此附圖示出:
[0023]圖1是按照本實(shí)用新型的用于卸壓碳黑水的第