CN112107875B - 一种闪蒸汽提冷却***及其用于黑水的处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种闪蒸汽提冷却塔，由下至上依次设有闪蒸室、液相停留室、汽提室、换热室及分离室；所述汽提室沿蒸汽流动方向依次设有塔盘段、液相分布器、气相分布器，所述塔盘段内包括有多个塔盘，所述换热室内设有换热器段，所述换热器段内包括有多个换热器。本发明进一步提供一种闪蒸汽提冷却***。本发明还提供一种黑水处理工艺。本发明提供的一种闪蒸汽提冷却***及其用于黑水的处理工艺，设备集成化，流程简化，能耗降低，传热效果提高，改用低温灰水进行冷却，并实现了对低温灰水的分级利用，节省了大量的循环水，并实现渣水的完全回用。

Description

一种闪蒸汽提冷却***及其用于黑水的处理工艺
技术领域
本发明属于化工的技术领域，涉及一种闪蒸汽提冷却***及其用于黑水的处理工艺。
背景技术
原煤气化是我国基于煤多油少的基本国情，实现煤资源综合利用的重要举措。煤气化及煤化工是我国化学工业发展的重要发展发展方向。通常原煤制备成粉煤或水煤浆后之后在汽化炉进行气化，产生的高温气体(主要成分CO、CH4、CO2、H2等)经过激冷、洗涤后产生了大量的黑水。这些黑水大致含有0.01～2％的固体颗粒(主要是煤灰、煤渣和未完全反映的的煤)，温度约为150～250℃，压力1.8～10MpaG。此时的黑水几乎呈饱和状态。一方面，黑水中还溶解和夹带有CO、CO2、CH4、H2S、NH3等气体。这些气体易燃易爆，有毒有害，若不去除，不仅腐蚀设备，还会对整个装置造成危害；另一方面，洗涤塔和汽化炉产生的黑水压力不算低，但由于含有固体颗粒，不能用于对外膨胀做功；第三，黑水温度不算低，可以回收部分热能，但要克服固体颗粒的磨蚀、堵塞、结垢等工程问题，通常代价很大，收益有限。
现有的工程解决方案，如CN110228830A、CN207498194U、CN207627955U、CN207828040U、CN209161731U等都采取简单闪蒸罐进行逐级闪蒸的方法，不仅热量没有回收利用，而且还要消耗大量的、宝贵的水资源(主要用作循环冷却水)进行冷却。
德士古是较早进入我国市场并推广水煤浆气化的外国公司之一。其CN94117093.4公开多级闪蒸技术，通过三级闪蒸***、沉降澄清***、除氧***等子***实现能量回收、工艺水循环再利用。其通过来自气化及合成气洗涤***的黑水经减压阀后，被送入高压闪蒸罐，一部分经闪蒸变成蒸汽进入汽提塔，加热来自除氧***的工艺水，尾气经换热器冷却和高闪分离罐分离后，送硫回收单元，高闪分离罐分离出来的冷凝水送除氧***。高压闪蒸罐底部流出的黑水经低压闪蒸罐、真空闪蒸罐进一步闪蒸后，排出的水被送至黑水沉降澄清***。黑水经过沉降澄清后，变成灰水，一大部分灰水经除氧***除氧、汽提塔加热后，送回到气化及合成气洗涤***，另一部分灰水通过废水冷却器冷却送污水处理厂，用来平衡***中溶解的盐分。低压闪蒸罐出口蒸汽送入除氧***起除氧作用，真空闪蒸罐出口蒸汽经换热器冷却及真闪分离罐分离、真空泵抽引后，排大气。可见该技术设备多且操作复杂，占地多，设备费和建设投资费均较大。一般企业难以承受。
CN109485190A中公开了煤气化产生的黑水的处理方法和煤的气化方法及其***，该技术在在CN94117093.4的基础上，将絮凝处理后的黑水进行沉降，将沉降所得上清液依次进行过滤处理和电渗析处理，其设备数量大大增加，过程更为复杂。
CN105056560A中公开的黑水闪蒸装置主要作用是缓解含固黑水闪蒸过程中对设备的汽、冲刷和磨损。该专利技术对整个渣水处理***的处理效果、节能效果、节水效果基本无实质提升。
CN205948388U中公开一种塔盘式闪蒸一换热一体化设备，包括一塔体,塔体隔板分为下部的蒸发室和上部的热水室，内部设有塔盘，塔盘位于热水室的换热段内。其在黑水的闪蒸、固体分离等方面效果良好。但其也存在明显的缺点：(1)该设备仅仅进行单一的热量回收，且经初步闪蒸后的温度约为150～200℃，回收热能的效果有限；(2)该设备的塔顶气相需要再设置换热器进行冷凝，该换热器通常为ABS型带勾圈的浮头式换热器，结构较复杂，造价较为昂贵。(3)该设备的气相冷凝需要大量的循环水；而煤气化项目通常在西北等水资源紧张的地方，不经济环保。(4)该设备经过冷凝后，需要再设置气液分离罐进行分离，设备复杂，成本增加。(5)该设备的塔盘采用的是单溢流塔盘，在大液相流量时应用效果并不理想，易发生液泛等情况。(6)该设备进行气相换热部分存在气相流速较低的现象，适用于小型的气化装置。
同时，基于上述设备的处理工艺也存在众多缺陷，如CN110228830A、CN207498194U、CN207627955U、CN207828040U、CN209161731U等都是简单闪蒸-分离-冷却-分离过程，其主要设备分别为高压闪蒸罐、高压闪蒸一级换热器、高压闪蒸二级换热器，高压闪蒸气液分离罐；然后是低压闪蒸过程，设备主要有低压闪蒸罐、低压闪蒸冷凝器、除氧器等；低压闪蒸过程：由于前2次闪蒸分离不彻底，故需设置2级真空闪蒸装置。整个渣水处理流程复杂繁复，设备庞大，换热设备多，有效能损失大，设备效能低，占地多，造价大等。
另外，低温(相对的)灰水多采用串联-间壁换热工艺。灰水经过灰水泵先在除氧器与低压闪蒸罐罐顶顶蒸汽进行第一次换热，然后再与高压闪罐罐顶蒸汽在换热器内进行第二次换热，最后通过泵打入高温高压的洗涤塔；这两次换热中的第二次换热由于受到推动力的限制，换热非常不彻底，故后面又串联了一台换热器。此种流程换热效率相对较低。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种闪蒸汽提冷却***及其用于黑水的处理工艺，能够利用该种***处理煤气化过程产生的黑水，降低了处理工艺中的设备使用数量，降低了装置的占地面积，节省了相当数量的冷却水量，并实现渣水的完全回用。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种闪蒸汽提冷却塔，由下至上依次设有闪蒸室、液相停留室、汽提室、换热室及分离室；所述汽提室沿蒸汽流动方向依次设有塔盘段、液相分布器、气相分布器，所述塔盘段内包括有多个塔盘，所述换热室内设有换热器段，所述换热器段内包括有多个换热器。
优选地，所述闪蒸室内由下至上依次设有锥体段、蒸发段，所述锥体段由下至上宽度逐渐变大，所述锥体段的底部设有排渣管，所述锥体段的侧壁上设有黑水出液管，所述蒸发段的侧壁上设有黑水进液口。
更优选地，所述黑水出液管贯穿所述锥体段的侧壁，所述黑水出液管的一端设有黑水出液口，所述黑水出液口深入至锥体段内的垂直轴心线位置，所述黑水出液管的另一端伸出锥体段外且开口向下。
进一步优选地，所述黑水出液口与锥体段顶部之间的垂直距离为锥体段顶部内径的1/3～2/3。
更优选地，所述蒸发段的侧壁上设有黑水出液备用口。
优选地，所述液相停留室内由下至上依次设有液相停留段及气相缩径段，所述气相缩径段由下至上宽度逐渐变小。
更优选地，所述液相停留段的底部设有隔离板。
进一步优选地，所述隔离板为封头。
进一步优选地，所述隔离板上设有排液管，所述排液管伸入闪蒸室且贯穿闪蒸室侧壁形成排液口。
最优选地，所述排液管在闪蒸室内呈若干直管段，相邻所述直管段之间的弯曲角度为120～145°。
更优选地，述液相停留段内设有若干个进液管，所述进液管贯穿液相停留段侧壁形成进液口。
进一步优选地，所述进液管的下端延伸至液相停留段的底部。
更优选地，所述液相停留段侧壁上设有出液口。
更优选地，所述液相停留段内设有气相管，所述气相管垂直设置，所述气相管下端贯穿所述隔离板，所述气相管上端外设有气帽。
更优选地，所述气相缩径段的顶面直径与底面直径之比为0.1～1：1，优选为0.4～0.8：1。
优选地，所述塔盘的设置位置与蒸汽流动方向垂直。
优选地，所述塔盘为板式塔盘，所述塔盘包括有至少2个降液管。
优选地，所述气相分布器内设有第一块丝网除沫器。
优选地，所述液相分布器一端水平贯穿汽提室形成灰水进口。
优选地，所述换热器的设置位置与蒸汽流动方向平行。
优选地，所述换热器段的侧壁上设有冷却灰水进口和冷却灰水出口。
更优选地，所述冷却灰水出口位于冷却灰水进口的上方或下方。
更优选地，所述冷却灰水进口设于所述换热器段的侧壁中部。
更优选地，所述冷却灰水进口设有防冲蚀板。
优选地，所述换热器为螺旋板式或列管式换热器。
更优选地，所述换热器为螺旋板式换热器时，所述换热器段中心设有圆集管，所述圆集管一端经管路与冷却灰水出口相连通。
进一步优选地，所述换热器内冷流体的流道由外而内呈螺旋状，所述换热器内蒸汽流体的流道由下而上在螺旋板间隙中。
进一步优选地，所述换热器内相邻螺旋板之间的间隙为2～28mm。
更优选地，所述换热器为列管式换热器时，所述列管式换热器中换热管管径为19～57mm，换热管管壁厚0.8～3.5mm，管间距为25～65mm，换热管长度为0.5～6m。
进一步优选地，所述换热管的管程流速为3～25m/s。
更优选地，所述换热器为列管式换热器时，所述列管式换热器中换热管壳程的程数为1～4程。
更优选地，述换热器为列管式换热器时，所述列管式换热器中换热管壳程侧设有折流板，所述折流板形状选自单弓型、双弓型、三弓型、圆环形、圆缺型、孔式折流板、螺旋型中一种。
进一步优选地，所述折流板的圆缺率为10～55％；所述折流板的间距为换热器段外径的1/5～3/5。
进一步优选地，所述折流板的壳程流速为1～3.5m。
优选地，所述换热器段内的换热器上下两端分别与换热室内壁之间可拆卸式连接。
优选地，所述换热室内换热器段的上方设有第二块丝网除沫器。
优选地，所述分离室的顶部设有出气口。
本发明第二方面提供一种闪蒸汽提冷却***，包括有第一闪蒸汽提冷却塔、第二闪蒸汽提冷却塔、真空闪蒸罐、灰水槽、沉降槽、冷凝器、真空闪蒸分离罐；
所述第一闪蒸汽提冷却塔、第二闪蒸汽提冷却塔、真空闪蒸罐、灰水槽沿黑水输入方向依次连通，形成黑水通路；所述黑水通路中，所述真空闪蒸罐的罐底经沉降槽与灰水槽相连通，所述真空闪蒸罐的罐顶经冷凝器、真空闪蒸分离罐与灰水槽相连通；
所述灰水槽沿灰水回流方向分别与第一闪蒸汽提冷却塔、第二闪蒸汽提冷却塔相连通，形成灰水回流通路；
所述第一闪蒸汽提冷却塔与第二闪蒸汽提冷却塔沿冷凝水流动方向形成冷凝水回路。
优选地，所述第一闪蒸汽提冷却塔为高压闪蒸汽提冷却塔，所述高压闪蒸汽提冷却塔的压力为＞0.5MPaG且≤2.0MPaG。
优选地，所述第二闪蒸汽提冷却塔为低压闪蒸汽提冷却塔，所述低压闪蒸汽提冷却塔的压力为0.01-0.5MPaG。
优选地，所述第一闪蒸汽提冷却塔与气化炉相连通，用于由气化炉输入黑水。
更优选地，所述气化炉与闪蒸室的蒸发段相连通。
优选地，所述真空闪蒸罐经管路与黑水来捞渣池相连通。
优选地，所述真空闪蒸罐与沉降槽之间的管路上沿黑水输出方向上设有混合器。
优选地，所述冷凝器设于所述真空闪蒸罐的罐顶。
优选地，所述真空闪蒸分离罐外接有闪蒸真空泵。
优选地，所述灰水槽与第一闪蒸汽提冷却塔之间的管路上沿灰水输出方向依次设有灰水泵单元、空冷器，所述灰水泵单元还经管路与第二闪蒸汽提冷却塔相连通。
更优选地，所述灰水泵单元选自单一灰水泵或成双灰水泵中的一种。
进一步优选地，所述灰水泵单元为单一灰水泵时，所述单一灰水泵上设有流量调节阀。
进一步优选地，所述灰水泵单元为成双灰水泵时，所述成双灰水泵分别为高压灰水泵和低压灰水泵，所述高压灰水泵设于灰水槽与第一闪蒸汽提冷却塔之间的管路上，所述低压灰水泵设于灰水槽与第二闪蒸汽提冷却塔之间的管路上。
更优选地，所述灰水槽分别与第一闪蒸汽提冷却塔、第二闪蒸汽提冷却塔的换热室中换热器段相连通。
优选地，所述第一闪蒸汽提冷却塔分别与变换工段、合成气洗涤塔相连通，用于由变换工段输入冷凝水，并向合成气洗涤塔输出循环后的冷凝水。
更优选地，所述第一闪蒸汽提冷却塔的汽提室与所述变换工段相连通，所述第一闪蒸汽提冷却塔的液相停留室与所述合成气洗涤塔相连通，所述液相停留室与所述合成气洗涤塔之间的管路上设有洗涤塔给料泵，所述洗涤塔给料泵的出口与所述合成气洗涤塔相连通，所述洗涤塔给料泵的进口与第一闪蒸汽提冷却塔的液相停留室的出液口相连通。
优选地，所述第一闪蒸汽提冷却塔经换热室的冷却灰水出口与第二闪蒸汽提冷却塔中汽提室的灰水进口相连通，用于将换热室内流过换热器段的冷凝水输入第二闪蒸汽提冷却塔，所述第二闪蒸汽提冷却塔经液相停留室的出液口与第一闪蒸汽提冷却塔中换热室相连通，用于将输入第二闪蒸汽提冷却塔的冷凝水回流第一闪蒸汽提冷却塔的换热室的换热器段。
更优选地，所述第二闪蒸汽提冷却塔的液相停留室的出液口与第一闪蒸汽提冷却塔中换热室之间的管路上设有闪蒸汽提冷却塔给料泵。
更优选地，所述第二闪蒸汽提冷却塔的冷却灰水进口和冷却灰水出口外接有循环冷却水形成冷却回路。
优选地，所述第一闪蒸汽提冷却塔、第二闪蒸汽提冷却塔分别沿尾气输出方向与硫磺回收装置相连通。
本发明第三方面提供上述闪蒸汽提冷却塔和/或上述闪蒸汽提冷却***在黑水处理中的用途。
本发明第四方面提供一种黑水处理工艺，采用上述闪蒸汽提冷却***，包括以下步骤：
1)将黑水输入第一闪蒸汽提冷却塔的闪蒸室，将灰水输入第一闪蒸汽提冷却塔的汽提室，所述黑水在闪蒸室闪蒸后形成第一蒸汽，所述第一蒸汽向上流动通过液相停留室进入汽提室与灰水混合后，在换热室换热后冷却，获得第一尾气送至硫磺回收装置进行硫回收；
2)将闪蒸后黑水渣水由第一闪蒸汽提冷却塔的闪蒸室输入第二闪蒸汽提冷却塔的闪蒸室，将灰水输入第二闪蒸汽提冷却塔的气提室，所述黑水在闪蒸室闪蒸后形成第二蒸汽，所述第二蒸汽向上流动通过液相停留室进入汽提室与灰水混合后，在换热室换热后冷却，获得第二尾气送至硫磺回收装置进行硫回收；
3)将闪蒸后黑水渣水由第二闪蒸汽提冷却塔的闪蒸室输入真空闪蒸罐进行闪蒸，形成的闪蒸气体和第一闪蒸残余物，所述闪蒸气体经冷凝器冷凝后，输入真空闪蒸分离罐进行分离后获得不凝气和第二闪蒸残余物，所述不凝气排空，所述第一闪蒸残余物和第二闪蒸残余物经沉降槽后流入灰水槽形成灰水，所述灰水分别回流第一闪蒸汽提冷却塔和第二闪蒸汽提冷却塔。
优选地，步骤1)、2)或3)中，所述灰水的流速为1.2～3.5m/s。
优选地，步骤1)中，所述黑水由气化炉激冷室输入。
优选地，步骤1)中，所述灰水由合成气洗涤塔和灰水槽输入。
优选地，步骤1)中，所述黑水和灰水输入第一闪蒸汽提冷却塔前要减压。
优选地，步骤1)中，所述第一闪蒸汽提冷却塔的闪蒸条件为：闪蒸温度为126～168℃；闪蒸压力为0.50-2.0MPaG。
优选地，步骤1)中，所述换热室换热温度为80～125℃。
优选地，步骤1)中，所述冷却温度为≤60℃。
优选地，步骤2)中，所述灰水由灰水槽输入。
优选地，步骤2)中，所述黑水输入第二闪蒸汽提冷却塔前要减压。
优选地，步骤2)中，所述第二闪蒸汽提冷却塔的闪蒸条件为：闪蒸温度为80～125℃；闪蒸压力为0-0.6MPaG。
优选地，步骤2)中，所述换热室换热温度为80～125℃。
优选地，步骤2)中，所述冷却温度为≤60℃。
优选地，步骤3)中，所述黑水输入真空闪蒸罐前要减压。
优选地，步骤3)中，所述真空闪蒸罐的闪蒸条件为：闪蒸温度为80～85℃；闪蒸压力为-0.10～-0.01MPaG。
优选地，步骤3)中，所述冷凝器的冷凝温度为55～85℃。
优选地，步骤3)中，所述沉降槽投放有高分子絮凝剂，所述高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺类絮凝剂。
优选地，步骤3)中，所述灰水槽投放有分散剂，所述分散剂选自磺酸盐系、萘系、腐殖酸系、木质素系、聚烯烃系、丙烯酸系及其复配中的一种。
更优选地，所述分散剂为磺酸-羧酸类分散剂。
优选地，步骤3)中，所述灰水槽中的灰水温度为55-85℃。
优选地，步骤3)中，所述灰水经空冷器冷却后回流第一闪蒸汽提冷却塔，所述空冷器的冷却温度为45-50℃。
优选地，步骤3)中，所述空冷器的使用条件选择以下的一项或多项，优选为3～5项：
A)热流体出口温度与空气逬口温度之差＞15℃；
B)热流体出口温度＞50～60℃，其允许波动范围＞3～5℃；
C)空气的设计进口温度＜38℃；
D)有效对数平均温差≥40℃；
E)管内热流体的传热膜系数＜2300W/(m2·t)；
F)热流体的凝固点＜0℃；
G)管侧热流体的允许压降＞100kPa,设计压强≥l00kPa。
如上所述，本发明提供的一种闪蒸汽提冷却***及其用于黑水的处理工艺，形成高压闪蒸汽提冷却塔和低压闪蒸汽提冷却塔的结构型式，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的一种闪蒸汽提冷却***及其用于黑水的处理工艺，其中，使用新型闪蒸汽提冷却塔后，操作范围增大，适用于更大规模的气化装置，其简化整个黑水处理流程，相对传统工艺流程，减少了2台换热器、2台闪蒸分离罐的占地，降低了处理工艺中的设备使用数量，降低了装置的占地面积，降低了渣水处理流程的操作费用。
(2)本发明提供的一种闪蒸汽提冷却***及其用于黑水的处理工艺，形成了2级冷流体内循环和套级利用，设备集成化，流程简化，能耗降低，节省了大量的循环水，并实现渣水的完全回用。
(3)本发明提供的一种闪蒸汽提冷却***及其用于黑水的处理工艺，最大限度的利用的降温之后灰水。让其先和高压闪蒸汽提塔冷却塔的高温闪蒸汽换热，然后进入低压闪蒸汽提塔冷却塔进行二次换热；大大的节省了能量。
(4)本发明提供的一种闪蒸汽提冷却***及其用于黑水的处理工艺，高压闪蒸汽提塔冷却塔不再需要循环水进行冷却，而改用低温灰水进行冷却，节约了循环水的用量；这在西北水资源稀缺的西北等地区，具有特别重要的意义。而且较干净的灰水通过空冷器进行进一步的降温，节约了能源；北方冬季温度较低时，可通过该空冷器的旁路将其切出，以进一步节省操作费用。
(5)本发明提供的一种闪蒸汽提冷却***及其用于黑水的处理工艺，使用新型闪蒸汽提冷却塔的传热效果比传热换热装置提升至少25％。
(6)本发明提供的一种闪蒸汽提冷却***及其用于黑水的处理工艺，将传统的外置结构复杂、造价高昂的外置换热器集成在闪蒸汽提冷却塔内部，并应用了结构简单、传热效率高、适用于含固液体的螺旋板换热器。其内置换热器可以视工艺需要进行分段；例如厂内有低温液体需要升温的，可再次送至汽提冷却塔。应用了低温灰水在高压闪蒸段进行冷却换热；而不是传统工艺中的循环水，并实现了对低温灰水的分级利用。
附图说明
图1显示为本发明中的闪蒸汽提冷却塔的结构示意图。
图2显示为本发明中的闪蒸汽提冷却***的结构示意图。
附图标记
1 闪蒸室
11 锥体段
111 排渣管
112 黑水出液管
113 黑水出液口
12 蒸发段
121 黑水进液口
122 黑水出液备用口
2 液相停留室
21 液相停留段
211 隔离板
212 排液管
213 排液口
214 直管段
215 进液管
216 进液口
217 出液口
218 气相管
219 气帽
22 气相缩径段
3 汽提室
31 塔盘段
311 塔盘
312 降液管
32 液相分布器
321 灰水进口
33 气相分布器
331 第一块丝网除沫器
4 换热室
41 换热器段
411 换热器
412 冷却灰水进口
413 冷却灰水出口
414 第二块丝网除沫器
5 分离室
51 出气口
S1 第一闪蒸汽提冷却塔
S2 第二闪蒸汽提冷却塔
S3 真空闪蒸罐
S4 灰水槽
S5 沉降槽
S6 冷凝器
S7 真空闪蒸分离罐
S8 气化炉
S9 黑水来捞渣池
S10 混合器
S11 闪蒸真空泵
S12 高压灰水泵
S13 空冷器
S14 低压灰水泵
S15 变换工段
S16 合成气洗涤塔
S17 洗涤塔给料泵
S18 闪蒸汽提冷却塔给料泵
S19 硫磺回收装置
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置；所有压力值和范围都是指相对压力。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以***其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以***其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明第一方面提供一种闪蒸汽提冷却塔，如图1所示，由下至上依次设有闪蒸室1、液相停留室2、汽提室3、换热室4及分离室5；所述汽提室3沿蒸汽流动方向依次设有塔盘段31、液相分布器32、气相分布器33，所述塔盘段31内包括有多个塔盘311，所述换热室4内设有换热器段41，所述换热器段41内包括有多个换热器411。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却塔中，如图1所示，所述闪蒸室1内由下至上依次设有锥体段11、蒸发段12，所述锥体段11由下至上宽度逐渐变大，所述锥体段11的底部设有排渣管111，所述锥体段11的侧壁上设有黑水出液管112，所述蒸发段12的侧壁上设有黑水进液口121。
在一个优选的实施例中，如图1所示，所述黑水出液管112贯穿所述锥体段11的侧壁，所述黑水出液管112的一端设有黑水出液口113，所述黑水出液口113深入至锥体段11内的垂直轴心线位置，所述黑水出液管112的另一端伸出锥体段11外且开口向下。
在进一步优选的实施例中，如图1所示，所述黑水出液口113与锥体段11顶部之间的垂直距离为锥体段11顶部内径的1/3～2/3。
在一个优选的实施例中，如图1所示，所述蒸发段12的侧壁上设有黑水出液备用口122。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却塔中，如图1所示，所述液相停留室2内由下至上依次设有液相停留段21及气相缩径段22，所述气相缩径段22由下至上宽度逐渐变小。
在一个优选的实施例中，如图1所示，所述液相停留段21的底部设有隔离板211。所述隔离板211用于隔离闪蒸室1与液相停留室2。
在进一步优选的实施例中，如图1所示，所述隔离板211为封头。具体来说，所述封头为向下凸起的封头，所述封头的形状为半球形或椭圆形。所述封头可以视操作情况取消。
在进一步优选的实施例中，如图1所示，所述隔离板211上设有排液管212，所述排液管212伸入闪蒸室1且贯穿闪蒸室1侧壁形成排液口213。所述排液管212用于排出液相停留室2中的污液。
更进一步地，如图1所示，所述排液管212在闪蒸室1内呈若干直管段214，相邻所述直管段214之间的弯曲角度为120～145°。所述直管段214的弯曲角度可以防止排液管212堵塞。相邻所述直管段214之间呈圆弧状，不能存在棱角从而堵塞排液管212。
在一个优选的实施例中，如图1所示，所述液相停留段21内设有若干个进液管215，所述进液管215贯穿液相停留段21侧壁形成进液口216。
在进一步优选的实施例中，如图1所示，所述进液管215的下端延伸至液相停留段21的底部。具体来说，所述进液管215的下端延伸至隔离板211的切线处。用于形成液封，防止串气。
在一个优选的实施例中，如图1所示，所述液相停留段21侧壁上设有出液口217。所述出液口217用于将黑水通过洗涤塔给料泵S17输送去合成气洗涤塔S16。
在一个优选的实施例中，如图1所示，所述液相停留段21内设有气相管218，所述气相管218垂直设置，所述气相管218下端贯穿所述隔离板211，所述气相管218上端外设有气帽219。
在进一步优选的实施例中，如图1所示，所述气帽219为标准半封头，所述气帽219的形状选自锥形、方形、圆形中的一种。
在一个优选的实施例中，如图1所示，所述气相缩径段22的顶面直径与底面直径之比为0.1～1：1，优选为0.4～0.8：1。所述气相缩径段22使气相流速提高，改善气、液相换热、传质的效果。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却塔中，如图1所示，所述塔盘311的设置位置与蒸汽流动方向垂直。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却塔中，如图1所示，所述塔盘311为板式塔盘，所述塔盘311包括有至少2个降液管312。
在一个优选的实施例中，所述板式塔盘为双溢流板式塔盘。所述双溢流板式塔盘具有更好的换热性能和操作弹性范围，同时减少了液泛的发生。
在进一步优选的实施例中，所述双溢流板式塔盘为双溢流固阀塔盘。所述塔盘311的材质为316L，直径φ为2800mm，板厚为4mm，板间距为600mm，开孔率为13％，鼓泡区面积为47.7％。
在一个优选的实施例中，所述降液管312的顶部宽度为600mm，底部宽度为475mm，降液管312底缝隙为70mm，出口堰高为70mm，堰长为2750mm。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却塔中，如图1所示，所述液相分布器32为常规使用的液相分布器，即喷淋器。
在一个优选的实施例中，所述液相分布器32的型式包括且不限于弯管式、缺口式、多孔排管式、多空盘管式、分布盘式、槽式分布器。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却塔中，如图1所示，所述气相分布器33为常规使用的气相分布器。在一个优选的实施例中，所述气相分布器33为丝网式分布器或叶片式分布器。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却塔中，如图1所示，所述气相分布器33内设有第一块丝网除沫器331。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却塔中，如图1所示，所述液相分布器32一端水平贯穿汽提室3形成灰水进口321。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却塔中，如图1所示，所述换热器411的设置位置与蒸汽流动方向平行。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却塔中，如图1所示，所述换热器段41的侧壁上设有冷却灰水进口412和冷却灰水出口413。
在一个优选的实施例中，所述冷却灰水出口413位于冷却灰水进口412的上方或下方。
在一个优选的实施例中，所述冷却灰水进口412设于所述换热器段41的侧壁中部。
在一个优选的实施例中，所述冷却灰水进口412设有防冲蚀板。具体来说，所述防冲蚀板为常规使用的防冲板，优选为防冲蚀单板或防冲蚀环板。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却塔中，如图1所示，所述换热器411为螺旋板式或列管式换热器，优选为螺旋板式换热器。
所述螺旋板式或列管式换热器结构简单、造价低廉，能够取代现有造价昂贵、结构复杂的带勾圈的浮头式换热器。
所述换热器411的换热面积足够大，壁厚足够薄，且冷却介质流速比原来ABS型换热器更大，传热系数可提高1.25～2.5倍。
所述螺旋板式换热器上的螺旋板和所述列管式换热器上的列管视换热量及其需要而定。
在一个优选的实施例中，所述换热器411为螺旋板式换热器时，所述换热器段41中心设有圆集管，所述圆集管一端经管路与冷却灰水出口413相连通。所述换热器段41可视情况，采用多段串联。
进一步地，所述换热器411内冷流体的流道由外而内呈螺旋状，所述换热器411内蒸汽流体的流道由下而上在螺旋板间隙中。所述冷流体与蒸汽流体的流动方向相互垂直。
进一步地，所述换热器411内相邻螺旋板之间的间隙为2～28mm，优选为6～18mm。
进一步地，所述换热器411内螺旋板的材质为不锈钢。
在一个优选的实施例中，所述换热器411为列管式换热器时，所述列管式换热器中换热管管径为19～57mm，换热管管壁厚0.8～3.5mm，管间距为25～65mm，换热管长度为0.5～6m。
进一步地，所述换热管的排列方式选自正三角形、转角三角形、正方形、转角正方形中一种。
进一步地，所述换热管的材质为碳钢或不锈钢，优选为不锈钢。
进一步地，所述换热管的管程流速为3～25m/s。
在一个优选的实施例中，所述换热器411为列管式换热器时，所述列管式换热器中换热管壳程的程数为1～4程，优选为1程。
在一个优选的实施例中，所述换热器411为列管式换热器时，所述列管式换热器中换热管壳程侧设有折流板，所述折流板形状选自单弓型、双弓型、三弓型、圆环形、圆缺型、孔式折流板、螺旋型中一种，优选为单弓型。所述折流板用于强化换热。
进一步地，所述折流板的圆缺率为10～55％，优选25～45％；所述折流板的间距为换热器段41外径的1/5～3/5，优选为1/3。
进一步地，所述折流板的壳程流速为1～3.5m，优选为1.5～2.5m。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却塔中，如图1所示，所述换热器段41内的换热器411上下两端分别与换热室4内壁之间可拆卸式连接。所述可拆卸式连接为经法兰连接。可以方便进行检修、拆卸、清洗和更换。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却塔中，如图1所示，所述换热室4内换热器段41的上方设有第二块丝网除沫器414。所述第二块丝网除沫器414可以更彻底去除气相中夹带的液滴。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却塔中，如图1所示，所述分离室5的顶部设有出气口51。
本发明第二方面提供一种闪蒸汽提冷却***，如图2所示，包括有第一闪蒸汽提冷却塔S1、第二闪蒸汽提冷却塔S2、真空闪蒸罐S3、灰水槽S4、沉降槽S5、冷凝器S6、真空闪蒸分离罐S7；
所述第一闪蒸汽提冷却塔S1、第二闪蒸汽提冷却塔S2、真空闪蒸罐S3、灰水槽S4沿黑水输入方向依次连通，形成黑水通路；所述黑水通路中，所述真空闪蒸罐S3的罐底经沉降槽S5与灰水槽S4相连通，所述真空闪蒸罐S3的罐顶经冷凝器S6、真空闪蒸分离罐S7与灰水槽S4相连通；
所述灰水槽S4沿灰水回流方向分别与第一闪蒸汽提冷却塔S1、第二闪蒸汽提冷却塔S2相连通，形成灰水回流通路；
所述第一闪蒸汽提冷却塔S1与第二闪蒸汽提冷却塔S2沿冷凝水流动方向形成冷凝水回路。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却***中，如图2所示，所述第一闪蒸汽提冷却塔S1为高压闪蒸汽提冷却塔，所述高压闪蒸汽提冷却塔的压力为＞0.5MPaG且≤2.0MPaG。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却***中，如图2所示，所述第二闪蒸汽提冷却塔S2为低压闪蒸汽提冷却塔，所述低压闪蒸汽提冷却塔的压力为0.01-0.5MPaG。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却***中，如图2所示，所述第一闪蒸汽提冷却塔S1与气化炉S8相连通，用于由气化炉S8输入黑水。所述气化炉S8为粉煤式或水煤浆式气化炉。
在一个优选的实施例中，如图2所示，所述气化炉S8与闪蒸室1的蒸发段12相连通。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却***中，如图2所示，所述真空闪蒸罐S3经管路与黑水来捞渣池S9相连通。所述黑水来捞渣池S9为常规使用的黑水来捞渣池，用于将煤渣和煤灰进行液固分离。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却***中，如图2所示，所述真空闪蒸罐S3与沉降槽S5之间的管路上沿黑水输出方向上设有混合器S10。所述混合器S10为常规使用的混合器，具体来说，所述混合器S10为轴流式混合器。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却***中，如图2所示，所述冷凝器S6设于所述真空闪蒸罐S3的罐顶。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却***中，如图2所示，所述冷凝器S6的冷却介质为循环冷却水。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却***中，如图2所示，所述真空闪蒸分离罐S7外接有闪蒸真空泵S11。所述闪蒸真空泵S11为水环式真空泵。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却***中，所述灰水槽S4与第一闪蒸汽提冷却塔S1之间的管路上沿灰水输出方向依次设有灰水泵单元、空冷器S13，所述灰水泵单元还经管路与第二闪蒸汽提冷却塔S2相连通。
在一个优选的实施例中，所述灰水泵单元选自单一灰水泵或成双灰水泵中的一种。
在进一步优选的实施例中，所述灰水泵单元为单一灰水泵时，所述单一灰水泵上设有流量调节阀。所述单一灰水泵通过流量调节阀进行流量的分配调节，控制进入第一闪蒸汽提冷却塔S1的换热段41和第二闪蒸汽提冷却塔S2的汽提室3的灰水流量比例。
在进一步优选的实施例中，如图2所示，所述灰水泵单元为成双灰水泵时，所述成双灰水泵分别为高压灰水泵S12和低压灰水泵S14，所述高压灰水泵S12设于灰水槽S4与第一闪蒸汽提冷却塔S1之间的管路上，所述低压灰水泵S14设于灰水槽S4与第二闪蒸汽提冷却塔S2之间的管路上。
上述单一灰水泵、高压灰水泵S12、低压灰水泵S14均为离心泵。所述高压灰水泵S12的出口压力比低压灰水泵S14大。所述空冷器S13为以空气作为冷却介质的换热器。
在一个优选的实施例中，如图2所示，所述灰水槽S4分别与第一闪蒸汽提冷却塔S1、第二闪蒸汽提冷却塔S2的换热室4中换热器段41相连通。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却***中，如图2所示，所述第一闪蒸汽提冷却塔S1分别与变换工段S15、合成气洗涤塔S16相连通，用于由变换工段S15输入冷凝水，并向合成气洗涤塔S16输出循环后的冷凝水。所述变换工段S15为一氧化碳变换工段，是将CO经过变换反应产应H2的装置，用于调节碳氢比。具体来说，来自煤气化项目的所述变换工段S15变换冷凝水，变换工段S15的冷凝水来自合成气中的夹带水、变换副反应生成的水 这部分凝液由于含有H2S呈酸性，对设备管道的腐蚀性较大而不好回用，本设备由于具有良好的气液分离性能，能处理这部分不便回用的废液。所以该塔顶含有较高浓度的H2S酸性气送往硫磺回收装置S19。
在一个优选的实施例中，如图2所示，所述第一闪蒸汽提冷却塔S1的汽提室3与所述变换工段S15相连通，所述第一闪蒸汽提冷却塔S1的液相停留室2与所述合成气洗涤塔S16相连通，所述液相停留室2与所述合成气洗涤塔S16之间的管路上设有洗涤塔给料泵S17，所述洗涤塔给料泵S17的出口与所述合成气洗涤塔S16相连通，所述洗涤塔给料泵S17的进口与第一闪蒸汽提冷却塔S1的液相停留室2的出液口217相连通。
所述洗涤塔给料泵S17为离心式泵，所述洗涤塔给料泵S17可采用电动驱动机或蒸汽驱动机进行驱动，优选为电动驱动机。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却***中，如图2所示，所述第一闪蒸汽提冷却塔S1经换热室4的冷却灰水出口413与第二闪蒸汽提冷却塔S2中汽提室3的灰水进口321相连通，用于将换热室4内流过换热器段41的冷凝水输入第二闪蒸汽提冷却塔S2，所述第二闪蒸汽提冷却塔S2经液相停留室2的出液口217与第一闪蒸汽提冷却塔S1中换热室4相连通，用于将输入第二闪蒸汽提冷却塔S2的冷凝水回流第一闪蒸汽提冷却塔S1的换热室4的换热器段41。
在一个优选的实施例中，如图2所示，所述第二闪蒸汽提冷却塔S2的液相停留室2的出液口217与第一闪蒸汽提冷却塔S1中换热室4之间的管路上设有闪蒸汽提冷却塔给料泵S18。
在一个优选的实施例中，如图2所示，所述第二闪蒸汽提冷却塔S2的冷却灰水进口412和冷却灰水出口413外接有循环冷却水形成冷却回路。
在本发明提供的一种闪蒸汽提冷却***中，如图2所示，所述第一闪蒸汽提冷却塔S1、第二闪蒸汽提冷却塔S2分别沿尾气输出方向与硫磺回收装置S19相连通。所述硫磺回收装置S19为塔顶气体的下游回收硫磺或处理含H2S气体的装置。
本发明第三方面提供上述闪蒸汽提冷却塔和/或上述闪蒸汽提冷却***在黑水处理中的用途。
本发明第四方面提供一种黑水处理工艺，采用上述闪蒸汽提冷却***，包括以下步骤：
1)将黑水输入第一闪蒸汽提冷却塔的闪蒸室，将灰水输入第一闪蒸汽提冷却塔的汽提室，所述黑水在闪蒸室闪蒸后形成第一蒸汽，所述第一蒸汽向上流动通过液相停留室进入汽提室与灰水混合后，在换热室换热后冷却，获得第一尾气送至硫磺回收装置进行硫回收；
2)将闪蒸后黑水渣水由第一闪蒸汽提冷却塔的闪蒸室输入第二闪蒸汽提冷却塔的闪蒸室，将灰水输入第二闪蒸汽提冷却塔的气提室，所述黑水在闪蒸室闪蒸后形成第二蒸汽，所述第二蒸汽向上流动通过液相停留室进入汽提室与灰水混合后，在换热室换热后冷却，获得第二尾气送至硫磺回收装置进行硫回收；
3)将闪蒸后黑水渣水由第二闪蒸汽提冷却塔的闪蒸室输入真空闪蒸罐进行闪蒸，形成的闪蒸气体和第一闪蒸残余物，所述闪蒸气体经冷凝器冷凝后，输入真空闪蒸分离罐进行分离后获得不凝气和第二闪蒸残余物，所述不凝气排空，所述第一闪蒸残余物和第二闪蒸残余物经沉降槽后流入灰水槽形成灰水，所述灰水分别回流第一闪蒸汽提冷却塔和第二闪蒸汽提冷却塔。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤1)、2)或3)中，所述灰水的流速为1.2～3.5m/s。由于塔顶换热器的结构发生了改变，灰水作为冷却媒介，采用高流速。利用灰水的高流速及其含有的少量的固体颗粒，达到冲刷的作用，使灰水侧不易结垢，达到长期稳定使用的目的。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤1)中，所述黑水由气化炉激冷室输入。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤1)中，所述灰水由合成气洗涤塔和灰水槽输入。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤1)中，所述黑水和灰水输入第一闪蒸汽提冷却塔前要减压。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤1)中，所述第一闪蒸汽提冷却塔的闪蒸条件为：闪蒸温度为126～168℃；闪蒸压力为0.50-2.0MPaG，优选为0.62MPaG。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤1)中，所述第一蒸汽内包括且不限于CO、CO2、H2、H2S、NH4。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤1)中，所述换热室换热温度为80～125℃。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤1)中，所述冷却温度为≤60℃。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤1)中，所述第一尾气为没有冷凝的气体和水蒸汽。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤2)中，所述灰水由灰水槽输入。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤2)中，所述黑水输入第二闪蒸汽提冷却塔前要减压。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤2)中，所述第二闪蒸汽提冷却塔的闪蒸条件为：闪蒸温度为80～125℃；闪蒸压力为0-0.6MPaG，优选为0.12MPaG。进一步闪蒸溶解在黑水中的气体。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤2)中，所述换热室换热温度为80～125℃。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤2)中，所述冷却温度为≤60℃。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤2)中，所述第二尾气为没有冷凝的气体和水蒸汽。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤3)中，所述黑水输入真空闪蒸罐前要减压。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤3)中，所述真空闪蒸罐的闪蒸条件为：闪蒸温度为80～85℃，优选为82℃；闪蒸压力为-0.10～-0.01MPaG，优选为-0.05MPaG。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤3)中，所述冷凝器的冷凝温度为55～85℃，优选为67℃。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤3)中，所述第二闪蒸残余物为水。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤3)中，所述沉降槽投放有高分子絮凝剂，所述高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺类絮凝剂。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤3)中，所述灰水槽投放有分散剂，所所述分散剂选自磺酸盐系、萘系、腐殖酸系、木质素系、聚烯烃系、丙烯酸系及其复配中的一种。
在一个优选的实施例中，所述分散剂为磺酸-羧酸类分散剂。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤3)中，所述灰水槽中的灰水温度为55-85℃，优选为77℃。
在本发明提供的一种黑水处理工艺中，步骤3)中，所述灰水经空冷器冷却后回流第一闪蒸汽提冷却塔，所述空冷器的冷却温度为45-50℃。部分灰水送至第一闪蒸汽提冷却塔进行换热，换热之后再次送入第二闪蒸汽提冷却塔。部分灰水送至第二闪蒸汽提冷却塔作为洗涤液。
在一个优选的实施例中，所述空冷器的使用条件选择以下的一项或多项，优选为3～5项：
A)热流体出口温度与空气逬口温度之差＞15℃；
B)热流体出口温度＞50～60℃，其允许波动范围＞3～5℃；
C)空气的设计进口温度＜38℃；
D)有效对数平均温差≥40℃；
E)管内热流体的传热膜系数＜2300W/(m2·t)；
F)热流体的凝固点＜0℃；
G)管侧热流体的允许压降＞100kPa,设计压强≥l00kPa。
对于不同煤种，需要时，可将碱液如氢氧化钠水溶液加入黑水循环***中，以中和酸度。
实施例1
从气化炉激冷室将黑水输入第一闪蒸汽提冷却塔的闪蒸室，黑水流量为314400kg/h，固含量为0.02，压力为4.2MpaG，温度为193℃。从合成气洗涤塔将灰水输入第一闪蒸汽提冷却塔的汽提室，灰水流量为100852.19kg/h，固含量为0.00845，温度为182℃。将黑水和灰水分别减压至0.7MpaG进入第一闪蒸汽提冷却塔。黑水在闪蒸室闪蒸后形成第一蒸汽，第一蒸汽经气相管向上流动通过液相停留室进入汽提室与灰水混合，进行充分的逆流传质传热。灰水还可是由灰水槽回流的第一闪蒸汽提冷却塔的汽提室，这股灰水流量为375467.56kg/h，温度为125.2℃。离开第一闪蒸汽提冷却塔的汽提室内最上的一块塔盘的第一蒸汽以125℃温度进入换热室的换热器段，换热器段内换热器的换热面积为104.73m2，换热器功率为229.72kw。换热之后冷却至60℃，获得第一尾气送至硫磺回收装置进行硫回收。
第一闪蒸汽提冷却塔的闪蒸室内的闪蒸后黑水渣水的压力为0.8MpaG，温度为180℃。通过压差并经过减压角阀减压至0.13MpaG后，由第一闪蒸汽提冷却塔的闪蒸室输入第二闪蒸汽提冷却塔的闪蒸室，黑水渣水在第二闪蒸汽提冷却塔的闪蒸室内的闪蒸蒸汽量为34492.65kg/h。黑水在闪蒸室闪蒸后形成第二蒸汽，第二蒸汽经气相管向上流动通过液相停留室进入汽提室与灰水混合，进行充分的逆流传质传热。灰水由灰水槽回流的第二闪蒸汽提冷却塔的汽提室，这股灰水流量为316983.83kg/h，温度为77℃。离开第二闪蒸汽提冷却塔的汽提室内最上的一块塔盘的第二蒸汽进入换热室的换热器段，换热器段内换热器的换热面积为122.6m2。换热之后冷却至60℃，获得第二尾气送至硫磺回收装置进行硫回收。
第二闪蒸汽提冷却塔的闪蒸室内的闪蒸后黑水渣水的流量为365900.6kg/h，压力为0.13MpaG，温度为125℃。通过压差并经过减压角阀减压至-0.03MpaG后，进入真空闪蒸罐进行闪蒸，黑水渣水在真空闪蒸罐内的闪蒸汽量为26417.1kg/h。黑水渣水在真空闪蒸罐内闪蒸后，从真空闪蒸罐底部出流量为449904.75kg/h的灰水(压力为-0.08MpaG，温度为82℃)，通过位差流入沉降槽，渣从沉降槽底部排出，上层清洁灰水流入灰水槽(压力为常压，温度为77℃)。灰水槽中的灰水一部分通过低压灰水泵送至第二闪蒸汽提冷却塔，另一部分灰水以39587.25kg/h流量通过高压灰水泵升压先经过空冷器(1470.182KW)降温至45～50℃然后送至第一闪蒸汽提冷却塔的换热器段进行换热(出口约50～55℃)。
上述过程中，第一闪蒸汽提冷却塔的汽提室内底部渣水通过洗涤塔给料泵(流量为407249.89kg/h，压力为4.68MpaG)送入合成气洗涤塔进行洗涤利用。第二闪蒸汽提冷却塔的换热室中采用循环水(进32℃，出40℃)进行冷却，冷却水量225790.63kg/h。
上述过程中，第一闪蒸汽提冷却塔的尺寸为闪蒸室φ4000*12900，液相停留室中气相缩径段φ4000*10000，汽提室的塔盘段φ2800*5400；换热室的换热器段φ2800*2000，中心孔500，换热面积234.8m2，板间距0.012m。
第二闪蒸汽提冷却塔的尺寸为闪蒸室φ3200*10500，液相停留室中气相缩径段φ3200*4000，汽提室的塔盘段φ3200*4800，换热室的换热器段φ3200*1800，中心孔800，换热面积283.6m2，板间距0.010m。
将实施例1中的用于黑水的处理工艺及其装置，与现有渣水处理工艺及其装置进行比较，具体数据见表1。由表1可知，本技术方案节约循环水量：152.94t/h，循环水的需用比例减少达8.18％，节水效果非常明显；送洗涤塔水量比传统工艺大7.07％。节能、节水效果十分明显。
表1
综上所述，本发明提供的一种闪蒸汽提冷却***及其用于黑水的处理工艺，设备集成化，流程简化，能耗降低，传热效果提高，改用低温灰水进行冷却，并实现了对低温灰水的分级利用，节省了大量的循环水，并实现渣水的完全回用。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种闪蒸汽提冷却***，其特征在于，包括有第一闪蒸汽提冷却塔(S1)、第二闪蒸汽提冷却塔(S2)、真空闪蒸罐(S3)、灰水槽(S4)、沉降槽(S5)、冷凝器(S6)、真空闪蒸分离罐(S7)；
所述第一闪蒸汽提冷却塔(S1)、第二闪蒸汽提冷却塔(S2)、真空闪蒸罐(S3)、灰水槽(S4)沿黑水输入方向依次连通，形成黑水通路；所述黑水通路中，所述真空闪蒸罐(S3)的罐底经沉降槽(S5)与灰水槽(S4)相连通，所述真空闪蒸罐(S3)的罐顶经冷凝器(S6)、真空闪蒸分离罐(S7)与灰水槽(S4)相连通；
所述灰水槽(S4)沿灰水回流方向分别与第一闪蒸汽提冷却塔(S1)、第二闪蒸汽提冷却塔(S2)相连通，形成灰水回流通路；
所述第一闪蒸汽提冷却塔(S1)与第二闪蒸汽提冷却塔(S2)沿冷凝水流动方向形成冷凝水回路；
所述灰水槽(S4)与第一闪蒸汽提冷却塔(S1)之间的管路上沿灰水输出方向依次设有灰水泵单元、空冷器(S13)，所述灰水泵单元还经管路与第二闪蒸汽提冷却塔(S2)相连通；
所述灰水泵单元选自单一灰水泵或成双灰水泵中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种闪蒸汽提冷却***，其特征在于，所述第一闪蒸汽提冷却塔(S1)和第二闪蒸汽提冷却塔(S2)为闪蒸汽提冷却塔，所述闪蒸汽提冷却塔由下至上依次设有闪蒸室(1)、液相停留室(2)、汽提室(3)、换热室(4)及分离室(5)；所述汽提室(3)沿蒸汽流动方向依次设有塔盘段(31)、液相分布器(32)、气相分布器(33)，所述塔盘段(31)内包括有多个塔盘(311)，所述换热室(4)内设有换热器段(41)，所述换热器段(41)内包括有多个换热器(411)。
3.根据权利要求2所述的一种闪蒸汽提冷却***，其特征在于，所述闪蒸室(1)内由下至上依次设有锥体段(11)、蒸发段(12)，所述锥体段(11)由下至上宽度逐渐变大，所述锥体段(11)的底部设有排渣管(111)，所述锥体段(11)的侧壁上设有黑水出液管(112)，所述蒸发段(12)的侧壁上设有黑水进液口(121)。
4.根据权利要求2所述的一种闪蒸汽提冷却***，其特征在于，所述液相停留室(2)内由下至上依次设有液相停留段(21)及气相缩径段(22)，所述气相缩径段(22)由下至上宽度逐渐变小。
5.根据权利要求2所述的一种闪蒸汽提冷却***，其特征在于，所述闪蒸汽提冷却塔还包括以下条件中任一项或多项：
A)所述塔盘(311)为板式塔盘，所述塔盘(311)包括有至少2个降液管(312)；
B)所述气相分布器(33)内设有第一块丝网除沫器(331)；
C)所述液相分布器(32)一端水平贯穿汽提室(3)形成灰水进口(321)；
D)所述换热器段(41)的侧壁上设有冷却灰水进口(412)和冷却灰水出口(413)；
E)所述换热器(411)为螺旋板式或列管式换热器；
F)所述换热室(4)内换热器段(41)的上方设有第二块丝网除沫器(414)；
G)所述分离室(5)的顶部设有出气口(51)。
6.根据权利要求1所述的一种闪蒸汽提冷却***，其特征在于，所述第一闪蒸汽提冷却塔(S1)为高压闪蒸汽提冷却塔，所述高压闪蒸汽提冷却塔的压力为＞0.5MPaG且≤2.0MPaG。
7.根据权利要求1所述的一种闪蒸汽提冷却***，其特征在于，所述第二闪蒸汽提冷却塔(S2)为低压闪蒸汽提冷却塔，所述低压闪蒸汽提冷却塔的压力为0.01-0.5MPaG。
8.根据权利要求1所述的一种闪蒸汽提冷却***，其特征在于，所述闪蒸汽提冷却***还包括以下条件中任一项或多项：
a)所述第一闪蒸汽提冷却塔(S1)与气化炉(S8)相连通；
b)所述真空闪蒸罐(S3)经管路与黑水来捞渣池(S9)相连通；
c)所述真空闪蒸罐(S3)与沉降槽(S5)之间的管路上沿黑水输出方向上设有混合器(S10)；
d)所述冷凝器(S6)设于所述真空闪蒸罐(S3)的罐顶；
e)所述真空闪蒸分离罐(S7)外接有闪蒸真空泵(S11)；
f)所述第一闪蒸汽提冷却塔(S1)分别与变换工段(S15)、合成气洗涤塔(S16)相连通；
g)所述第一闪蒸汽提冷却塔(S1)经换热室(4)的冷却灰水出口(413)与第二闪蒸汽提冷却塔(S2)中汽提室(3)的灰水进口(321)相连通，所述第二闪蒸汽提冷却塔(S2)经液相停留室(2)的出液口(217)与第一闪蒸汽提冷却塔(S1)中换热室(4)相连通；
h)所述第一闪蒸汽提冷却塔(S1)、第二闪蒸汽提冷却塔(S2)分别沿尾气输出方向与硫磺回收装置(S19)相连通。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种闪蒸汽提冷却***在黑水处理中的用途。
10.一种黑水处理工艺，采用权利要求1-8任一所述的一种闪蒸汽提冷却***，包括以下步骤：
1)将黑水输入第一闪蒸汽提冷却塔的闪蒸室，将灰水输入第一闪蒸汽提冷却塔的汽提室，所述黑水在闪蒸室闪蒸后形成第一蒸汽，所述第一蒸汽向上流动通过液相停留室进入汽提室与灰水混合后，在换热室换热后冷却，获得第一尾气送至硫磺回收装置进行硫回收；
2)将闪蒸后黑水渣水由第一闪蒸汽提冷却塔的闪蒸室输入第二闪蒸汽提冷却塔的闪蒸室，将灰水输入第二闪蒸汽提冷却塔的气提室，所述黑水在闪蒸室闪蒸后形成第二蒸汽，所述第二蒸汽向上流动通过液相停留室进入汽提室与灰水混合后，在换热室换热后冷却，获得第二尾气送至硫磺回收装置进行硫回收；
3)将闪蒸后黑水渣水由第二闪蒸汽提冷却塔的闪蒸室输入真空闪蒸罐进行闪蒸，形成的闪蒸气体和第一闪蒸残余物，所述闪蒸气体经冷凝器冷凝后，输入真空闪蒸分离罐进行分离后获得不凝气和第二闪蒸残余物，所述不凝气排空，所述第一闪蒸残余物和第二闪蒸残余物经沉降槽后流入灰水槽形成灰水，所述灰水分别回流第一闪蒸汽提冷却塔和第二闪蒸汽提冷却塔。
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