一種降低褐煤氣化合成氣中灰分含量的裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種在高溫條件下降低褐煤氣化合成氣中灰分含量的裝置與方法。其主要內(nèi)容是褐煤氣化生成的含粉塵高溫合成氣通過(guò)兩個(gè)或兩個(gè)以上的間歇移動(dòng)床層，大部分粉塵被間歇移動(dòng)床層的顆粒攔截，從而實(shí)現(xiàn)合成氣的凈化。該裝置操作狀態(tài)下，床層中的顆粒保持靜止，以維持較高的除塵效率，但經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)行，床層中會(huì)積累大量粉塵，導(dǎo)致除塵效率下降，此時(shí)通過(guò)控制閥門，讓含有粉塵的顆粒移出床層，同時(shí)補(bǔ)充不含粉塵的顆粒，完成移動(dòng)床層的除灰處理，即可恢復(fù)除塵效率。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，氣體壓力和流量易控制，不需機(jī)械傳動(dòng)。該方法為高溫合成氣的除塵提供了一種可靠便捷的方式。
【專利說(shuō)明】一種降低褐煤氣化合成氣中灰分含量的裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤化工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種降低褐煤氣化合成氣中灰分含量的裝置與方法
【背景技術(shù)】
[0002]目前，世界上許多國(guó)家都在研究潔凈煤燃燒技術(shù)中的高溫除塵技術(shù)，其中高溫合成氣除塵是煤發(fā)電和煤化工行業(yè)中的重要工序。合成氣的凈化程度不但關(guān)系到燃?xì)廨啓C(jī)的安全運(yùn)行，而且也是滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保法律法規(guī)的要求。
[0003]目前，國(guó)際上普遍認(rèn)為:能兼顧效率和連續(xù)運(yùn)行性能的除塵工藝是最有希望和發(fā)展前途的技術(shù)?，F(xiàn)在主要的高溫除塵技術(shù)主要包括:旋風(fēng)除塵技術(shù)、高溫靜電捕集除塵技術(shù)、陶瓷過(guò)濾除塵技術(shù)、金屬氈過(guò)濾除塵技術(shù)、移動(dòng)顆粒層過(guò)濾除塵技術(shù)等等。這些技術(shù)都處于研究和發(fā)展階段，除塵機(jī)理和除塵效率各有特點(diǎn)。例如:旋風(fēng)除塵技術(shù)是利用離心力作用將粉塵從氣流中分離捕集，但除塵效率僅為85%左右，只能分離粒徑較大的粉塵；高溫靜電除塵是利用高壓電源和一對(duì)電極產(chǎn)生不均勻的電場(chǎng)以分離捕集氣流中的粉塵，電除塵的效率達(dá)95%，但是一次性投資和運(yùn)行費(fèi)用很高，還存在粉塵的比電阻和氣體成分等性質(zhì)的敏感性及電極腐蝕等問(wèn)題；陶瓷過(guò)濾除塵效率高，達(dá)99%以上，能去除5 μ m以上的塵粒，可耐高溫，但存在密封問(wèn)題、過(guò)濾膜孔隙永久堵塞和壓降持續(xù)增大問(wèn)題等，影響可靠性和耐久性；金屬氈過(guò)濾可對(duì)5μπι以下的塵粒進(jìn)行精細(xì)除塵，常溫下長(zhǎng)期工作較好但存在不耐高溫不耐腐蝕的問(wèn)題。
[0004]隨著高溫高壓下除塵技術(shù)的發(fā)展，對(duì)除塵設(shè)備的簡(jiǎn)單化、高溫化、高效化要求日趨強(qiáng)烈。移動(dòng)顆粒層過(guò)濾除塵在國(guó)際上普遍認(rèn)為基本能實(shí)現(xiàn)兼顧效率和連續(xù)運(yùn)行性能的最有前途的技術(shù)之一。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明創(chuàng)造要解決的問(wèn)題是提供一種降低褐煤氣化合成氣灰分含量的的裝置和方法。本裝置具有以下特征:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、持續(xù)性好、除塵效率高、成本低、使用時(shí)間長(zhǎng)、耐高溫、氣體壓力和流量容易控制且不需機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)、能夠在高溫下操作、可靠便捷。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明創(chuàng)造采用的技術(shù)方案是:一種降低褐煤氣化合成氣中灰分含量的裝置，包括除塵塔、除灰系統(tǒng)和除灰氣體氣源，所述除塵塔內(nèi)設(shè)有若干個(gè)傾斜的間歇移動(dòng)床層，間歇移動(dòng)床層內(nèi)填充有可移動(dòng)的顆粒；所述除灰氣體氣源與除灰系統(tǒng)通過(guò)提升管連接，所述間歇移動(dòng)床層與提升管，除灰系統(tǒng)與間歇移動(dòng)床層之間均通過(guò)管道連接，相連管道均設(shè)有球閥，優(yōu)選的，球閥為V型球閥。由于V型球閥在調(diào)節(jié)的時(shí)候不會(huì)破壞床層中的耐磨介質(zhì)顆粒，大部分的粉塵被間歇移動(dòng)床層上的顆粒攔截，起到凈化合成氣的作用。
[0007]進(jìn)一步，所述間歇移動(dòng)床層的數(shù)量為兩個(gè)或兩個(gè)以上，這樣可以更為徹底地除去粉塵，而且間歇移動(dòng)床層為斜式的，為了后面除去顆粒吸附的灰分步驟中，間歇移動(dòng)床層里的顆粒流動(dòng)便利。
[0008]進(jìn)一步，所述除灰系統(tǒng)包括顆粒緩沖罐、擴(kuò)大沉降罐、旋風(fēng)分離器、細(xì)粉布袋收集器，顆粒緩沖罐與擴(kuò)大沉降罐連通，旋風(fēng)分離器位于擴(kuò)大沉降罐內(nèi)部，細(xì)粉布袋收集器位于擴(kuò)大沉降罐的外部，且與旋風(fēng)分離器連通，細(xì)粉布袋收集器上設(shè)有清灰尾氣排放管。
[0009]進(jìn)一步，所述顆粒緩沖罐的側(cè)壁上設(shè)有補(bǔ)料罐。
[0010]進(jìn)一步，所述顆粒為珍珠巖，砂石，陶瓷，氧化硅中的一種，且顆粒為球型，直徑為
0.5~1.0mm。理論上顆粒越小過(guò)濾效率越好,但是粒徑小于0.5mm后,就會(huì)導(dǎo)致床層間的壓降過(guò)大，而大于1.0mm后濾餅層難以形成，對(duì)粉塵顆粒的過(guò)濾效率就會(huì)降低很多。
[0011]進(jìn)一步，所述間歇移動(dòng)床層中床層高度為20~500mm，為了提高除塵效率和維持可以接受的床層壓降。
[0012]本發(fā)明還公開了一種使用如上所述的降低褐煤氣化合成氣中灰分含量的裝置的方法，包括如下步驟:
[0013]I)、將褐煤氣化后的合成氣從除塵塔的頂端通入塔內(nèi)，合成氣依次通過(guò)若干個(gè)間歇移動(dòng)床層，在間歇移動(dòng)床層內(nèi)顆粒的作用下，大部分灰分被攔截；
[0014]2)、當(dāng)間歇移動(dòng)床層使用15天~90天后，間歇移動(dòng)床層上會(huì)積累大量的灰分，此時(shí)，需要對(duì)間歇移動(dòng)床層進(jìn)行除灰處理:在除灰系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，打開某一間歇移動(dòng)床層的兩端球閥，顆粒和吸附的灰分因重力下滑至提升管中，然后通過(guò)氣體輸送進(jìn)入擴(kuò)大沉降罐內(nèi)，顆粒因重力作用與灰分分離下落到顆粒緩沖罐，然后下滑至間歇移動(dòng)床層進(jìn)行循環(huán)利用。
[0015]3)、將步驟2)中打開的間歇移動(dòng)床層的兩端球閥關(guān)閉，再打開其余某段間歇移動(dòng)床層兩端球閥，重復(fù)上述步驟進(jìn)行清灰。
[0016]優(yōu)選的，步驟2)中，當(dāng)除灰系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，經(jīng)旋風(fēng)分離器分離后的細(xì)粉在清灰氣體攜帶下經(jīng)旋風(fēng)分離器分離進(jìn)入細(xì)粉布袋收集器中進(jìn)行收集，潔凈的除灰氣體經(jīng)除灰尾氣排放管排空或者收集再利用；經(jīng)旋風(fēng)分離器分離的粗粉經(jīng)旋風(fēng)分離器的料腿部位排出收集至粗粉布袋收集器，潔凈的除灰氣體排空或收集再利用。
[0017]優(yōu)選的，所述除灰氣體氣源為除塵后的合成氣或者惰性氣體。
[0018]優(yōu)選的，當(dāng)選用除塵后的合成氣作為氣源，所述除塵后的合成氣為除灰氣體收集再利用；當(dāng)選用惰性氣體作為氣源，優(yōu)選氮?dú)?，則優(yōu)選潔凈的除灰氣體排出方式。
[0019]本發(fā)明創(chuàng)造具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、持續(xù)性好、除塵效率高、成本低、使用時(shí)間長(zhǎng)、耐高溫、氣體壓力和流量容易控制且不需機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)、能夠在高溫下對(duì)合成氣進(jìn)行除灰。本發(fā)明中的裝置，除塵率達(dá)99.0 % -99.9 %，除去粉塵的粒徑在2μπι-20μπι，除塵裝置處理的合成氣的50-200m3/h，凈化后的合成氣的出口灰分的濃度為4_30mg/m3。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是一種降低褐煤氣化合成氣中灰分含量的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖中:1、除塵塔；2、顆粒緩沖罐；3、擴(kuò)大沉降罐；4、旋風(fēng)分離器；5、細(xì)粉布袋收集器；6、除灰氣體氣源；7、球閥；8、間歇移動(dòng)床層；9、提升管；10、清灰尾氣排放管；11、補(bǔ)料管。
【具體實(shí)施方式】
[0022]一種降低褐煤氣化合成氣中灰分含量的裝置，其特征在于:包括除塵塔1、除灰系統(tǒng)(圖中加虛框部分)和除灰氣體氣源6，所述除塵塔I內(nèi)設(shè)有若干個(gè)傾斜的間歇移動(dòng)床層8，間歇移動(dòng)床層8內(nèi)填充有可移動(dòng)的顆粒；所述除灰氣體氣源6與除灰系統(tǒng)通過(guò)提升管9連接，所述間歇移動(dòng)床層8與提升管9，除灰系統(tǒng)與間歇移動(dòng)床層8之間均通過(guò)管道連接，相連管道均設(shè)有球閥7，球閥7為V型球閥。所述除灰系統(tǒng)包括顆粒緩沖罐2、擴(kuò)大沉降罐
3、旋風(fēng)分離器4、細(xì)粉布袋收集器5，顆粒緩沖罐2與擴(kuò)大沉降罐3連通，旋風(fēng)分離器4位于擴(kuò)大沉降罐3內(nèi)部，細(xì)粉布袋收集器5位于擴(kuò)大沉降罐3的外部，且與旋風(fēng)分離器4連通，細(xì)粉布袋收集器5上設(shè)有除灰尾氣排放管10。所述顆粒緩沖罐2的側(cè)壁上設(shè)有補(bǔ)料罐11。
[0023]一種使用如上所述的降低褐煤氣化合成氣中灰分含量的裝置的方法，其特征在于:包括如下步驟:
[0024]I)、將褐煤氣化的合成氣從除塵塔I的頂端通入塔內(nèi)，合成氣依次通過(guò)若干個(gè)間歇移動(dòng)床層8，在間歇移動(dòng)床層8內(nèi)顆粒的作用下，大部分灰分被攔截；
[0025]2) 、當(dāng)間歇移動(dòng)床層8使用15天~90天后，間歇移動(dòng)床層8上會(huì)積累大量的灰分，此時(shí)，需要對(duì)間歇移動(dòng)床層8進(jìn)行除灰處理:在除灰系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，打開某一間歇移動(dòng)床層8的兩端球閥，顆粒和吸附的灰分因重力下滑至提升管9中，然后通過(guò)氣體輸送進(jìn)入擴(kuò)大沉降罐3內(nèi)，顆粒因重力作用與灰分分離下落到顆粒緩沖罐，然后下滑至間歇移動(dòng)床層8進(jìn)行循環(huán)利用。
[0026]3)、將步驟2)中打開的間歇移動(dòng)床層的兩端球閥關(guān)閉，再打開其余某段間歇移動(dòng)床層兩端球閥，重復(fù)上述步驟進(jìn)行清灰。
[0027]步驟2)中，當(dāng)除灰系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，經(jīng)旋風(fēng)分離器4分離后的細(xì)粉在除灰氣體攜帶下經(jīng)旋風(fēng)分離器4分離進(jìn)入細(xì)粉布袋收集器5中進(jìn)行收集，潔凈的清灰氣體經(jīng)清灰尾氣排放管10排空或者收集再利用；經(jīng)旋風(fēng)分離器分離4的粗粉經(jīng)旋風(fēng)分離器4的料腿部位排出收集，潔凈的清灰氣體排空或收集再利用。
[0028]下面實(shí)施例一~實(shí)施例四，均采用如上所述的結(jié)構(gòu)。且采用如上的方法降低褐煤氣化合成氣中灰分含量。
[0029]實(shí)施例一
[0030]間歇移動(dòng)床層8為兩個(gè)，所述顆粒為珍珠巖，球形且顆粒的粒徑為0.5_。所述間歇移動(dòng)床層8的高度為500mm。
[0031]且步驟2)中，間歇移動(dòng)床層8使用15天后，進(jìn)行除灰處理，選用的除灰氣體氣源為除塵后的合成氣，所述除塵后的合成氣為除灰氣體收集再利用。
[0032]本實(shí)施例中的除塵率達(dá)99.5%，除去粉塵的粒徑在2 μ m左右，除塵裝置處理的合成氣的流量為100m3/h，凈化后的合成氣的出口灰分的濃度為6mg/m3。
[0033]實(shí)施例二
[0034]間歇移動(dòng)床層8為三個(gè),所述顆粒為砂石,球形且顆粒的粒徑為0.8mm。所述間歇移動(dòng)床層8的高度為400mm。
[0035]且步驟2)中，間歇移動(dòng)床層8使用30天后，進(jìn)行除灰處理，選用的除灰氣體氣源為除塵后的合成氣，所述除塵后的合成氣為清灰氣體收集再利用。
[0036]本實(shí)施例中的除塵率達(dá)99.6%，除去粉塵的粒徑在15 μ m左右，除塵裝置處理的合成氣的流量為150m3/h，凈化后的合成氣的出口灰分的濃度為14mg/m3。
[0037]實(shí)施例三
[0038]間歇移動(dòng)床層8為四個(gè)，所述顆粒為陶瓷，且顆粒的粒徑為0.8mm。所述間歇移動(dòng)床層8的高度為80mm。
[0039]且步驟2)中，間歇移動(dòng)床層8使用45天后，進(jìn)行除灰處理，選用的除灰氣體氣源為除塵后的合成氣，所述除塵后的合成氣為清灰氣體收集再利用。
[0040]本實(shí)施例中的除塵率達(dá)99.4%，除去粉塵的粒徑在18 μ m左右，除塵裝置處理的合成氣的流量為200m3/h，凈化后的合成氣的出口灰分的濃度為21mg/m3。
[0041]實(shí)施例四
[0042]間歇移動(dòng)床層8為五個(gè)，所述顆粒為氧化硅，且顆粒的粒徑為1.0mm。所述所述間歇移動(dòng)床層8的高度為30mm。
[0043]且步驟2)中，間歇移動(dòng)床層8使用90天后，進(jìn)行除灰處理，選用的除灰氣體氣源為除塵后的合成氣，所述除塵后的合成氣為清灰氣體收集再利用。
[0044]本實(shí)施例中的除塵率達(dá)99.4%，除去粉塵的粒徑在18 μ m左右，除塵裝置處理的合成氣的流量為200m3/h，凈化后的合成氣的出口灰分的濃度為28mg/m3。
[0045] 以上對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明創(chuàng)造范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種降低褐煤氣化合成氣中灰分含量的裝置，其特征在于:包括除塵塔(I)、除灰系統(tǒng)和除灰氣體氣源(6)，所述除塵塔(I)內(nèi)設(shè)有若干個(gè)傾斜的間歇移動(dòng)床層(8)，間歇移動(dòng)床層(8)內(nèi)填充有可移動(dòng)的顆粒；所述除灰氣體氣源(6)與除灰系統(tǒng)通過(guò)提升管(9)連接，所述間歇移動(dòng)床層(8)與提升管(9)，除灰系統(tǒng)與間歇移動(dòng)床層(8)之間均通過(guò)管道連接，相連管道均設(shè)有球閥(7)，優(yōu)選的，球閥(7)為V型球閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低褐煤氣化合成氣中灰分含量的裝置，其特征在于:所述間歇移動(dòng)床層(8)的數(shù)量為兩個(gè)或兩個(gè)以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的降低褐煤氣化合成氣中灰分含量的裝置，其特征在于:所述除灰系統(tǒng)包括顆粒緩沖罐(2)、擴(kuò)大沉降罐(3)、旋風(fēng)分離器(4)、細(xì)粉布袋除塵器(5)，顆粒緩沖罐⑵與擴(kuò)大沉降罐⑶連通，旋風(fēng)分離器⑷位于擴(kuò)大沉降罐⑶內(nèi)部，細(xì)粉布袋收集器(5)位于擴(kuò)大沉降罐(3)的外部，且與旋風(fēng)分離器(4)連通，細(xì)粉布袋收集器(5)上設(shè)有除灰尾氣排放管(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的降低褐煤氣化合成氣中灰分含量的裝置，其特征在于:所述顆粒緩沖罐(2)的側(cè)壁上設(shè)有補(bǔ)料罐(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的降低褐煤氣化合成氣中灰分含量的裝置，其特征在于:所述顆粒的材質(zhì)為珍珠巖，砂石，陶瓷，氧化硅中的一種，且顆粒為球型，直徑為0.5 ~L Omm0
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的降低褐煤氣化合成氣中灰分含量的裝置，其特征在于:所述間歇移動(dòng)床層(8)的高度為20~500mm。
7.一種使用如權(quán)利要求1~6所述的降低褐煤氣化合成氣中灰分含量的裝置的方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)、將褐煤氣化的合成氣從除塵塔(I)的頂端通入塔內(nèi)，合成氣依次通過(guò)若干個(gè)間歇移動(dòng)床層(8)，在間歇移動(dòng)床層(8)內(nèi)顆粒的作用下，大部分灰分被攔截； 2)、當(dāng)間歇移動(dòng)床層(8)使用15天~90天后，間歇移動(dòng)床層(8)上會(huì)積累大量的灰分，此時(shí)，需要對(duì)間歇移動(dòng)床層(8)進(jìn)行除灰處理:在除灰系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，打開某一間歇移動(dòng)床層(8)的兩端球閥，顆粒和吸附的灰分因重力下滑至提升管(9)中，然后通過(guò)氣體輸送進(jìn)入擴(kuò)大沉降罐(3)內(nèi)，顆粒因重力作用與灰分分離下落到顆粒緩沖罐(2)，然后通過(guò)間歇移動(dòng)床層(8)進(jìn)行循環(huán)利用。 3)、將步驟2)中打開兩端球閥的間歇移動(dòng)床層(8)的兩端球閥關(guān)閉，再打開其余某段間歇移動(dòng)床層(8)兩端球閥，重復(fù)上述步驟進(jìn)行清灰。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的降低褐煤氣化合成氣中灰分含量的方法，其特征在于:步驟2)中，當(dāng)除灰系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，經(jīng)旋風(fēng)分離器(4)分離后的細(xì)粉在清灰氣體攜帶下經(jīng)旋風(fēng)分離器(4)分離進(jìn)入細(xì)粉布袋收集器(5)中進(jìn)行收集，潔凈的除灰氣體經(jīng)除灰尾氣排放管(10)排空或者收集再利用；經(jīng)旋風(fēng)分離器分離(4)的粗粉經(jīng)旋風(fēng)分離器(4)的料腿部位排出收集，潔凈的清灰氣體排空或收集再利用。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的降低褐煤氣化合成氣中灰分含量的方法，其特征在于:所述除灰氣體氣源為除塵后的合成氣或者惰性氣體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的降低褐煤氣化合成氣中灰分含量的方法，其特征在于:當(dāng)選用除塵后的合成氣作為氣源，所述除塵后的合成氣為清灰氣體收集再利用；當(dāng)選用惰性氣體作為氣源，優(yōu) 選氮?dú)猓瑒t優(yōu)選潔凈的清灰氣體排出方式。
【文檔編號(hào)】C10K1/02GK104073298SQ201410307145
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】錢震, 耿玉俠, 林彬彬, 劉俊生, 陳晨 申請(qǐng)人:中國(guó)天辰工程有限公司, 天津天辰綠色能源工程技術(shù)研發(fā)有限公司