CN102031158A - 一种煤气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种煤气净化装置，包括：一个将旋风分离与喷淋洗涤相结合的旋风洗涤器；一个通过第一管线使所述旋风洗涤器顶部的煤气出口与其底部相连通的泡沫洗涤器；以及一个通过第二管线使所述泡沫洗涤器顶部的煤气出口与其底部相连通的喷淋塔。本发明的煤气净化装置具有结构简单、操作弹性大的特点，对保证设备维修方便、稳定长周期运行有利；总压降约5kPa，能耗大大降低；实现了煤气的深度净化，确保净化后煤气中含灰量＜1mg/m3。

Description

一种煤气净化装置
技术领域
本发明涉及一种煤气净化装置，尤其涉及一种气流床气化生产超洁净煤气的净化装置。
背景技术
煤炭气化技术，尤其是高压、大容量气流床气化技术，显示了良好的经济和社会效益，代表着发展趋势，是现在最清洁的煤利用技术，是洁净煤技术的龙头和关键。煤炭气化生成的煤气可用于电力、蒸汽、马达燃料、煤基化学品(合成氨、甲醇、烯烃等)、氢气等的生产，但这些产品的生产对煤气净化提出了严格的要求。以整体煤气化联合循环发电(IGCC)为例，如果出气化炉的煤气未经净化直接进入IGCC系统，那么气体中所含的细灰和水雾不仅影响传热效果及设备的使用寿命，而且会造成管道、废热锅炉和热管换热器的磨损和堵塞，同时也严重污染了环境；再以合成化学品为例，合成过程均需要催化剂，如果煤气初步净化不彻底，其中含有的细灰、水雾极易被吸附在催化剂表面，使催化剂活性下降以致严重影响生产，从而造成重大的经济损失。所以煤气初步净化是必要的也是必须的，其要达到的目标为煤气中含尘量小于1mg/m3。
气流床气化因煤气的用途差异、热回收方式的不同，使得粗煤气的初步净化形成了不同的方法，代表性的有以下几种：干法(高温)净化、湿法净化、干法和湿法结合，但对常用的激冷型气化工艺均采用湿法净化方法，并且文丘里洗涤器常作为该方法中的关键设备之一。实践表明，使用了文丘里洗涤器的煤气初步净化系统，压力损失较高，系统易发生堵塞结垢，并且煤气易出现带灰带水现象，严重影响了整个系统的长周期稳定运行。原料特性、气化压力及气化炉操作温度等的变化会在一定程度上影响初步净化系统的操作性能，从而影响煤气净化效果。所以，从系统长周期稳定可靠运行的需要出发，迫切需要一种低能耗、净化效果好且操作弹性大的煤气初步净化方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低能耗、高净化效率的煤气净化装置，用于以固态含碳氢化合物为原料气流床气化生产煤气的初步净化，以实现系统的长周期稳定运行。
为实现上述发明目的，本发明提供如下所述的煤气净化装置：
一种煤气净化装置，包括：
一个将旋风分离与喷淋洗涤相结合的旋风洗涤器；
一个通过第一管线使所述旋风洗涤器顶部的煤气出口与其底部相连通的泡沫洗涤器；
一个通过第二管线使所述泡沫洗涤器顶部的煤气出口与其底部相连通的喷淋塔。
优选地，所述旋风洗涤器由旋风分离器、喷淋管及储液槽组成。所述喷淋管设置在旋风分离器内部靠下的中轴线上，所述喷淋管入口与循环水管相连通。
优选地，所述泡沫洗涤器为一板式塔，自上而下由旋流板、第一段塔板、第二段塔板、第三段塔板和储液槽组成。第一段塔板上部进水口与外供水管相连通，第二段塔板上部进水口与循环水管线相连，第三段塔板上部进水口则与灰水管线相连通。第一段塔板通常设置为2～4层，第二段塔板设置为1～3层，第三段塔板设置为1～2层，煤气入口管线插入储液槽液封中。
优选地，所述板式塔为固阀塔。
优选地，所述喷淋塔自上而下由旋流板除沫器、喷淋层和储液槽组成。喷淋层进水口与外供水管相通，喷淋层设置为1～3层。
所述外供水可以是锅炉用水、脱氧水、变换冷凝液中的一种或几种。
本发明的煤气净化装置与现有技术相比，优点在于：
(1)旋风洗涤器、泡沫洗涤器及喷淋塔均具有结构简单、操作弹性大的特点，对保证设备维修方便、稳定长周期运行有利；
(2)因为本发明提出的初步净化装置所包含的三个设备——旋风洗涤器、泡沫洗涤器及喷淋塔的压降均较低，总压降约5kPa，与现有的初步净化装置相比，能耗大大降低；
(3)因为采用了旋风-喷雾、鼓泡接触及喷雾接触多级净化的方式，实现了煤气的深度净化，确保净化后煤气中含灰量＜1mg/m3。
附图说明
图1是本发明的煤气净化装置示意图。
具体实施方式
下面结合图1对本发明的煤气净化装置作进一步详细说明。
本发明的煤气净化装置包括：
一个将旋风分离与喷淋洗涤相结合的旋风洗涤器1，其作用是进一步润湿煤气，加速煤气中颗粒长大，实现大部分灰渣的脱除。携带有灰渣和液滴的煤气沿切线进入旋风洗涤器1，循环水从入口104进入喷淋管101，在喷淋水的润湿和离心力的进一步作用下，大部分灰渣及液体沿旋风洗涤器壁面从下降管102流出，进入储液槽103，含渣灰水从储液槽103底部排出，送往渣水处理系统，煤气经第一管线2排出，储液槽103设有液位计及液位报警装置，以便对液位进行控制和报警；
一个通过第一管线2使旋风洗涤器1顶部的煤气出口与其底部相连通的泡沫洗涤器3，其作用是最大限度脱除从旋风洗涤器1送出的煤气中的灰渣。本发明所述泡沫洗涤器3为一常规板式塔，分为五段，自上而下由旋流板301、第一段塔板303、第二段塔板305、第三段塔板307和储液槽308组成。第一段塔板上设有外供水入口302，第二段塔板上设有循环水入口304，第三段塔板上设有灰水入口306，入口煤气管线插入储液槽308液封中，含渣灰水从储液槽308底部排出，送往渣水处理系统，煤气经第二管线4排出。储液槽308设有液位计及液位报警装置，以便对液位进行控制和报警；
一个通过第二管线4使泡沫洗涤器3顶部的煤气出口与其底部相连通的喷淋塔5，其作用是进一步深度脱除从泡沫洗涤器3送出的煤气中的残余灰渣。所述喷淋塔5分三段，自上而下由旋流板除沫器501、喷淋层502和储液槽503组成，喷淋层502进水口与外供水管相通，储液槽503底部出口与水泵6相连通，然后经管线7和8分别与旋风洗涤器1的循环水入口104以及泡沫洗涤器3的循环水入口304相连通，洗涤后的超洁净煤气由喷淋塔5顶部排出，送往下游工序。储液槽503设有液位计及液位报警装置，以便对液位进行控制和报警。
实施例1
日处理1000吨煤的激冷型粉煤加压气化装置，气化压力为4.0MPa，气化温度为1550℃，气化煤气出气化室经洗涤后，温度为221℃，干基流量为73000Nm3/h，湿基流量为187500Nm3/h，干煤气中灰渣含量为7g/Nm3。进旋风洗涤器的煤气压力为3.98MPa，循环灰水的温度为190℃，水量为30t/h。煤气与灰水混合，少量湿煤气中蒸汽冷凝。煤气从旋风洗涤器1入口进入，在喷淋水润湿及离心力作用下，95％的含渣灰水沿旋风洗涤器3的内壁面经下降管102进入下部储液槽103，渣水从储液槽103底部排放进入渣水处理系统，除去大部分灰渣的湿煤气由第一管线2进入泡沫洗涤器3，入口管线插入储液槽308液封下，渣水从储液槽308底部排放进入渣水处理系统，湿煤气与塔板上液层逐级接触进一步净化后由第二管线4进入喷淋塔5，在外供高温变换冷凝液的喷淋洗涤下，煤气实现深度净化，从喷淋塔5顶部出口排出去下游工序，低浓度渣水则从储液槽503底部排出经循环泵6进入泡沫洗涤器的第二段塔板。
旋风洗涤器1的内径为2000mm，高度为11000mm。泡沫洗涤器3内径为3200mm，高度为15000mm，第一段设两层塔板，第二段设两层塔板，第三段设一层塔板。喷淋塔5内径为1200mm，外供高温变换冷凝液流量为40t/h，循环水量为80t/h，灰水量为50t/h，出喷淋塔5的煤气中含灰渣为0.8mg/m3，初步净化系统的压降为5000kPa，不堵渣，不带水，能很好满足下游工序的要求。

Claims (10)

1.一种煤气净化装置，包括：
一个将旋风分离与喷淋洗涤相结合的旋风洗涤器；
一个通过第一管线使所述旋风洗涤器顶部的煤气出口与其底部相连通的泡沫洗涤器；
一个通过第二管线使所述泡沫洗涤器顶部的煤气出口与其底部相连通的喷淋塔。
2.根据权利要求1所述的煤气净化装置，其特征在于，所述旋风洗涤器由旋风分离器、喷淋管及储液槽组成。
3.根据权利要求2所述的煤气净化装置，其特征在于，所述泡沫洗涤器为一板式塔，自上而下由旋流板、第一段塔板、第二段塔板、第三段塔板和储液槽组成。
4.根据权利要求3所述的煤气净化装置，其特征在于，所述喷淋塔自上而下由旋流板除沫器、喷淋层和储液槽组成。
5.根据权利要求4所述的煤气净化装置，其特征在于，所述旋风洗涤器中的喷淋管设置在旋风分离器内部靠下的中轴线上，所述喷淋管入口与循环水管相连通。
6.根据权利要求5所述的煤气净化装置，其特征在于，所述泡沫洗涤器中的第一段塔板上部进水口与外供水管相连通，所述第二段塔板上部进水口与循环水管线相连，所述第三段塔板上部进水口则与灰水管线相连通，煤气入口管线插入储液槽液封中。
7.根据权利要求6所述的煤气净化装置，其特征在于，所述板式塔为固阀塔。
8.根据权利要求7所述的煤气净化装置，其特征在于，所述泡沫洗涤器中的第一段塔板设置为2～4层，所述第二段塔板设置为1～3层，所述第三段塔板设置为1～2层。
9.根据权利要求8所述的煤气净化装置，其特征在于，所述喷淋层进水口与外供水管相通，喷淋层设置为1～3层。
10.根据权利要求1-9中任一项权利要求所述的煤气净化装置，其特征在于，所述外供水可以是锅炉用水、脱氧水、变换冷凝液中的一种或几种。
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