CN102300616A - 用于排出在用于原气体的除尘设备的运行中出现的粉尘的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于排出使用具有配设的闸斗仓的粉尘分离器的情况下从压力气化中出现的粉尘的方法,所述方法设计成,减少或完全避免氮气进入原气体中,以尽可能从一开始就避免氮气进入后面的化学合成。这是这样来实现的,粉尘分离器中定位多个过滤元件,各所述过滤元件通过含二氧化碳的气体或纯CO2气体回冲。
Description
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于排出在用于原气体的除尘设备的运行中出现的粉尘的方法。
背景技术
固体燃料,例如各种不同的煤、泥炭、氢化残留物、余料、废弃物、生物材料和飞灰或上述物质的混合物的热气化在高压及高温下进行,其目的是产生具有高能量含量和/或具有有利于进一步的化学合成的成分的原气体。原气体含有飞灰,该飞灰是源自于所输送的燃料的灰尘成分。飞灰以微粒的形式存在,在进一步使用之前,必须分离飞灰,并将其从压力室排出。对于例如在旋风分离器或过滤器中进行的干式的分离,在被排出压力室之前会作为松散料出现通常非常细小的固体物。当然在松散料的空隙容积中存在气体,所述气体为原气体,所述气体与固体物一起被排出并且在灰烬被进一步利用或清理之前必须除去所述气体。
在从原气体中分离出飞灰后,首先在确定的时间段内收集飞灰,然后将该批次排出。这里通常将所述批次从中间存储器转移到闸斗仓,所述闸斗仓在该时刻仍处于同样高的压力水平。接着使闸斗仓脱开连接,并使其降压到较低的压力水平。接着将位于闸斗仓中的灰尘送出,以进行进一步的处理、清理和/或存放。在排空飞灰之后,通过输入气体使空的闸斗仓重新处于系统压力,并连接到中间存储器上,以接受所收集的下一个批次飞灰。
例如DE 40 08 742、DE 35 15 365或US 7 182 799记载了用于从高压气化设备的原气体中分离粉尘的过滤设备的可能的结构上的构型和过滤元件在过滤设备中布置方式。
为了能够连续地过滤原气体流,需要经常地利用短时间的回冲清洁过滤元件,由此清除形成在原气体侧形成的滤饼。为此必须提供处于过滤器压力之上的压力水平的净化气体,以便能够实现具有要求的脉冲的短时间的气流。
通常利用由空气分离设备以足够的量提供的氮气在气化设备中对闸斗仓进行加压以及也对过滤元件进行净化。氮气的使用是得到验证的并且基本上是成熟的。但如果气化设备的目的是产生用于后续进行的各种化学合成的合成气体,则中合成气体中的氮气成分是非常不希望的,为此多数情况下将其限制在一个取决于相应的合成的极值。
发明内容
本发明的目的是,这样设计所述用于排出所产生的粉尘的方法,使得能够减少或完全避免氮气进入原气体中,以尽可能从一开始就避免氮气进入后面的化学合成。
根据本发明利用开头所述类型的方法这样来实现所述目的,将多个过滤元件定位在粉尘分离器中,并以含二氧化碳的气体或纯CO2气体回冲所述过滤元件。
利用本发明的方法方式能够明显地实现,在净化粉尘分离器和/或回冲过滤元件时不会将附加的氮气带入系统,因为对于所述方法使用了总是会出现的CO2。
在含二氧化碳的气体中惰性气体(例如N2,Ar)成分和碳氢化合物(例如CH4、CxHy)成分的总和应<50%,其余的部分则包含二氧化碳,必要时还包含合成气体组分(CO、H2)等。
原则上已知的是,在煤尘压力气化中使用CO2作为输入系统中的惰性化及输送介质,如在DE 10 2007 020 333 A1中记载的那样。
本发明适宜的实施方式在各从属权利要求中得到,其中根据本发明设定,对含CO2的回冲气体进行预热,以便强制性地补偿在降压过程中,例如在调节、容器加压、输入低压的二氧化碳等时所出现的二氧化碳温度降低,以便由此实现可靠的运行。
这里根据本发明将用于回冲的二氧化碳提高到一个温度水平,使得在过滤元件上保持要求的温度。
在另一个的实施方式中,本发明设定,将含CO2的回冲气体用于使粉尘分离器中的散积飞灰进行流化和松散化。这种流化或松散化是有利的,因为平均粉尘颗粒直径很小,例如<2μm。以含CO2的气体或纯CO2作为松散化气体的优点是,只有这种气体成分进入原气体中。由于根据本发明还将含CO2的回冲气体用于闸斗仓的加压,因此在飞灰进入闸斗仓期间这种组分进入原气体中,并在这里将存在于闸斗仓内的气体的一部分排出,然后这部分气体回流到原气体中。
除了避免氮气进入原气体外,本发明的另外一个优点是,与氮气相比,为了净化过滤元件需要更小的体积流,这是因为,由于二氧化碳较高的密度,为了施加确定的用于净化过滤元件的脉冲只需要较少的二氧化碳量,因此在二氧化碳量较少时也需要较小的压缩机功率。
为了加热含CO2的气体,适宜地可以使用外部加热的输送管道。
本发明的另一个实施方式是,将从闸斗仓排出的气体输送给除尘装置。
根据本发明,可以将这样除尘的来自闸斗仓的气体输送给中间缓冲器,然后将其部分地用作用于执行前面所述方法步骤的气体,如本发明同样设定的那样。
附图说明
本发明其他的特征、细节及优点根据以下说明并结合附图以及引用的实施例得出。
具体实施方式
在唯一的附图中简化示出设备线路图,其中原气体按箭头1输送给过滤器或粉尘分离器2。在通过总体用4标注的过滤元件后,经除尘的原气体按箭头3离开粉尘分离器2。
粘附在过滤器上并从过滤器上冲洗下来的粉尘在输出区中集中在粉尘分离器2的收集腔5内,该输出区装备有流化装置7,用于使粉尘松散化,以便进一步输送,为此将CO2或含CO2的气体经由管道6输送给所述流化装置。接着经由连接管道8将粉尘导入闸斗仓9,闸斗仓9在出口区域内也配备有流化装置11,所述流化装置经由管道10通过CO2或含CO2的气体驱动。
来自闸斗仓9的储气拱顶(Gasdom)的气体通过补偿管道12导回道粉尘分离器2的气体室。
设有用于CO2或含CO2的气体输送管道13,以用于清洁过滤元件4,所述气体输送管道经由回冲管道14必要时冲击式或脉冲式地对过滤元件加载。
除了补偿管道12外,还设有另一个来自闸斗仓9的储气拱顶的管道15,该管道对过滤元件17进行加载。从该过滤元件出发可以经由管道18对缓冲容器21加载,缓冲容器的气体必要时可以经由回收管道19对闸斗仓9加载,或经由管道20作为降压气体经由管道22导出到环境中或导出给其他应用。
闸斗仓9的加压或部分加压也可以有利地通过过滤器17反向地进行(未示出)。为此,用于管道18的阀关闭(如通常在加压时那样)。例如用于供应给管道6和10的回冲气体用于净化过滤器17,其中所述气体接着通过管道15对闸斗仓进行加载。
用于粉尘的输出管道用16标注,在压力补偿之后可以经由所述输出管道16清除粉尘。
下面根据起过滤作用的分离器来说明设备的工作原理。但本发明包括所有要求用气体进行循环的或不定时的净化的分离器类型:
将含有飞灰的、处于压力下的原气体导入过滤器2。这里获得经除尘的合成气体3及飞灰,其中飞灰暂时存放在收集腔5中。收集腔5的特征在于锥形的形状,该形状通入通向闸斗仓9的连接管道8。在收集腔的锥形的区域设有按现有技术的流化或松散化装置7,以实现将灰输出到闸斗仓中。流化或松散化装置7由气态二氧化碳6驱动。收集腔5在几何形状上可以集成到过滤器壳体的容器下部中,或是由始终与过滤器连接的分开的容器构成。对于后面一种情况,则过滤器壳体的下部同样设有流化或松散化装置7,以协助将飞灰输送到收集腔中。对于收集腔与过滤器壳体构成一个几何单元的第一种情况,通常在所述下部中在锥形区域内或附近设置流化及松散化装置就足够了。
如果飞灰应从收集腔5转移到闸斗仓9中,则输入松散化气体,并打开连接管道8。为此,闸斗仓处于与过滤器2及收集腔5相同的压力水平。为了使通过导入闸斗仓的飞灰排挤出的气体能够逸出,有利的是,给过滤器2或收集腔设置补偿管道12。补偿管道12也可以用于将被排挤出的气体导出至其他目的地,例如另一个容器或另一个过滤器等。
当然原理上已经证明有利的是,将被排挤的气体导回到输出固体的容器。在输出的容器内由于固体流出而腾空的体积必须替代以气体,以便保持压力。在根据本发明使用二氧化碳作为松散化气体和闸斗仓的填充气体时,将在闸斗仓9内被排挤出的气体导回是有利的,因为原气体成分必然位于收集腔5中的散积飞灰的空隙容积中。这些原气体成分在将飞灰转移到闸斗仓中被一起输送,并且在这里至少部分地与被排挤的气体混合,因而使其包含原气体的成分,所述原气体的成分经由补偿管道部分重新返回过滤器2及收集腔5的原气体室中。
和所有过滤式的粉尘分离器一样,在原气体的净化过程中,在过滤元件上形成滤饼。当滤饼达到预定的通过与滤饼层厚相对应地升高的压力损失限定的厚度时,则通过回冲执行对过滤元件4的净化。过滤元件4这里可以单个或成组地用回冲气体13、14加载。回冲气体与过滤方向相反地流动通过过滤元件4,并以相应的脉冲确保使滤饼松动分解。
如果完成将飞灰转移到闸斗仓中,则补偿管道12和连接管道8关闭,并与过滤器和收集腔脱离连接。已填充的闸斗仓9降压到较低的压力水平,该压力水平足以能够实现接下来的步骤,将降压气体导出15。一部分经降压的气体15经由过滤器17临时存储在缓冲容器21中。降压气体的其余部分20被导出。
使用至少一个缓冲容器21是有利的,因为由此可以在排空后将一部分从闸斗仓9中降压排出的气体18重新用于对闸斗仓部分地进行加压19。由此可以降低由含二氧化碳的气体和原气体成分组成的待导出的气体量。
缓冲容器的另一个优点是,使降压气体量均匀化。在典型的容器降压方式中,在开始时出现最大的质量流,所述质量流随着容器压力的降低而变小。如前面所述,在要降压的气体中必然有少量的原气体组分,因此必须将降压气体供应给合适的应用或进行清理。在实践中这种气体多数供应给燃烧处理。通过缓冲容器实现了,逐渐地使导出的气体量均匀化,这使得可以实现燃烧装置的优化运行。
飞灰从闸斗仓9转移给另外的处理16。为此,与收集腔5相同,在闸斗仓9的出口区域内同样设有流化及松散化装置11,以便使飞灰转移变得容易。松散化及流化通过二氧化碳10进行。在闸斗仓排空之后,必须使闸斗仓重新处于过滤器2和收集腔5的压力水平,以便能够接纳存储在收集腔5中的下一个批次的飞灰。借助于存储在缓冲容器21中的气体19,闸斗仓被部分地加压。通过例如经由闸斗仓9的流化及松散化装置11或经由附加的例如为输入所存储的气体19设置的输入装置继续输入二氧化碳10,将闸斗仓加压到需要的工作压力。
对飞灰进行的其他的处理步骤例如可以是将飞灰导回到气化过程或为了存放或清除处理进行准备。对于后面一种情况,则必须确保将必然仍存在于散积飞灰的空隙容积中的原气体组分去除。为此例如在US 4,838,898 A及US 2007/0084117 A1都记载了用多个方法步骤从由合成气体中分离的飞灰中清除剩余的原气体成分的方法。
示例:
如例如在阀、还原元件或孔盘中出现的二氧化碳的等熵降压对于二氧化碳会导致明显的温度降低。
例如二氧化碳从p1=50bar、T1=150℃的状态1降压至p2=2bar的状态2,则得到T2=126.7℃的温度。如果使用氮气,在其他情况相同的状态变化下,T2(N2)=146.4℃。这里为了确保150℃的温度,p1=50bar下的二氧化碳必须预热至约170℃。如果使用T1=80℃的温度,则在其他情况相同的降压中,则调整到T2=40.7℃的温度,对于氮气该温度为T2(N2)=73.6℃。
上面的示例是从如在加压闸斗仓时出现的常见的运行参数的范围中选出的。
该示例表明,在使用二氧化碳时,与氮气相比,必须通过预热来调整所使用的二氧化碳温度,以补偿在节流部处的冷却效应。为了能够保持必要的过程温度以及不超过例如过滤元件和松散化装置上容许的温度梯度,这样做是必需的。
根据本发明,用于净化过滤元件的二氧化碳或含二氧化碳的气体进行这样的预热,使得在降压到(过滤器的)工作压力之后二氧化碳或含二氧化碳的气体的温度高于双相区域的极限。同时二氧化碳或含二氧化碳的气体在降压后的温度高于原气体成分的冷凝温度。
相同的要求在流化及松散化元件的范围中也适用,为了流化及松散化元件的运行使用的二氧化碳或含二氧化碳的气体必须降压。同样,二氧化碳或含二氧化碳的气体必须进行这样的预热,使得要能够在闸斗仓加压时,使二氧化碳或含二氧化碳的气体的温度高于双相区域的极限。
附图标记列表
1 原气体
2 过滤器,粉尘分离器
3 经去除粉尘的原气体
4 过滤元件
5 收集腔
6 用于CO2或CO2的气体的输入管道
7 流化装置
8 连接管道
9 闸斗仓
10 用于CO2或含CO2的气体的输入管道
11 流化装置
12 补偿管道
13 气体输入管道
14 回冲管道
15 降压气体管道
16 输出管道
17 降压气体过滤器
18 降压气体
19 再循环气体
20 降压气体
21 缓冲容器
22 降压气体
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.用于排出粉尘的方法,所述粉尘是在使用具有至少一个配设的闸斗仓的粉尘分离器的情况下在用于原气体的除尘设备的运行中出现的、从压力气化来的粉尘,其特征在于,在粉尘分离器(2)中定位多个过滤元件(4),各所述过滤元件通过不同于空气的、含二氧化碳的气体或纯CO2气体回冲,其中为了气体回输,粉尘分离器(2)和闸斗仓(9)在填充闸斗仓(9)时通过补偿管道(12)相互作用连接。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,对含CO2的回冲气体进行预热。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,含CO2的回冲气体用于使粉尘分离器中的散积飞灰流化和松散化。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,含CO2的回冲气体用于对闸斗仓进行加压。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,含CO2的回冲气体用于使闸斗仓中的粉尘松散化。
6.如权利要求4或5所述的方法,其特征在于,含CO2的气体通过外部加热的输送管道供应到其使用位置。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,将从闸斗仓导出的气体供应给一除尘装置。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,经过除尘的、从闸斗仓中提取的气体输送到中间缓冲器,并将其至少部分地用作用于执行前面的方法步骤之一的气体。
Claims (8)
1.用于排出粉尘的方法,所述粉尘是在使用具有至少一个配设的闸斗仓的粉尘分离器的情况下在用于原气体的除尘设备的运行中出现的、从压力气化来的粉尘,其特征在于,在粉尘分离器中定位多个过滤元件,各所述过滤元件通过含二氧化碳的气体或纯CO2气体回冲。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,对含CO2的回冲气体进行预热。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,含CO2的回冲气体用于使粉尘分离器中的散积飞灰流化和松散化。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,含CO2的回冲气体用于对闸斗仓进行加压。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,含CO2的回冲气体用于使闸斗仓中的粉尘松散化。
6.如权利要求4或5所述的方法,其特征在于,含CO2的气体通过外部加热的输送管道供应到其使用位置。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,将从闸斗仓导出的气体供应给一除尘装置。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,经过除尘的、从闸斗仓中提取的气体输送到中间缓冲器,并将其至少部分地用作用于执行前面的方法步骤之一的气体。
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