CN102994171A

CN102994171A - 燃气轮机发电焦炉煤气综合净化系统及其净化方法

Info

Publication number: CN102994171A
Application number: CN2012100121793A
Authority: CN
Inventors: 郭现增; 田红峰; 付俊红; 徐立新; 郭志伟; 王志强; 万晓东
Original assignee: HENAN LIYUEN CHAR GROUP Co
Current assignee: HENAN LIYUEN CHAR GROUP Co
Priority date: 2011-09-17
Filing date: 2012-01-16
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2032-01-16
Also published as: CN102994171B

Abstract

本发明涉及一种燃气轮机发电焦炉煤气综合净化系统及其净化方法，燃气轮机发电焦炉煤气综合净化系统，煤气管内的焦炉煤气依次经脱硫系统、压缩机过滤系统和煤气过滤系统进入燃气轮机中，脱硫系统是四组干脱硫塔并联在煤气管上，压缩机过滤系统是由四台压缩机过滤器串联在从脱硫系统出来的第一输气管上；利用煤气综合净化系统的净化方法，包括如下步骤：a、将煤气脱硫；b、将步骤a所得的煤气过滤压缩；c、将步骤b所得煤气等压升温；d、将步骤c所得煤气预过滤；e、将步骤d所得煤气精过滤，得到符合燃机要求的煤气。本发明系统在粗苯净化处理的基础上，新设四组干脱硫塔，除硫效果好，压缩机过滤系统和煤气过滤系统进行优化，提高煤气的品质。

Description

燃气轮机发电焦炉煤气综合净化系统及其净化方法

技术领域

本发明涉及一种燃气轮机发电焦炉煤气综合净化系统及其净化方法。

背景技术

燃气轮机联合循环发电是当今世界上最环保、最节能、最先进的一种发电方式，使用焦炉煤气在轻型燃机上实现联合循环发电在世界上我国处于领先地位，这与我国炼焦大国有关，原焦炉煤气含有：水、焦油、碱金属、颗粒物、温度等其它无法满足燃机燃料规定，造成燃机无法运行或者无法安全、经济运行。小型燃机或国产燃机大都是经过尽力处理煤气后，虽然不合格，只有牺牲燃机的寿命或增加小修大修次数来弥补煤气燃料的不合格。像山东金能美国索拉燃机由于煤气不合格，新机组运行不到一年就报废处理了，造成浪费极大。

目前常用的传统煤气处理方法是进行一系列常规去焦油净化、湿法脱硫、脱氨以及脱苯工序净化处理，焦炉产生的荒煤气经气液分离器、横管初冷器、电捕焦油把液状、雾状焦油和萘分离，再进入脱硫塔、煤气预热器、喷淋饱和器脱去煤气中的硫和氨，最终从终冷塔出来的23℃左右的煤气从洗苯塔底部进入，被从顶部喷洒的循环洗油吸收煤气中的苯族烃，吸收了苯族烃的洗油称为富油，富油送至粗苯蒸馏装置脱苯，再生循环使用，洗苯后从洗苯塔出来的煤气一部分回炉，一部分进入燃机进行发电，经粗苯工序净化处理后的煤气仍含有杂质，处理效果不理想，达不到燃机燃料的需求标准。

发明内容

本发明针对现有技术煤气净化达不到轻型燃机燃料标准，易造成燃机无法正常运行的问题，提供一种轻型燃气轮机发电用焦炉煤气综合净化工艺，使焦炉煤气的水、焦油、杂质、硫、颗粒物、碱金属等更进一步进化和分离，提高了煤气品质，达到轻型燃机燃料规定标准。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种燃气轮机发电焦炉煤气综合净化系统，煤气管内的焦炉煤气依次经脱硫系统、压缩机过滤系统和煤气过滤系统进入燃气轮机中，所述脱硫系统是四组干脱硫塔并联在煤气管上，压缩机过滤系统是由四台压缩机过滤器串联在从脱硫系统出来的第一输气管上。

上述煤气综合净化系统，从压缩机过滤系统出来的第二输气管经换热器和恒控制装置后进入到煤气过滤系统。

上述煤气综合净化系统，所述煤气过滤系统由前级过滤器与后级过滤器构成，第二输气管依次经经前级过滤器和后级过滤器，后级过滤器出来的第三输氧管联通到燃气轮机上。

上述煤气综合净化系统，煤气管与第一输气管之间设置有第一旁通管，所述换热器、前级过滤器和后级过滤器均连接到排污管上。

一种利用煤气综合净化系统的净化方法，包括如下步骤：

a、将煤气通入脱硫系统并联的四组干脱硫塔进行干脱硫，处理煤气中的硫化氢、焦油和粉尘；

b、将步骤a所得的煤气送入压缩机过滤系统，经四台串联的压缩机进行四级压缩；

c、将步骤b所得煤气经煤气换热器和恒控制装置以3.9MPa等压升温为90-100℃，将液体可燃物如苯、萘等气化为可燃气体；

d、将步骤c所得煤气通入煤气过滤系统的前级过滤器进行预过滤；

e、将步骤d所得煤气通入煤气过滤系统的后级过滤器进一步精过滤，从而得到符合燃机要求的合格的焦炉净化煤气。

上述步骤（a）中通入脱硫系统的煤气为经过常规去焦油净化、湿法脱硫、脱氨以及脱苯工序净化处理所得的煤气。

上述步骤（a）之后设有煤气柜和过滤器，步骤（a）制得的煤气依次通入煤气柜和过滤器，再进入步骤（b），所述过滤器为不锈钢材质，过滤精度150目，数量19根，过滤面积74平方，缓冲煤气，分离杂质。

上述步骤（b）之后设有冷却器和分离器，步骤（b）制得的煤气依次通入冷却器和分离器，再进入步骤（c），所述分离器为旋风分离器，分离煤气中的碱金属、焦油、颗粒灰分等杂质。

上述四组干脱硫塔内部均分为六层，最底部一层为焦炭，其中两组干脱硫塔的二到六层为活性炭填料，其余两组干脱硫塔的二到六层为氢氧化铁脱硫剂填料，所述氢氧化铁脱硫剂是由含水30%-50%的氢氧化铁组成，所述活性炭的反应温度控制在20-40℃。

上述步骤(d)中前级过滤器为双联高压二级预过滤器，采用两套二级过滤，一级过滤采用30个不锈钢烧结毡过滤器，过滤精度10μm，二级过滤采用30个玻璃纤维过滤器，过滤精度为5μm；所述步骤(e)中后级过滤器为双联高压二级精过滤器，过滤精度为3μm，每组六个滤芯。

本发明系统在粗苯净化处理的基础上，新设四组干脱硫塔，除硫效果好，压缩机过滤系统和煤气过滤系统进行优化，利用本发明系统进行净化的方法，净化效果理想，使焦炉煤气的水、焦油、杂质、碱金属等更进一步的净化和分离，提高煤气的品质，使进口滤芯更换周期大大延长，仅节省进口滤芯年费用贰百万余元，保护燃机的叶片和喷嘴等高温部分，保证燃气轮机安全，经济运行，提高利用率和降低维修成本，在各个设备中增设的旁通管，在检修或更换部件时不影响燃机运行。

附图说明

图1本发明系统的结构示意图；

图2本发明净化方法的流程图；

图3本发明综合净化处理后的煤气成分检测报告；

图4本发明综合净化处理后的煤气成分检测报告；

图5本发明综合净化处理后的煤气成分检测报告。

具体实施方式

如图1所示，本发明系统的结构示意图，煤气管1内的焦炉煤气依次经脱硫系统2、压缩机过滤系统6和煤气过滤系统11进入燃气轮机中，所述脱硫系统是四组干脱硫塔3并联在煤气管1上，压缩机过滤系统6是由四台压缩机过滤器串联在从脱硫系统出来的第一输气管5上，从压缩机过滤系统6出来的第二输气管9经换热器和恒控制装置10后进入到煤气过滤系统11，所述煤气过滤系统11由前级过滤器12与后级过滤器13构成，所述前级过滤器12为双联高压二级预过滤器，采用两套二级过滤，可以互相备用，也可隔离，所述后级过滤器13是高压二级精过滤器，第二输气管9依次经经前级过滤器12和后级过滤器13，后级过滤器13出来的第三输氧管14联通到燃气轮机上，煤气管1与第一输气管5之间设置有第一旁通管4，所述换热器10、前级过滤器12和后级过滤器13均连接到排污管15上。

如图2所示，本发明净化方法的流程图，一种利用煤气综合净化系统的净化方法，包括如下步骤：

a、将煤气通入脱硫系统2并联的四组干脱硫塔3进行干脱硫，处理煤气中的硫化氢、焦油和粉尘；

b、将步骤a所得的煤气送入压缩机过滤系统6，经四台串联的压缩机7进行四级压缩；

c、将步骤b所得煤气经煤气换热器和恒控制装置10以3.9MPa等压升温为90-100℃，将液体可燃物如苯、萘等气化为可燃气体；

d、将步骤c所得煤气通入煤气过滤系统11的前级过滤器12进行预过滤；

e、将步骤d所得煤气通入煤气过滤系统11的后级过滤器13进一步精过滤，从而得到符合燃机要求的合格的焦炉净化煤气。

上述步骤（a）中通入脱硫系统2的煤气为经过常规去焦油净化、湿法脱硫、脱氨以及脱苯工序净化处理所得的煤气。

上述步骤（a）之后设有煤气柜16和过滤器8，步骤（a）制得的煤气依次通入煤气柜16和过滤器8，再进入步骤（b），过滤器8为不锈钢材质，过滤精度150目，数量19根，过滤面积74平方，缓冲煤气，分离杂质。

上述步骤（b）之后设有冷却器17和分离器18，步骤（b）制得的煤气依次通入冷却器17和分离器18，再进入步骤（c），分离器18为旋风分离器，分离煤气中的碱金属、焦油、颗粒灰分等杂质。

上述四组干脱硫塔3内部均分为六层，最底部一层为焦炭，其中两组干脱硫塔的二到六层为活性炭填料，其余两组干脱硫塔的二到六层为氢氧化铁脱硫剂填料，氢氧化铁脱硫剂是由含水30%-50%的氢氧化铁组成，活性炭的反应温度控制在20-40℃，煤气自塔底部进入，穿过填料层由塔顶出来去电厂，煤气中的硫化氢及焦油粉尘被吸附在填料上，其中煤气含硫化氢小于20mg/m3,含焦油粉尘小于10mg/m3，其脱硫原理为：（一）、用氢氧化铁法脱除硫化氢，1、基本原理：反应式如下： Fe(OH)3+3H2S=Fe2S3+6H2O，该反应为不可逆反应，反应压力不受平衡压力影响，但水蒸汽的含量对脱硫效率影响很大，副产硫磺，催化剂可以再生，再生反应为：2Fe2S3+6H2O+302=4Fe(OH)3+6S；2、使用条件：氢氧化铁脱硫剂组成为Fe(OH)3，脱硫剂需要适宜的含水量，最好为30%-50%，否则会降低脱硫率，含水量可以为30%、35.5%、40.2%、47%或50%等，即为30%-50%之间任意值，氢氧化铁使用时无特殊要求，在常温、低压、加压下都能使用，但脱硫效果与接触时间关系很大，在脱硫过程中，原料气含硫量与所需接触时间几乎成直线关系，含硫量大，所需接触时间长，流速慢，接触时间可以通过煤气的流速来控制；（二）、活性炭法脱硫并吸附煤气中焦油，基本原理为：氧化法脱硫是最常用的一种，借助与氧的催化作用，硫化氢和硫氧化碳被气体中存在的氧所氧化，反应式为H2S+1/2O2=S+H2O COS+1/2O2=S+CO2，反应分两步进行，第一步是活性炭表面化学吸附氧，形成表面氧化物，这一步反应速率极快；第二步是气体中的硫化氢分子与化学吸附态的氧反应生成硫和水，速度较慢，反应速率由第二步确定，反应过程强烈放热，当温度维持在20～40℃时，对脱硫过程无影响；如超过50℃，气体将带走活性炭中水分，使温度降低，恶化脱硫过程，所以反应温度控制在同时20～40℃，可以为20℃、24.3℃、32℃、38.5℃、或40℃等，即为时20～40℃之间任意值。

上述过滤器8为不锈钢材质，过滤精度150目，数量19根，过滤面积74平方，过滤器8进气室和排气室处设置有蒸汽反吹扫管路，发生堵塞时，让旁路接通，关闭过滤器进出口阀门，通入蒸汽进行吹扫30分钟即可，使滤芯可重复使用，节省了费用，减轻了检修工作量。

上述冷却器17用浮头管壳式结构，冷却水走壳程，煤气走管程（304不锈钢），便于蒸汽正向和反向清洗。

上述分离器18主要分离煤气中的杂质、油、水。当煤气从分离器进气管切向进入筒体后，气体向下螺旋运动，在离心力的作用下，比重大的杂质、油、水、液滴被甩到筒体壁面上，并顺着壁面汇集到容器底部，在压力作用下由排污口排出。

上述换热器和恒控制装置10主要由加热器和气液分离器两台设备组成。加热器主要由U型管束、筒体、管箱、封头组成，煤气走管程（与煤气接触部分均采用了S30408不锈钢材料），壳程内为水—蒸汽，利用高温蒸汽加热煤气。气液分离器作为冷凝器缓冲罐，从煤气加热器过来的冷凝水经过该缓冲罐，在利用自动控制把水输送至下个工段，加热器封头处煤气进、出室壁处设有蒸汽反吹扫接口，90-- 100度煤气长时间冲刷管壁内表面时，会有一层碳垢附着在表面，影响换热效果，吹洗后恢复功能。

上述步骤(d)中前级过滤器12为双联高压二级预过滤器，采用两套二级过滤，可以互相备用，也可以全部隔离，不影响机组运行，一级过滤采用30个不锈钢烧结毡过滤器，可反复氮气反吹洗重复使用；过滤精度10μm，二级过滤采用30个玻璃纤维过滤器，过滤精度为5μm,，为一次性滤芯。

上述步骤(e)中后级过滤器13为双联高压二级精过滤器，过滤精度为3μm，每组六个滤芯，方便更换与检修。

本发明是在传统煤气基础上，加装四组干脱硫塔，对煤气压缩机进口过滤器进行优化加精，提高煤气压缩机四级气液分离效率和可靠性，计算并设置合理的温度冷却和加温梯次比值，增设煤气换热器和恒温控制装置，煤气双级串联预过滤器和和最终双联精过滤装置，这样，在煤气经过精心设计的状态下净化后，压缩加温煤气再冷却后分离杂质、脱液，再加温定温三级过滤和终极分离，达到煤气品质符合美国燃机规定的苛刻要求。

如图3-图5所示，是本发明综合净化处理后的煤气成分检测报告。

Claims

1.一种燃气轮机发电焦炉煤气综合净化系统，煤气管（1）内的焦炉煤气依次经脱硫系统（2）、压缩机过滤系统（6）和煤气过滤系统（11）进入燃气轮机中，其特征在于：所述脱硫系统是四组干脱硫塔（3）并联在煤气管（1）上，压缩机过滤系统（6）是由四台压缩机过滤器串联在从脱硫系统出来的第一输气管（5）上。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机发电焦炉煤气综合净化系统，其特征在于：从压缩机过滤系统（6）出来的第二输气管（9）经换热器和恒控制装置（10）后进入到煤气过滤系统（11）。

3.根据权利要求1或2所述的燃气轮机发电焦炉煤气综合净化系统，其特征在于：所述煤气过滤系统（11）由前级过滤器（12）与后级过滤器（13）构成，第二输气管（9）依次经经前级过滤器（12）和后级过滤器（13），后级过滤器（13）出来的第三输氧管（14）联通到燃气轮机上。

4.根据权利要求3所述的燃气轮机发电焦炉煤气综合净化系统，其特征在于：煤气管（1）与第一输气管（5）之间设置有第一旁通管（4），所述换热器（10）、前级过滤器（12）和后级过滤器（13）均连接到排污管（15）上。

5.一种利用权利要求1所述的煤气综合净化系统的净化方法，其特征在于：包括如下步骤：

a、将煤气通入脱硫系统（2）并联的四组干脱硫塔（3）进行干脱硫，处理煤气中的硫化氢、焦油和粉尘；

b、将步骤a所得的煤气送入压缩机过滤系统（6），经四台串联的压缩机（7）进行四级压缩；

c、将步骤b所得煤气经煤气换热器和恒控制装置（10）以3.9MPa等压升温为90-100℃，将液体可燃物如苯、萘等气化为可燃气体；

d、将步骤c所得煤气通入煤气过滤系统（11）的前级过滤器（12）进行预过滤；

e、将步骤d所得煤气通入煤气过滤系统（11）的后级过滤器（13）进一步精过滤，从而得到符合燃机要求的合格的焦炉净化煤气。

6.根据权利要求5所述的净化方法，其特征在于：所述步骤（a）中通入脱硫系统（2）的煤气为经过常规去焦油净化、湿法脱硫、脱氨以及脱苯工序净化处理所得的煤气。

7.根据权利要求5所述的净化方法，其特征在于：所述步骤（a）之后设有煤气柜（16）和过滤器（8），步骤（a）制得的煤气依次通入煤气柜（16）和过滤器（8），再进入步骤（b），所述过滤器（8）为不锈钢材质，过滤精度150目，数量19根，过滤面积74平方，缓冲煤气，分离杂质。

8.根据权利要求5所述的净化方法，其特征在于：所述步骤（b）之后设有冷却器（17）和分离器（18），步骤（b）制得的煤气依次通入冷却器（17）和分离器（18），再进入步骤（c），所述分离器（18）为旋风分离器，分离煤气中的碱金属、焦油、颗粒灰分等杂质。

9.根据权利要求5所述的净化方法，其特征在于：所述四组干脱硫塔（3）内部均分为六层，最底部一层为焦炭，其中两组干脱硫塔的二到六层为活性炭填料，其余两组干脱硫塔的二到六层为氢氧化铁脱硫剂填料，所述氢氧化铁脱硫剂是由含水30%-50%的氢氧化铁组成，所述活性炭的反应温度控制在20-40℃。

10.根据权利要求5所述的净化方法，其特征在于：所述步骤(d)中前级过滤器（12）为双联高压二级预过滤器，采用两套二级过滤，一级过滤采用30个不锈钢烧结毡过滤器，过滤精度10μm，二级过滤采用30个玻璃纤维过滤器，过滤精度为5μm；所述步骤(e)中后级过滤器（13）为双联高压二级精过滤器，过滤精度为3μm，每组六个滤芯。