CN103468323B - 一种荒煤气除尘装置及除尘方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所涉及一种荒煤气除尘装置及除尘方法，其装置由至少一个除尘单元组成，除尘单元包括过滤器，过滤器分别与荒煤气管道、煤气冷却器以及置换气管道连通，煤气冷却器与布袋除尘器相连通，布袋除尘器和无油气体管道与循环风机相连通，循环风机与煤气加热器相连通，过滤器的底部净化气排出口与净化气排放管道连通、反吹气进气口与反吹气管道连通，反吹气管道和换气管道与煤气加热器连通；整个装置结构简单、运行稳定、能耗低、过滤效率高，没有循环吹灰再生系统，床料无需循环避免了滤料在过滤过程中破碎以及对设备的磨损，可采用多套并联组合过滤，本发明的方法操作简便、除尘效率高、压差低、能耗小、成本低。
Description
技术领域
本发明属于煤化工技术领域含油煤气高温除尘，具体涉及到粉煤热解制取煤焦油过程中所产生的荒煤气的除尘装置及除尘方法。
背景技术
近年来，国内外对煤低温热解制取煤焦油有了广泛的研究，但制取过程产生的荒煤气中由于含有大量的含焦粉荒煤气，除尘没有突破性的进展，严重制约着该产业的发展。
目前对于一种荒煤气除尘有三种方法，第一种方法是采用组合式的旋风分离器，分离效率低，无法分离5μm以下煤尘，产生大量的油泥也无法分离；第二种方法是电除尘，由于含焦油的荒煤气温度低于焦油凝点会冷凝，电除尘需在高温下运行，电极丝的高温腐蚀无法解决，且电除尘由于体积庞大，焦油停留时间过长，二次裂解严重会导致焦油的收率下降；第三种方法是陶瓷、粉末金属管自动反吹过滤，高温下荒煤气在管表面积碳使压差不断升高，反吹无法使滤饼脱落，致使装置不能长周期运行。
发明内容
本发明的目的之一在于克服荒煤气除尘装置所存在的不足，提供了一种利用固定床过滤与流化床反吹耦合的颗粒层过滤器除尘，在高温下有效地使荒煤气中的固体粉尘和油气分离，运行稳定，除尘效率高的荒煤气除尘装置。
本发明的目的之二在于提供一种操作方法简单易行、除尘效率高的荒煤气除尘方法。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：
荒煤气除尘装置由至少一个除尘单元组成，除尘单元包括过滤器，过滤器的顶部通过荒煤气控制阀与荒煤气管道出口连通、通过反吹气出气阀与煤气冷却器的入气口相连通、通过置换气控制阀与置换气管道连通，煤气冷却器的出气口通过管道与布袋除尘器的进气口相连通，布袋除尘器的出气管路与无油气体管道通过第一T型阀门与循环风机的入口相连通，循环风机的出口通过管道与煤气加热器的进气口相连通，过滤器的底部净化气排出口通过净化气控制阀与净化气排放管道连通、反吹气进气口通过反吹气进气控制阀与反吹气管道连通，反吹气管道与换气管道通过第二T型阀门与煤气加热器的出气口相连通；
上述过滤器的结构为：在罐体内自上而下依次设置有上集气室、过滤床层、支撑床层以及下集气室。
上述过滤床层是由过滤层和设置在过滤层底部的稳流层组成。
上述过滤层是由层间粒径上大下小、堆密度上小下大的膨化珍珠岩或松脂岩、空心玻化微珠、空心氧化铝球、超轻质陶粒、浮石、漂珠、黑曜岩、闭孔泡沫金属中的任意一种或两种组成，其粒径分布范围为1.5～6mm，过滤层厚度为200～400mm，堆密度为60～800kg/m3。
上述稳流层是由层间粒径下大上小、堆密度下大上小的惰性瓷球或石英砂、橄榄石、黄沙、鹅卵石、金属球中的任意一种或两种组成，其粒径分布范围为0.5～9mm，稳流层厚度为300～600mm，堆密度为1100～4000kg/m3。
上述支撑床层是由格栅板和设置在格栅板顶部的约翰逊网组成。
上述格栅板的格栅间隔为20～80mm，约翰逊网的筛条间隔为3～7mm。
上述除尘单元可以通过管道并联连接8～16个。
用上述的荒煤气除尘装置除尘的方法包含有以下步骤：
（1）将荒煤气管道中的荒煤气送至过滤器中进行过滤、净化，尘粒被拦截在过滤器的过滤床层上，净化的荒煤气通过净化气排出管道排出；
（2）过滤床层之间的压差达到4～10KPa时，停止向过滤器中输送荒煤气，将无油气体经过加热器加热升温至450～550℃后，打开阀门通入过滤器中，与过滤器内的荒煤气进行置换，至过滤器内的荒煤气完全排出；
（3）停止过滤器中无油气体的通入和净化气体的排出，先后开启反吹气出气阀和反吹气进气阀，从过滤器底部通入经加热器加热至450～550℃的无油气体进行反吹，反吹的气体通过过滤器顶部排出，经煤气冷却器冷却后在布袋除尘器内进行除尘，除尘后的无油气体循环利用，反吹至过滤床层压差恢复到初始状态时停止反吹，先后关闭反吹气进气阀和反吹气出气阀；
还包括步骤（4）：重复步骤（1）～（3），完成荒煤气除尘。
上述的无油气体是煤气或氮气或无氧烟气或过热蒸汽。
本发明提供的荒煤气除尘装置及除尘方法是利用了固定床过滤与流化床反吹耦合，双层布置，荒煤气过滤后，先用无油煤气或氮气或蒸汽先置换，然后反吹，反吹后的气体冷却后经布袋除尘器除尘，加热进入系统循环利用，整个装置结构简单、运行稳定、能耗低、过滤效率高，没有循环吹灰再生系统，床料无需循环避免了滤料在过滤过程中破碎以及对设备的磨损，而且本发明的过滤器采用耐高温的格栅板加约翰逊网支撑，稳流层采用瓷球或石英砂（海沙）、橄榄石、鹅卵石、黄沙、金属球其中一种或两种组合，粒度和堆密度采用下大上小分布，过滤层采用膨化珍珠岩或松脂岩、空心玻化微珠、空心氧化铝球、超轻质陶粒、浮石、漂珠、黑曜岩、闭孔泡沫金属中一种或两种组合，粒度上大下小、堆密度上小下大布置，使整个过滤床层成梯度过滤，在不降低过滤效率的同时，增加了单位体积气体的含尘量，避免出现表面结层、压差突然升高的现象；本发明的方法操作简便、除尘效率高、压差低、能耗小、成本低，此外，本发明的除尘单元可采用多套并联组合过滤，其中一台反吹，实现连续工作，大大提高除尘量和除尘效率。
附图说明
图1为实施例1的除尘单元工作流程图。
图2为图1中的过滤器4的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图和实施例对本发明的技术方案进行进一步说明，但是本发明不仅仅局限于下述的实施方式。
实施例1
以处理温度为350～600℃、压力为4～10KPa的含尘荒煤气为例，本实施例的除尘装置由一个独立的除尘单元组成，参见图1，该除尘单元包括置换、反吹气罐1、荒煤气管道2、荒煤气控制阀3、过滤器4、置换气控制阀5、反吹气出气阀6、煤气冷却器7、布袋除尘器8、无油气体控制阀9、第一T型阀门10、循环风机11、加热器12、第二T型阀门13、反吹气进气阀14以及净化气控制阀15连接构成。
本实施例的过滤器4的顶部加工有进气孔和出气孔，在进气孔上安装有一个三通，该三通的一个口通过荒煤气管道2通入荒煤气、另一个口连接置换气管道通入置换气体，在荒煤气管道2上安装有荒煤气控制阀3，控制荒煤气的通断，在置换气管道上安装有置换气控制阀5，控制置换气的通断，当通入荒煤气时，关闭置换气控制阀5；当通入置换气时，关闭荒煤气控制阀3。过滤器4顶部的出气孔通过反吹气排气管道与煤气冷却器7连通，在反吹气排气管道上安装有反吹气出气阀6，用于控制过滤器4内反吹气排出，煤气冷却器7的出气口通过管道与布袋除尘器8的进气口连通，将反吹气冷却后进行除尘，进而循环利用，布袋除尘器8的出气管路与无油气体管道分别连接在第一T型阀门10的两个垂直管路上，第一T型阀门10的另一个管路通过管道与循环风机11的入口连通，循环风机11的出口通过管道与加热器12的进气口连通，通过加热器12将循环风机11输送的无油气体进行加热升温处理，在无油气体管道上安装有无油气体控制阀9，控制无油气体的补充，本实施例的无油气体是煤气或氮气或蒸汽，该无油气体管道与置换、反吹气罐1连通，利用不含油份和尘粒的清洁煤气加热升温后通入过滤器4中进行置换或者反吹。在过滤器4底部加工有净化气排出口和反吹气进气口，净化气排出口通过净化气控制阀15与净化气排放管道连通，反吹气进气口通过反吹气进气阀14与反吹气管道连通，反吹气管道与置换气管道的另一端通过第二T型阀门13与煤气加热器12的出气端连通。
参见图2，上述的过滤器4是由罐体4-1以及在罐体4-1内自上而下设置的上集气室4-2、过滤层4-3、稳流层4-4、约翰逊网4-5、格栅板4-6和下集气室4-7构成。
上述的过滤层4-3与过滤层4-3下部同轴设置的稳流层4-4结合构成过滤器4的过滤床层，用过滤层4-3和稳流层4-4两组床层结合过滤。本实施例的过滤层4-3采用膨化珍珠岩作为滤料，滤料厚度为300mm，膨化珍珠岩按照层间粒径上大下小的顺序成等差系列的梯度分布，从上到下粒径为6mm～1.5mm，差值为0.5，堆密度按照上小下大的顺序成等差系列的梯度分布，从上到下堆密度分别为60～800kg/m3，差值为80。稳流层4-4是采用惰性瓷球作为主料，其厚度为400mm，其按照上小下大的顺序成梯度分布，从上到下粒径分别为0.5～9mm按照差值为0.5呈等差系列，从上到下堆密度分布为1100～4000kg/m3，按照差值为170呈等差系列分布。
上述的约翰逊网4-5和约翰逊网4-5下部同轴设置的格栅板4-6组合构成本实施例的支撑床层，约翰逊网4-5采用耐高温的筛板式约翰逊网4-5，其筛条间隔为5mm。格栅板4-6是采用耐高温材料，其格栅间隔为50mm。
用上述装置对荒煤气进行除尘的方法，包括以下步骤：
（1）打开荒煤气控制阀3和净化气控制阀15，关闭置换气控制阀5和反吹气出气阀6、反吹气进气控制阀14，将荒煤气管道2中的荒煤气通过荒煤气控制阀3输送至过滤器4的上集气室4-2内，再经过过滤层4-3、稳流层4-4过滤，净化的荒煤气移动至下集气室4-7内，通过净化气排出管道排出；
（2）在过滤过程中荒煤气中的尘粒被拦截在滤料中，在过滤层4-3与稳流层4-4之间的压差达到7KPa时，关闭荒煤气控制阀3，停止向过滤器4中输送荒煤气，打开无油气体控制阀9和置换气控制阀5，将由置换、反吹气罐1中的无油气经循环风机11输送至加热器12中进行加热升温，温度提升至480℃后通过置换气管道输送至过滤器4中，无油煤气与过滤器4中的荒煤气进行置换，荒煤气经过过滤床层排至下集气室4-7内，从净化气排放管道完全排出，完成置换气阶段。
（3）荒煤气置换完全，关闭净化气控制阀15与置换气控制阀5，先后开启反吹气出气阀6和反吹气进气阀14，无油煤气经过循环风机11吹送至煤气加热器12，升温至480℃后从过滤器4底部进入过滤器4内，从下集气室4-7向上经过稳流层4-4、过滤层4-3到上集气室4-2内，对过滤层4-3中沉积的尘粒进行反吹，反吹气体从上集气室4-2排出，通过煤气冷却器7冷却后在布袋除尘器8内进行除尘处理，除尘后的无油煤气循环利用，与无油气体管道中输送的煤气混合，经循环风机11输送至煤气加热器12中，当稳流层4-4、过滤层4-3之间的压差回复到初始状态时停止反吹，关闭反吹气进气阀14和反吹气出气阀6，完成反吹阶段。
（4）重复上述的步骤（1）～（3），完成荒煤气除尘。
实施例2
本实施例中，过滤层4-3采用膨化珍珠岩作为滤料，滤料厚度为400mm，膨化珍珠岩是按照层间颗粒上大下小分布，从上到下粒径分别是6～1.5mm，堆密度分布为60～800kg/m3。稳流层4-4是采用橄榄石布置，厚度为600mm，橄榄石是按照上小下大的顺序梯度分布，从上到下粒径分别为1～8mm，堆密度为1480～2800kg/m3。约翰逊网4-5采用耐高温的筛板式约翰逊网4-5，其筛条间隔为3mm。格栅板4-6是采用耐高温材料，其格栅间隔为20mm。其它的部件及其连接关系与实施例1相同。
用上述装置对荒煤气进行除尘的方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例中，过滤层4-3采用浮石作为滤料，滤料厚度为200mm，浮石是按照层间颗粒上大下小分布，从上到下粒径分别是3～1.5mm，堆密度分布为210～360kg/m3。稳流层4-4是采用金属球布置，厚度为300mm，金属球是按照下大上小的顺序分布，从上到下粒径分别为1～8mm，堆密度为2600～4000kg/m3。约翰逊网4-5采用耐高温的筛板式约翰逊网4-5，其筛条间隔为7mm。格栅板4-6是采用耐高温材料，其格栅间隔为80mm。其它的部件及其连接关系与实施例1相同。用上述装置对荒煤气进行除尘的方法与实施例1相同。
实施例4
本实施例中，过滤层4-3采用空心氧化铝为滤料，滤料厚度为400mm，空心氧化铝是按照颗粒上大下小分布，从上到下粒径分别为3～1.5mm，堆密度分别为300～600kg/m3。稳流层4-4是采用瓷球布置，厚度为300mm，瓷球是按照上小下大的顺序分布，从上到下粒径分别为9～0.5mm，堆密度为1500～2100kg/m3，约翰逊网4-5采用耐高温的筛板式约翰逊网4-5，其筛条间隔为5mm。格栅板4-6是采用耐高温材料，其格栅间隔为60mm。其它的部件及其连接关系与实施例1相同。
用上述装置对荒煤气进行除尘的方法与实施例1相同。
实施例5
本实施例中，过滤层4-3采用闭孔泡沫金属作为滤料，滤料厚度为300mm，闭孔泡沫金属是按照颗粒上大下小分布，从上到下粒径分别为3～1.5mm，堆密度分别为310～800kg/m3。稳流层4-4是采用鹅卵石，厚度为500mm，鹅卵石是按照上小下大的顺序分布，从上到下粒径分别为1～9mm，堆密度为1700～2300kg/m3，约翰逊网4-5采用耐高温的筛板式约翰逊网4-5，其筛条间隔为4mm。格栅板4-6是采用耐高温材料，其格栅间隔为70mm。其它的部件及其连接关系与实施例1相同。
用上述装置对荒煤气进行除尘的方法与实施例1相同。
实施例6
上述实施例1～5的荒煤气除尘装置中，过滤层4-3的滤料可以用松脂岩或空心玻化微珠或空心氧化铝球或超轻质陶粒或浮石或漂珠或黑曜岩或闭孔泡沫金属来替换，稳流层4-4的滤料可以用石英砂（海沙）或橄榄石或黄沙或鹅卵石或金属球来替换，滤料的布设以及其他部件及其连接关系与相应实施例相同。
用上述装置对荒煤气进行除尘的方法与相应实施例相同。
实施例7
上述实施例1～5的荒煤气除尘装置中，过滤层4-3的滤料可以用松脂岩、空心玻化微珠、空心氧化铝球、超轻质陶粒、浮石或漂珠、黑曜岩以及闭孔泡沫金属中的任意两种组合来替换，稳流层4-4的滤料可以用石英砂（海沙）、橄榄石、黄沙或鹅卵石以及金属球中的任意两种组合来替换，滤料的布设以及其他部件及其连接关系与相应实施例相同。
用上述装置对荒煤气进行除尘的方法与相应实施例相同。
实施例8
上述实施例1～7的除尘方法中，在步骤（2）的过滤过程中荒煤气中的尘粒被拦截在滤料中，在过滤床层与支撑床层之间形成一定的压差，当压差达到4KPa时，关闭荒煤气控制阀3，停止向过滤器4中输送荒煤气，打开无油气体控制阀9和置换气控制阀5，将煤气罐1中的煤气经循环风机11输送至煤气加热器12中进行加热升温，温度提升至450℃后通过换气管道输送至过滤器4中，无油煤气与过滤器4中的荒煤气进行置换，荒煤气经过过滤床层排至下集气室4-7内，从净化气排放管道完全排出，完成置换气阶段；步骤（3）荒煤气置换完全，关闭净化气控制阀15与置换气控制阀5，先后开启反吹气出气阀6和反吹气进气阀14，无油煤气经过循环风机11吹送至煤气加热器12，升温至450℃后从过滤器4底部进入过滤器4内，从下集气室4-7向上经过支撑床层、过滤床层到上集气室4-2内，对支撑床层、过滤床层中沉积的尘粒进行反吹，反吹气体从上集气室4-2排出，通过煤气冷却器7冷却后在布袋除尘器8内进行除尘处理，除尘后的无油煤气循环利用，与无油气体管道中输送的煤气混合，经循环风机11输送至煤气加热器12中，当过滤床层与支撑床层之间的压差回复到初始状态时停止反吹，关闭反吹气进气阀14和反吹气出气阀6，完成反吹阶段。
其它的步骤与相应实施例相同。
实施例9
上述实施例1～7的除尘方法中，在步骤（2）的过滤过程中荒煤气中的尘粒被拦截在滤料中，在过滤床层与支撑床层之间形成一定的压差，当压差达到10KPa时，关闭荒煤气控制阀3，停止向过滤器4中输送荒煤气，打开无油气体控制阀9和置换气控制阀5，将煤气罐1中的煤气经循环风机11输送至煤气加热器12中进行加热升温，温度提升至550℃后通过换气管道输送至过滤器4中，无油煤气与过滤器4中的荒煤气进行置换，荒煤气经过过滤床层排至下集气室4-7内，从净化气排放管道完全排出，完成置换阶段；步骤（3）荒煤气置换完全，关闭净化气控制阀15与置换气控制阀5，先后开启反吹气出气阀6和反吹气进气阀14，无油煤气经过循环风机11吹送至煤气加热器12，升温至550℃后从过滤器4底部进入过滤器4内，从下集气室4-7向上经过支撑床层、过滤床层到上集气室4-2内，对支撑床层、过滤床层中沉积的尘粒进行反吹，反吹气体从上集气室4-2排出，通过煤气冷却器7冷却后在布袋除尘器8内进行除尘处理，除尘后的无油煤气循环利用，与无油气体管道中输送的煤气混合，经循环风机11输送至煤气加热器12中，当过滤床层与支撑床层之间的压差回复到初始状态时停止反吹，关闭反吹气进气阀14和反吹气出气阀6，完成反吹阶段。
其它的步骤与相应实施例相同。
实施例10
上述实施例1～9的除尘方法中，所使用的无油煤气也可以用氮气或无氧烟气或过热蒸汽来替换，其它的步骤与相应实施例相同。
实施例11
本实施例的过滤装置是由8个除尘单元通过管道并联连接构成，每个除尘单元的结构与上述实施例1～10中的任意一个相同，实现其中7个除尘单元过滤，1个除尘单元反吹，依次循环工作，提高工作效率。
用该除尘装置除尘的方法与相应实施例相同。
实施例12
本实施例的过滤装置是由16个除尘单元通过管道并联连接构成，每个除尘单元的结构与上述实施例1～10中的任意一个相同，实现其中15个除尘单元过滤，1个除尘单元反吹，依次循环工作，提高工作效率。
用该除尘装置除尘的方法与相应实施例相同。
Claims (5)
1.一种荒煤气除尘装置，由至少一个除尘单元组成，所述除尘单元包括过滤器(4)，过滤器(4)的顶部通过荒煤气控制阀(3)与荒煤气管道(2)出口连通、通过反吹气出气阀(6)与煤气冷却器(7)的入气口相连通、通过置换气控制阀(5)与置换气管道连通，煤气冷却器(7)的出气口通过管道与布袋除尘器(8)的进气口相连通，布袋除尘器(8)的出气管路和无油气体管道通过第一T型阀门(10)与循环风机(11)的入口相连通，循环风机(11)的出口通过管道与煤气加热器(12)的进气口相连通，过滤器(4)的底部净化气排出口通过净化气控制阀(15)与净化气排放管道连通、反吹气进气口通过反吹气进气控制阀(14)与反吹气管道连通，反吹气管道和换气管道通过第二T型阀门(13)与煤气加热器(12)的出气口相连通；其特征在于：
上述过滤器(4)的结构为：在罐体(4-1)内自上而下依次设置有上集气室(4-2)、过滤床层、支撑床层以及下集气室(4-7)；过滤床层是由过滤层(4-3)和设置在过滤层(4-3)底部的稳流层(4-4)组成，过滤层(4-3)是由层间粒径上大下小、堆密度上小下大的膨化珍珠岩或松脂岩、空心玻化微珠、空心氧化铝球、超轻质陶粒、浮石、漂珠、黑曜岩、闭孔泡沫金属中的任意一种或两种组成，其粒径分布范围为1.5～6mm，过滤层(4-3)厚度为200～400mm，堆密度为60～800kg/m3，稳流层(4-4)是由层间粒径下大上小、堆密度下大上小的惰性瓷球或石英砂、橄榄石、黄沙、鹅卵石、金属球中的任意一种或两种组成，其粒径分布范围为0.5～9mm，稳流层(4-4)厚度为300～600mm，堆密度为1100～4000kg/m3；所述支撑床层是由格栅板(4-6)和设置在格栅板(4-6)顶部的约翰逊网(4-5)组成。
2.根据权利要求1所述的荒煤气除尘装置，其特征在于：所述格栅板(4-6)的格栅间隔为20～80mm，约翰逊网(4-5)的筛条间隔为3～7mm。
3.根据权利要求1所述的荒煤气除尘装置，其特征在于：所述除尘单元是通过管道并联连接的8～16个。
4.一种用权利要求1所述的荒煤气除尘装置除尘的方法，其特征在于包含有以下步骤：
(1)将荒煤气管道(2)中的荒煤气送至过滤器(4)中进行过滤、净化， 尘粒被拦截在过滤器(4)的过滤床层上，净化的荒煤气通过净化气排出管道排出；
(2)过滤床层之间的压差达到4～10kPa时，停止向过滤器(4)中输送荒煤气，将无油气体经过加热器(12)加热升温至450～550℃后，打开阀门(5)通入过滤器(4)中，与过滤器(4)内的荒煤气进行置换，至过滤器(4)内的荒煤气完全排出；
(3)停止过滤器(4)中无油气体的通入和净化气体的排出，先后开启反吹气出气阀(6)和反吹气进气阀(14)，从过滤器(4)底部通入经加热器(12)加热至450～550℃的无油气体进行反吹，反吹的气体通过过滤器（4）顶部排出，经煤气冷却器(7)冷却后在布袋除尘器(8)内进行除尘，除尘后的无油气体循环利用，反吹至过滤床层压差恢复到初始状态时停止反吹，先后关闭反吹气进气阀(14)和反吹气出气阀(6)；
上述的无油气体是煤气或氮气或无氧烟气或过热蒸汽。
5.根据权利要求4所述的除尘方法，其特征在于：在步骤(3)之后还包括步骤(4)：重复步骤(1)～(3)，完成荒煤气除尘。
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