CN103657270B - 一种固体进出料高温变压设备充泄压过滤系统及过滤方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固体进出料高温变压设备充泄压过滤系统及过滤方法。系统包括滤芯过滤器和锁斗，惰性气体通入管通过分别连接滤芯过滤器的顶部和底部；连接滤芯过滤器底部的管路b上设置有程控阀C和限流孔板，连接滤芯过滤器顶部的惰性气体通入管分成管路a和管路c,管路a上设置有程控阀A,管路c连接滤芯过滤器上部，管路a与滤芯过滤器顶部出口管路d合并，合并后的管路e上设置有程控阀B，管路b和锁斗与滤芯过滤器之间的管线f合并，管线f上设置有翅片管。方法包括：锁斗排放气通过翅片管散热后与惰性气体混和后进入滤芯式过滤器。本发明结合了翅片散热和混兑降温方法,实现了对高温、压力周期变化的锁斗排放气的过滤。

Description

一种固体进出料高温变压设备充泄压过滤系统及过滤方法

技术领域

本发明涉及煤气化工排渣排灰领域，更进一步说，涉及一种固体进出料高温变压设备充泄压过滤系统及过滤方法。

背景技术

对于固态排渣和排灰的煤气化工艺都是采用锁斗设施实现渣和灰的排放并最终得以排放到环境条件的。锁斗降压过程排放的气体含有固体颗粒，不能直接排放到外环境，需要采用一定的措施将排放气体中的固体颗粒分离后排放。因离开气化炉的渣或灰的温度较高，某些技术可以高达800℃，采用常规的过滤设施，无法适应锁斗排放气体的高温和周期性的压力变化，目前采用的方法主要有：

1、将排放气经过旋风分离器后排放。因排放过程锁斗的压力逐渐降到常压，排放气体的流量呈指数下降，旋风分离器不能在变流量下实现较高的分离效率，因此排放过程有大量的固体颗粒排放到外环境。

2、采用特殊材料的耐高温滤芯，如陶瓷或高温合金。前者因反吹过程采用的气体温度较低，陶瓷在骤冷和骤热过程很容易损坏。后者的投资技高，还不能实现商业应用。

3、锁斗内充满液体水，将渣降温，不存在锁斗排放气。这种方式增加了水的消耗，且黑水处理不仅流程复杂，而且投资高。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种固体进出料高温变压设备充泄压过滤系统及过滤方法。结合了翅片散热和混兑降温方法以及惰性气体对锁斗充压过程对滤芯过滤器的冷却，通过程控阀门的操作，使用常规烧结金属过滤滤芯，实现了对高温、压力周期变化的锁斗排放气的过滤。

本发明的目的之一是提供一种固体进出料高温变压设备充泄压过滤系统。

包括：滤芯过滤器和锁斗，惰性气体通入管通过分别连接滤芯过滤器的顶部和底部；连接滤芯过滤器底部的管路b上设置有程控阀C和限流孔板，连接滤芯过滤器顶部的惰性气体通入管分成管路a和管路c,管路a上设置有程控阀A,管路c连接滤芯过滤器上部，管路a与滤芯过滤器顶部出口管路d合并，合并后的管路e上设置有程控阀B，管路b和锁斗与滤芯过滤器之间的管线f合并，管线f上设置有翅片管。

本发明的目的之二是提供一种固体进出料高温变压设备充泄压过滤方法。

包括：锁斗排放气通过翅片管散热后与常温惰性气体混和后进入滤芯式过滤器。

具体可包括以下步骤：

（1）高温高压物料进入锁斗到设定位置，关闭入口阀，锁斗进入降压排气过程；

（2）开启程控阀C，惰性气体进入滤芯过滤器，开启程控阀B，同时滤芯过滤器开始启动反吹步骤；锁斗高温排放气经过翅片管冷却后再与常温惰性气体混合并进一步冷却后进入滤芯式过滤器；

其中惰性气体压力高于锁斗操作压力5～10Bar；

优选：

锁斗排气降压前5～10秒，开启程控阀C，程控阀C开启后5～10秒,开启程控阀B；

（3）锁斗完成降压排放气体后，关闭程控阀C，开启锁斗下部放料阀，排净锁斗中的固体物料后，关闭放料阀，锁斗进入升压过程；

（4）关闭程控阀B，同时开启程控阀A，充压用惰性气体经滤芯过滤器后进入锁斗，当达到锁斗的设定压力时，关闭程控阀A并同时停止滤芯过滤器的反吹程序。

具体实现过程：

锁斗正常操作时经历:接受其上方送来固体物料、排放气体降压、排放接收到的固体物料到其下低压设施、充气升压进入下一个循环几个过程。实现固体从高压系统输送到低压系统的目的。

同样采用与上述相反的过程，锁斗也可实现将固体物料从低压系统输送到高压系统的目的。

本发明即是结合上述锁斗固体物料输送过程中的高温、入口压力周期变化的过滤设施，实现锁斗排放气中固体颗粒的分离，避免锁斗降压排放气体过程中固体颗粒随排放气进入外环境。

以锁斗将固体从高压系统进入低压系统的输送过程为例，说明本发明实现锁斗排放气的过滤过程。

处于高压下的锁斗开启入口阀接收其上部的高压高温物料，待物料达到设定料位后，关闭入口阀，锁斗进入降压排气过程。

锁斗排气降压前5～10秒，程控系统按照设定好的程序开启程控阀C，常温氮气进入滤芯过滤器。因程控阀B未开启，滤芯过滤器内没有气流流动。程控阀C开启后5～10秒，程控阀B按照设定好的程序开启，同时滤芯过滤器的反吹程序亦由程控系统激发开始进行反吹。

管线b是为在排放过程中向高温排放气混兑常温充压气降低进入过滤器的排放气温度。反吹过程的反吹气通过管c进入过滤器反吹设施。从上部进入过滤器滤芯内，向滤芯外吹扫，反吹出滤芯外表面附着的滤下固体颗粒。氮气可以作为反吹和充压气，也可用其它气源，如二氧化碳。管线c就是通入上述正常反吹气体的管线。

用作反吹和冷却用氮气压力高于锁斗最高操作压力5～10Bar。此时锁斗高温排放气经过翅片管冷却后与通过程控阀C经限流孔板限制规定最大流量的常温氮气混合并进一步冷却后进入滤芯式过滤器，通过滤芯的过滤和反吹作用实现对高温排放气的过滤。

随着锁斗排放、降压过程的进行，锁斗压力逐渐降低到常压，因高温排放气量逐渐减少，经程控阀C用于降温的氮气因受限流孔板的限制，其流量基本不变，因此进入滤芯过滤器的待过滤气温度逐渐降低。与此相应，锁斗排放待过滤气起始时，滤芯过滤器内部件和其上游管线均处于常温，待这些部件温度提高后，待过滤气自身的温度已经大为降低，这进一步保证了滤芯过滤器的实际金属温度不会超过常规烧结金属滤芯的最高使用温度。

待锁斗完成降压排放气体后，进入放料过程。

此时，程控系统关闭程控阀C，但程控阀B保持开启，同时经滤芯过滤器的反吹程序仍在运行，此时的反吹气在对滤芯反吹后经程控阀B排入外环境，这个过程有利于滤芯过滤器的内构件和滤芯本身的冷却。开启锁斗下部放料阀，锁斗内的固体物料排入低压系统。待排净锁斗中的固体物料后，关闭放料阀，锁斗进入升压过程。

此时，程控系统关闭程控阀B，同时开启程控阀A，充压用氮气经滤芯过滤器的滤芯后，进入锁斗，在此过程中，滤芯过滤器的滤芯被充压氮气进一步反吹再生，同时冷却整个过流系统，并将过滤下的固体颗粒送回锁斗。在此过程中，因锁斗压力不断增高，冲压氮气流量不断减少，当达到锁斗的设定压力时，程控系统关闭程控阀A并同时停止滤芯过滤器的反吹程序，不再有氮气进入滤芯过滤器。

滤芯过滤器已准备好与锁斗进入下一接收锁斗上部高压系统的固体物料的过程。可以开启入口阀接收锁斗上部高压系统的固体物料。

用于反吹扫和冷却的惰性气体优选为氮气。

常规滤芯过滤器是通过过滤和反吹两个过程实现过滤器的连续操作，过滤待过滤排放气中的固体颗粒的。这种滤芯式过滤器应用于背景技术部分所提到的锁斗排放气的过滤，过滤器滤芯在过滤过程直接接触高温排放气，再生过程又受到常温气体的反向吹扫，操作条件十分恶劣，常规滤芯无法使用。

为了解决这个问题，结合锁斗周期性降压排放出排放气，又再度升压到锁斗原有压力的特点，在锁斗和滤芯式过滤器之间设置了翅片管，利用排放气在高温下散热速度快的特性，先将排放气的温度通过散热而降低，而后与一部分常温氮气混和温度再一次降低后进入滤芯式过滤器，实现应用常规烧结金属滤芯实现过滤的目的。

本发明实现了高温锁斗排放气的过滤,最高能用到800℃,这是现有技术所不能实现的,更为重要的是本发明巧妙地采用了3种方法,根据锁斗排放过程的特点,成功地使用常规材料实现了锁斗排放气的过滤,这3种方法是:

1）锁斗冲压过程中的冷却。锁斗在升压过程中需要充入气体将其压力提高到高压料罐的压力，本发明将充压气先经过滤设施后再进入锁斗充压，这样在充压过程中，常温的充压气将过滤器的壳体和内件、主要是滤芯进行了冷却，使得接受高温排放气时这些部件需要有一个升温过程，降低了排放过程中这些设施和部件的器壁温温度。

2）锁斗降压过程开始排放高温排放气时，通过顺序控制程序，先开启程控阀C，通入常温充压气，这样当排放高温排放气到过滤器时，高温过滤器与常温充压气在混合点混合后温度大幅度降低，使进入过滤器的排放气温度大为缓和。

3）在上述2）中提到的混合点与锁斗之间的管线上设置翅片管，这样高温排放气在排放过程中通过翅片管散热作用将降低自身温度，之后在混合点混合进一步降低进入过滤器的排放气温度。因温度越高，通过翅片管散出的热量将越多，故翅片管设在锁斗与混合点之间（排放气与充压气的混合点）。

综上，本发明在排放高温排放气过程中，高温排放气将通过翅片管散热而降低温度。再与常温充压气混合，进一步降低温度后进入过滤器，因过滤器已经在充压过程中被常温充压气冷却，这样排放气在经过这些设施和部件时，加热所接触的部件，自身温度进一步降低。这样，通过合理组合上述3种方法，最终利用常规材料实现了高温排放气的过滤。翅片管的利用只是上述方法中的一个。这样这个过程中使用的阀门、孔板都是常规的，但利用本发明可以实现利用在高达800℃的高温排放气。本发明的方法可应用于最高800℃的高温，用于带压系统，最高可用锁斗压力达到3.0MPa，并且本发明的过滤设施将过滤后得到的滤下物送回锁斗系统而不是外部环境。

同时，本发明还结合锁斗充压过程，实现对滤芯的进一步反吹再生。为下一次过滤做好准备。

附图说明

图1本发明的过滤系统示意图

附图编号说明：

1-滤芯过滤器；2-程控阀A；3-程控阀B；4-程控阀C；

6-翅片管；7-锁斗；8-限流孔板

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例：

如图1所示，一种固体进出料高温变压设备充泄压过滤系统。

包括：滤芯过滤器和锁斗，惰性气体通入管通过分别连接滤芯过滤器的顶部和底部；连接滤芯过滤器底部的管路b上设置有程控阀C和限流孔板，连接滤芯过滤器顶部的惰性气体通入管分成管路a和管路c,管路a上设置有程控阀A,管路c连接滤芯过滤器上部，管路a与滤芯过滤器顶部出口管路d合并，合并后的管路e上设置有程控阀B，管路b和锁斗与滤芯过滤器之间的管线f合并，管线f上设置有翅片管。

处于高压下的锁斗开启入口阀接收其上部的高压高温物料，待物料达到设定料位后，关闭入口阀，锁斗进入降压排气过程。

锁斗排气降压前5秒，程控系统按照设定好的程序开启程控阀C，常温氮气进入滤芯过滤器。因程控阀B未开启，滤芯过滤器内没有气流流动。程控阀C开启后5秒，程控阀B按照设定好的程序开启，同时滤芯过滤器的反吹程序亦由程控系统激发开始进行反吹。用作反吹和冷却用氮气压力高于锁斗最高操作压力8Bar。此时锁斗高温排放气经过翅片管冷却后与通过程控阀C经限流孔板限制规定最大流量的常温氮气混合并进一步冷却后进入进入滤芯式过滤器，通过滤芯的过滤和反吹作用实现对高温排放气的过滤。

随着锁斗排放、降压过程的进行，锁斗压力逐渐降低到常压，因高温排放气量逐渐减少，经程控阀C用于降温的氮气因受限流孔板的限制，其流量基本不变，因此进入滤芯过滤器的待过滤气温度逐渐降低。与此相应，锁斗排放待过滤气起始时，滤芯过滤器内部件和其上游管线均处于常温，待这些部件温度提高后，待过滤气自身的温度已经大为降低，这进一步保证了滤芯过滤器的实际金属温度不会超过常规烧结金属滤芯的最高使用温度。

待锁斗完成降压排放气体后，进入放料过程。

此时，程控系统关闭程控阀C，但程控阀B保持开启，同时经滤芯过滤器的反吹程序仍在运行，此时的反吹气在对滤芯反吹后经程控阀B排入外环境，这个过程有利于滤芯过滤器的内构件和滤芯本身的冷却。开启锁斗下部放料阀，锁斗内的固体物料排入低压系统。待排净锁斗中的固体物料后，关闭放料阀，锁斗进入升压过程。

此时，程控系统关闭程控阀B，同时开启程控阀A，充压用氮气经滤芯过滤器的滤芯后，进入锁斗，在此过程中，滤芯过滤器的滤芯被充压氮气进一步反吹再生，同时冷却整个过流系统，并将过滤下的固体颗粒送回锁斗。在此过程中，因锁斗压力不断增高，冲压氮气流量不断减少，当达到锁斗的设定压力时，程控系统关闭程控阀A并同时停止滤芯过滤器的反吹程序，不再有氮气进入滤芯过滤器。滤芯过滤器已准备好与锁斗进入下一接收锁斗上部高压系统的固体物料的过程。

Claims (6)

1.一种固体进出料高温变压设备充泄压过滤系统，包括：滤芯过滤器和锁斗，其特征在于：

惰性气体通入管分别连接滤芯过滤器的顶部和底部；连接滤芯过滤器底部的管路b上设置有程控阀C和限流孔板，连接滤芯过滤器顶部的惰性气体通入管分成管路a和管路c,管路a上设置有程控阀A,管路c连接滤芯过滤器上部，管路a与滤芯过滤器顶部出口管路d合并，合并后的管路e上设置有程控阀B，

管路b和锁斗与滤芯过滤器之间的管线f合并，翅片管设置于与管路b合并前的管线f上。

2.一种采用如权利要求1所述的固体进出料高温变压设备充泄压过滤系统的过滤方法，其特征在于所述方法包括：

锁斗排放气通过翅片管散热后与常温惰性气体混和后进入滤芯过滤器。

3.如权利要求2所述的过滤方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(1)高温高压物料进入锁斗到设定位置，关闭入口阀，锁斗进入降压排气过程；

(2)开启程控阀C，惰性气体进入滤芯过滤器，开启程控阀B，同时滤芯过滤器启动反吹步骤；锁斗高温排放气经过翅片管冷却后再与常温惰性气体混合并进一步冷却后进入滤芯式过滤器；

(3)锁斗完成降压排放气体后，关闭程控阀C，开启锁斗下部放料阀，排净锁斗中的固体物料后，关闭放料阀，锁斗进入升压过程；

(4)关闭程控阀B，同时开启程控阀A，充压用惰性气体经滤芯过滤器后进入锁斗，当达到锁斗的设定压力时，关闭程控阀A并同时停止滤芯过滤器的反吹程序。

4.如权利要求3所述的过滤方法，其特征在于：

步骤(2)中，惰性气体压力高于锁斗最高操作压力5～10Bar。

5.如权利要求3所述的过滤方法，其特征在于：

步骤(2)中，锁斗排气降压前5～10秒，开启程控阀C，程控阀C开启后5～10秒,开启程控阀B。

6.如权利要求2～5之一所述的过滤方法，其特征在于：

所述惰性气体为氮气。