CN104004546B - 利用蒸汽烟羽在汽化设备中引导洗涤水和循环水 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种用于对来自气流式汽化设备中的、含有固体的冷却水和洗涤水进行分阶段卸载的方法。为了避免、然而至少限制在卸载洗涤水时产生的蒸汽烟羽，在多个阶段中借助冷却装置如此实施卸载，从而使得洗涤水的压力始终高于在相应的冷却水温度时的蒸馏压力。由此如此限制在卸载装置中的速度，从而使得由于携带的固体而造成的卸载装置的磨损最小化。

Description

利用蒸汽烟羽在汽化设备中引导洗涤水和循环水

技术领域

本发明涉及一种用于卸载在直接冷却和洗涤气流式汽化设备的原始气体时产生的冷却水和洗涤水的方法。在气流式汽化设备中，带有氧气和比如水蒸气或者二氧化碳的减速剂的、粉末状的固体或者液体的燃料在1100℃至1900℃的温度和高达10Mpa的压力时转化成富含一氧化碳和氢气的原始气体。所谓的“燃料粉末”可以理解为具有不同碳化程度的磨细了的煤、来自生物量的粉末、比如焦炭的热预处理的产物、通过“干燥”的干燥产物以及地区和余料和废料中的高热值的馏出物。燃料粉末可以作为气体-固体悬浮体或者作为液体-固体悬浮体输送给汽化装置。所谓的液体燃料可以理解为石油加工中的轻质馏出物和重质馏出物、焦油以及含有粉末的、高热值的液体余料和废料。

背景技术

正如文献DE 4446803和EP 0677567所示，汽化反应器可以设有冷却罩或者设有防火的外壳。如在文献DE 19718131中所述，按照在现有技术中介绍的不同的系统，在此可以将原始气体和熔融的熔渣分离或者一同从汽化装置的反应腔中排出。基于在汽化腔的、磨成细末的燃料或者液体燃料的细小雾化物，气流式汽化设备造成提高了的粉末比例，所述粉末比例必须利用原始气体进行排出并且在清洗阶段中进行去除。依赖于燃料的反应能力，该飞尘由烟子、未转化的燃料颗粒以及细小的熔渣颗粒和粉末颗粒组成。颗粒大小在具有直径大于0.5mm的粗颗粒和具有直径至0.1µm的细颗粒之间变化。原始气体的颗粒的可分离性依赖于该直径、然而也依赖于颗粒组成。原则上可以一方面将烟子和粉末区分开来，另一方面将烟子和熔渣颗粒区分开来，其中焦油颗粒通常更小，并且更难从原始气体中分离出来。熔渣颗粒具有更高的密度，并且由此具有更好的可分离性，但是与此相反具有更高的硬度，并且由此具有侵蚀效果。应用不同的洗涤系统用于去除在原始气体中携带的粉末。卸载含有粉末的洗涤水，从而使得其从携带的固体中释放出来，并且在循环中重新将其输送给洗涤系统。

在专利文献DE 102005041930中和Schingnitz于2008年12月在汉堡在德国石油天然气与煤科学技术学会（DGMK）的刊物《GSP方法》中发表的《煤的净化》一文中记载了目前的现有技术。按照现有技术，汽化原始气体与由燃料粉末形成的熔渣一同在1100℃至1900℃之间的温度时离开汽化腔，并且在接下来的淬火腔中通过喷射冷却水过度地进行冷却，从熔渣中并且较小程度地从携带的粉末中释放出来。通过在布置方式上不同的、加载水的洗涤系统，比如喷气式洗涤器、文氏管洗涤器（Venturwascher）、带有例如像除雾器包装（Demisterpackung）的高效除雾器的冷凝物以及冷凝系统的空腔雾化装置（Freiraumverdüsung）来进一步地去除粉末。处于方法压力下的、携带粉末的洗涤水和冷凝物在一个或者多个平行布置的闪蒸系统中卸载，并且输送给在沉淀池、圆形浓缩器或者过滤系统中的粉末分离装置。将从粉末中释放出来的洗涤水和冷凝物引导回到原始气体的水淬装置和不同洗涤阶段中。当卸载大约200℃至250℃的热洗涤水时产生大量的含有气体的蒸汽烟羽，所述蒸汽烟羽造成卸载装置中非常快的速度。在此，所携带的粉末部分造成较高的磨损，所述磨损损害了整个汽化设备的可用性。

由文献DE 102009030717 A1公开了一种用于卸载粉末高压汽化装置中的、加载了气体和粉末的冷却水的方法，其中通过在卸载前将冷水混入到冷却水中如此限制在卸载装置中的流体速度，从而不会出现磨损或者仅仅出现减小的磨损。

发明内容

基于现有技术，本发明的任务在于开发一种方法，所述方法使得在不同压力时产生的、并且利用比如像粉末颗粒和熔渣颗粒的固体加载的洗涤水以及冷凝物在卸载路径上实现循环流通（Kreislaufführung），并且所述方法在可靠的运行方式时防止或者至少减缓卸载装置的磨损，由此实现整个设备的更高的可用性。

该任务通过用于利用高达260℃的温度卸载加载了固体的洗涤水的方法来实现，所述洗涤水在洗涤和冷却携带粉末的原始气体时、在对固体的和液体的燃料进行气流式汽化时、在压力高达10Mpa时产生，而不会产生蒸汽烟羽，因此，将以不同压力、在气流式汽化器的淬火腔中并且在不同的洗涤阶段中产生的、加载了固体的洗涤水在个别的部分卸载的情况下输送给共同的中间容器，其中调整卸载压力使其对于相应的洗涤水温度来说等于或者大于所述洗涤水的蒸汽压力；将在卸载装置中部分卸载的、加载了固体的洗涤水卸载到环境压力；抽吸出在此产生的、含有气体的蒸汽烟羽，并且供给其以进行应用；对卸载的、加载了固体的洗涤水进行固体分离，并且引导回到洗涤水循环中。下文还示出了用于解决该任务的有利的实施方式。

为了保护卸载系统免受磨损，建议一种多阶段的系统。首先将在单个的冷却阶段和洗涤阶段产生的、携带粉末的水个别部分卸载地输送给中央容器，所述中央容器的压力高于洗涤水的蒸馏压力。对于该部分卸载来说，由此抑制蒸馏，从而没有释放出水蒸气烟羽，并且在卸载装置中的速度保持得较低。此外能够实现的是，如此布置其他的卸载阶段，从而使得洗涤水进行中间冷却，并且分别如此程度地卸载，从而在调节温度时不超过蒸馏压力（Siededruck）。

附图说明

在下文中，利用附图和两个实施例在理解要求的范围中对本发明进行说明。在此，图1示出了用于洗涤原始气体和卸载洗涤水和冷凝物而不会产生蒸汽烟羽的技术。由此避免了在卸载系统中较高的速度，并且防止、至少限制了磨损。

具体实施方式

实施例一：

将贫煤（Magerkohle）中的80Mg/h的燃烧粉末按照利用二氧化碳作运载气体进行传送输送的原则经由粉末输送管道输送给总功率为500MW的气流式反应器，并且与在汽化腔1中的45000m³i.N./h的氧气在1650度的温度和4.5Mpa的压力时转化成原合成气。通过冷却罩限制汽化腔1。燃料粉末在上述汽化温度时熔化，并且大部分覆盖到冷却罩上，向下运动并且经由原始气体和熔渣排出开口2到达随后的淬火腔3中。原始气体数量达到135000m³i.N./h。冷却后的温度为225℃，压力为4.0Mpa，原始气体中水蒸气饱和。并不是所有熔融成熔渣的燃料粉末会到达冷却罩上，而是一部分会随着（利用）原始气体气流直接排出，从而使得原始气体携带大约2g/m³i.N.的粉末含量。由于该粉末在随后的过程中由于侵蚀或者沉积会引起故障，要求去除直至小于1mg/m³i.N.的剩余含量，其中精细微粒分离是一项特别有技术含量的挑战。为了满足这一目标，安装具有三阶段的气体洗涤系统。第一阶段具有特别的淬火系统3和处于下游的、作为蒸馏塔（Blasensäule）工作的洗涤塔4。在淬火腔3中，通过喷射冷却水首先将原始气体和熔渣冷却至225℃，其中具有水蒸气的原始气体饱和。通过淬火腔的特别的设计方案，在此已经开始进行粗尘的分离。为此，将具有喷涂装置（Bedüsung）5的顶罩6安装到原始气体出口7上，其中借助从水浴池（Wasserbad）延伸到顶罩6下的隔板，强制原始气体进行三次方向变换。能够拉伸顶罩6和隔板覆盖一部分淬火腔或者覆盖整个淬火腔范围。在原始气体出口7后，能够通过喷射装置5附加地引入洗涤水。原始气体进一步地通过管道进入到洗涤塔4中，浸入到水浴池8中，并且作为蒸馏塔以较小的速度向上引导到自由腔中。在该第一气体洗涤阶段中，从原始气体中去除了大约30Ma%的、在颗粒大小为2500µm至10µm范围中的粗尘。

利用文氏管洗涤系统构成第二洗涤阶段，其中布置具有固定的喉管的第一文氏管洗涤器9和具有可调节的喉管的第二文氏管洗涤器10。在第二文氏管洗涤器10中的、可调节的喉管使得能够对不定的原始气体量作出反应。在该第二洗涤阶段中，将在原始气体中携带的、颗粒大小至6 µm范围中的大约35 Ma%的粉末进行分离。在第二文氏管洗涤器10后，在其到达用于调整和化学清洗的其他设备之前（在此同样未示出），将部分清洗的原始气体经由管道11输送给其他的清洗阶段、然而也是精细清洗阶段（未示出）。洗涤塔（Waschkolonne）4的、文氏管洗涤器9和10的分离器12和13中的、来自淬火腔3和其他方面（在此未示出的洗涤阶段）中的、加载了固体的洗涤水经由液面调节了的配件部分卸载到中间容器14中。

在洗涤塔4中并且在文氏管洗涤器9和10中，原始气体和洗涤水已经达到201℃的温度。理论上，洗涤水由此可以卸载到1.6Mpa的蒸馏压力，而不会产生水蒸气烟羽。在实践中则会选择高出0.2Mpa至0.5Mpa的卸载压力，以确保不会出现蒸发。所述部分卸载的洗涤水随后从中间容器14中经由卸载装置17输送给卸载容器15，并且卸载至所期望的最终压力，所述最终压力处于环境压力的范围中或者比环境压力低。在此产生含有气体的蒸汽烟羽，所述蒸汽烟羽通过管道16排出。卸载的洗涤水通过管道18从卸载容器15中抽吸出来，并且输送给用于固体分离的、比如像圆形浓缩器（Rundeindicker）或者过滤器（在此未示出）的设备，并且在经过清洗的状态下重新输送给在循环中的淬火装置（Quenchung）和洗涤系统4、9和10。

实施例二：

在与实施例一同样的条件下，将加载了固体的洗涤水部分卸载到中间容器14中，并且在201℃的温度时处于例如1.8Mpa的压力下。为了在不产生蒸汽烟羽的情况下继续进行卸载，在其他阶段中首先将洗涤水进行冷却，并且此后继续进行卸载。为此，在将洗涤水在不同洗涤系统中的循环中重新作为洗涤水进行利用之前，要将洗涤水在洗涤水冷却器19中冷却至30℃，并且在卸载装置20中卸载至0.12Mpa的压力，并且在卸载容器21中进行收集、抽吸出的并且输送给用于固体分离的、例如圆形浓缩器的装置。洗涤水冷却器19可以作为废热锅炉和冷却器的结合进行使用，以便使用在用于产生中压蒸汽的卸载装置20前洗涤水的可感知的热量的一部分。

在部分卸载时形成压力，所述压力处于汽化压力（在汽化装置的反应腔中的压力）和大气压力之间。

对于根据本发明的淬火系统和洗涤系统，在冷却水循环中导引不同的洗涤水。

附图标记列表

1 汽化腔

2 原始气体和熔渣排出开口

3 淬火腔

4 作为蒸馏塔的洗涤塔

5 喷雾装置 原始气体出口

6 顶罩

7 原始气体出口

8 水浴池

9 第一文氏管洗涤器

10 第二文氏管洗涤器

11 原始气体管道

12 通往第一文氏管洗涤器的分离器

13 通往第二文氏管洗涤器的分离器

14 中间容器

15 卸载容器

16 烟羽管道

17 卸载装置

18 洗涤水管道

19 洗涤水冷却器或者洗涤水蒸汽发生器

20 卸载装置

21 卸载容器

22 洗涤水管道。

Claims (9)

1.用于利用高达260℃的温度卸载加载了固体的洗涤水的方法，所述洗涤水在洗涤和冷却携带粉末的原始气体时、在对固体的和液体的燃料进行气流式汽化时、在压力高达10Mpa时产生，而不会产生蒸汽烟羽，因此，

-将以不同压力、在气流式汽化器的淬火腔（3）中并且在不同的洗涤阶段（4、9、10）中产生的、加载了固体的洗涤水在个别的部分卸载的情况下输送给共同的中间容器（14），其中调整卸载压力使其对于相应的洗涤水温度来说等于或者大于所述洗涤水的蒸汽压力；

-将在卸载装置（15、17）中部分卸载的、加载了固体的洗涤水卸载到环境压力；

-抽吸出在此产生的、含有气体的蒸汽烟羽（16），并且供给其以进行应用；

-对卸载的、加载了固体的洗涤水（18）进行固体分离，并且引导回到洗涤水循环中。

2.按照权利要求1的所述方法，其特征在于，

-将来自所述中间容器（14）的卸载的洗涤水的小于50%的第一部分在随后的卸载装置（20、21）前在洗涤水冷却器（19）中进行冷却，并且在所述卸载装置中卸载到一定压力，调整所述压力使得其对于洗涤水的温度来说等于或者大于所述洗涤水的蒸汽压力；

-将来自所述卸载装置（21）的、卸载的、加载了固体的洗涤水（22）进行固体分离，并且引导回到所述洗涤水循环中。

3.按照权利要求2所述方法，其特征在于，将部分卸载的洗涤水冷却到30℃。

4.按照前述权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，加载了固体的冷却水在一个、两个或者多个阶段中进行卸载，其中卸载压力比平衡蒸汽压力大0.01Mpa至0.5Mpa，所述平衡蒸汽压力由所述洗涤水的相应温度确定。

5.按照前述权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，将来自所述中间容器（14）的、部分卸载的洗涤水的第二部分在不进行进一步卸载的情况下引导回到所述洗涤水循环中，所述部分卸载的洗涤水的第二部分与部分卸载的洗涤水的第一部分相加到小于50%的比例。

6.按照前述权利要求2至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述部分卸载的洗涤水在通过蒸汽发生器提供的洗涤水冷却器（19）中进行冷却。

7.按照前述权利要求2至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述部分卸载的洗涤水在作为废热锅炉和冷却器的组合而提供的洗涤水冷却器（19）中进行冷却。

8.按照前述权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述原始气体在文氏管洗涤系统中进行清洗，在所述文氏管洗涤系统中布置有具有固定的喉管的第一文氏管洗涤器（9）和具有可调节的喉管的第二文氏管洗涤器（10）。

9.按照前述权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述洗涤水也包括冷却水和/或冷凝物。