CN104312636A - 煤气降温除尘工艺及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤气降温除尘工艺及系统，其系统包括通过管道依次连接的环流旋风分离器、布袋除尘器和列管换热器，环流旋风分离器包括设置在其腔体内的分离器内筒，所述分离器内筒内还设有用于煤气分离的离心风机；所述分离器内筒的下端设有用于存放分离出的煤粉灰尘的第一灰仓；布袋除尘器包括设置在其腔体内的若干个布袋，每个所述布袋上均布设有多个用于过滤第一级煤气的细小微孔；列管换热器包括通过管道与第二出气口连通的多根列管，所述列管换热器的腔体内充满用于所述第二级煤气降温的冷却循环水。本发明简化了现有的煤气降温除尘工艺流程，提高工作效率，降低了生产成本。

Description

煤气降温除尘工艺及系统
技术领域
本发明涉及煤化工领域，具体涉及煤气降温除尘工艺及系统。
背景技术
目前我国粉煤常压气化制煤气，是在常压粉煤气化炉内将原料煤与气化剂(空气或氧气+水蒸气)，在950～1050℃的高温下经过一系列复杂的氧化还原反应，生产出富含CO、H2、CH4等的粗煤气，粗煤气中含有大量的粉煤灰，其体积浓度约为1000g/m3(标况)左右，粗煤气经气化炉出口高温旋风除尘器进行一次除尘，经过分离下来的粉尘，会返回气化炉经过二次燃烧气化；而经分离后的含尘量约200g/m3(标况)的粗煤气会进入余热锅炉，从而回收粗煤气中的湿热，使粗煤气温度由950～1050℃降到150～200℃，然后再进入除尘降温系统。
现有的煤气除尘降温系统如图1所示，压力为8～9KPa、温度150～200℃、含尘量200g/m3左右、水汽含量0.3m3/m3的煤气先经过一级、二级旋风除尘器，依次分离煤气中的一部分干粉煤灰，分离出的干粉煤灰由旋风除尘器下部排出，然后进行煤灰处理工序；二级旋风除尘器出口出来的压力为6～7KPa、温度145～190℃、含尘量50～60g/m3煤气，通过一级水洗塔下部进入塔内，与塔上部进入的冷却循环水逆流接触，从而实现一级除尘降温；从一级水洗塔顶部出来的煤气压力为5.5～6.5KPa、温度为70～80℃、含尘量为1～2g/m3，通过二级水洗塔下部进入塔内，同样的与塔上部进入的冷却循环水逆流接触，从而实现二级除尘降温，得到温度降到常温、压力为5～6KPa、微量含尘(约100mg/m3)的净煤气，然后去往下一生产工序。
在上述过程中含尘煤气中的水蒸气和粉煤灰随冷却循环水，进入循环水系统。即含尘且温度为40～45℃的循环热水，由一、二级水洗塔底部排出后进入澄清池，粉煤灰在水中经一定时间的自然沉降(也可以加入絮凝剂，提高沉降速度)，就会落入池底，然后通过泥浆泵打入过滤机，过滤出来的粉尘滤饼，去往煤灰处理工序，从过滤机排出的清水，会返回澄清池进行二次利用；澄清池上部的清水，经过加压水泵A抽送到循环水冷却塔上部，进入冷却塔与冷空气逆流接触进行蒸发冷却，冷却后的温度为25～30℃凉循环水由加压泵B抽送到一、二级水洗塔上部，进入塔内，实现煤气循环冷却。
由此可知，现有的粉煤常压气化的除尘降温过程中存在诸多不足：
1、必须建设庞大的澄清池来保证循环水有足够的停留时间，完成沉降、澄清，还必须建设压滤机装置或者捞灰设备，进行粉煤灰的过滤，因此，一次性投资比较大；
2、由于必须要设置澄清池和过滤机装置，不能够实现冷却水的闭路循环，这样就必须增设二个加压泵，加大了生产运行动力消耗和成本；
3、传统旋风除尘器的进、出口压差大，能量消耗高，分离效率低；
4、为保证冷却循环水的清洁度以及提高粉煤灰在水中的沉降速度，一般都会在澄清池中添加一定的絮凝剂，增加了生产成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决生产设备和工艺复杂，且能源消耗高，工作效率低，使用成本高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种煤气降温除尘系统，包括通过管道依次连接的环流旋风分离器、布袋除尘器和列管换热器，其中，
环流旋风分离器，包括设置在其腔体内的分离器内筒，所述分离器内筒的侧壁上靠下设有用于煤气进入的第一进气管，所述分离器内筒内还设有用于煤气分离的离心风机；所述分离器内筒的下端设有用于存放分离出的煤粉灰尘的第一灰仓，所述环流旋风分离器腔体的上端设有用于分离出的第一级煤气输出的第一出气口；
布袋除尘器，包括设置在其腔体内的若干个布袋和在其腔体上靠下设置的用于所述第一级煤气进入的第二进气管，每个所述布袋上均布设有多个用于过滤第一级煤气的细小微孔，所述布袋的下端设有用于存放被所述布袋过滤掉的煤粉灰尘的第二灰仓，所述布袋除尘器腔体的上端设有用于经除尘后的第二级煤气输出的第二出气口；
列管换热器，包括通过管道与所述第二出气口连通的多根列管，所述列管换热器的腔体内充满用于所述第二级煤气降温的冷却循环水，所述列管换热器的下端分别设有用于输出降温后的净煤气和冷凝水汽的第三出气口和第一出水管。
在上述方案中，还包括给所述列管换热器提供冷却循环水的冷却塔，所述冷却塔的上端设有用于所述列管换热器换热后产生的热水进入的第一进水管，其下端设有用于提供给所述列管换热器冷却循环水的第二出水管，所述第二出水管后设有用于提供出水动力的加压水泵。
在上述方案中，所述分离器内筒与所述第一灰仓之间还设有过渡仓，所述过渡仓设置成上粗下窄的梯形仓。
在上述方案中，所述第一进气管与所述分离器内筒的轴线呈一定夹角，所述夹角为70°～80°。
在上述方案中，所述布袋采用玻纤覆膜滤料材质。
本发明还提供了一种利用上述煤气降温除尘系统实施的工艺过程，包括以下步骤：
步骤1，粉煤气化炉输出的煤气依次经过高温旋风除尘器除尘、余热锅炉降温后得到粗煤气；
步骤2，粗煤气经过环流旋风分离器的第一进气管切向进入其分离器内筒中；
步骤3，在环流旋风分离器离心力的作用下，煤粉灰尘被分离到内壁上，并在重力的作用下，沿其下部的锥形内壁下滑，最终落入其底部的第一灰仓中；分离出来的第一级煤气沿分离器内筒的内壁旋流上升；
步骤4，10％～20％的第一级煤气向上升至分离器内筒顶端后，沿分离器内筒和外筒之间的环隙向下流动，促使煤粉灰尘下落；80％～90％的第一级煤气经环流旋风分离器顶部的第一出气口排出，经过连接管道，进入布袋除尘器；
步骤5，进入布袋除尘器的第一级煤气，经过多个布袋上的细小微孔过滤，煤粉灰尘一部分落入下部的第二灰仓中，一部分附着在布袋的外表面上，分离出来的含尘量较低的第二级煤气进入布袋内；
步骤6，第二级煤气经过连接管道进入列管换热器的各根列管中，列管换热器列管外的空腔中流动有冷却循环水，实现对第二级煤气的冷却换热，分离出降温后的净煤气；第二级煤气中经过冷却分离得到的水汽，通过列管换热器的下端排出。
在上述方案中，还包括脉冲反冲步骤，当布袋内外压差达到设定值后，由程控机控制脉冲阀打开，通过使用氮气对布袋由内向外进行脉冲反吹，使布袋外表面的煤粉灰尘抖落。
在上述方案中，还包括粉尘处理步骤，当环流旋风分离器和布袋除尘器下端的第一、第二灰仓储满后，分别打开最下端的排料阀，进行煤粉灰尘排出。
在上述方案中，在步骤6中，所述冷却循环水由与列管换热器相连的冷却塔循环供给，其包括以下步骤：
列管换热器中的冷却循环水经过第二级煤气冷却换热过程后，形成热循环水；
热循环水经管道流入冷却塔进行冷却降温；
经过冷却降温后的冷却循环水经过加压水泵的加压作用，送入列管换热器中，实现冷却换热作用。
在上述方案中，在步骤6中通过列管换热器的下端排出的经过冷却分离得到的水汽，通过管道连接至冷却塔或者直接排出列管换热器外。
本发明采用的煤气降温除尘工艺，通过环流旋风分离器、布袋除尘器、列管换热器及循环水冷却塔的使用，具有很有优势：
1、布袋除尘器的布袋，采用玻纤覆膜滤料进行制作，能够有效防水、防静电，且布袋内有笼骨支撑，保证运行畅通、稳定。
2、减去了庞大的澄清池、污泥泵、过滤机等设施，减少了建设用地和投资，降低了生产成本。
3、不仅实现了清污分流，而且还不需要再往循环水中加入昂贵的絮凝剂等药品，节约了药品使用费用。
4、采用环流式旋风分离器，较使用传统旋风分离器的阻力降低约50-70％，从而相应的降低了电耗和生产成本。
5、简化了现有的煤气降温除尘工艺流程，提高工作效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作出详细的说明。
如图1所示，本发明提供了一种煤气降温除尘系统，包括通过管道依次连接的环流旋风分离器、布袋除尘器、列管换热器以及给列管换热器提供冷却循环水的冷却塔。
其中，环流旋风分离器包括设置在其腔体内的分离器内筒1，分离器内筒1的侧壁上靠下设有用于煤气进入的第一进气管2，第一进气管2与分离器内筒1的轴线呈一定夹角，夹角为70°～80°。分离器内筒1内还设有用于煤气分离的离心风机；分离器内筒1的下端设有用于存放分离出的煤粉灰尘的第一灰仓3，环流旋风分离器腔体的上端设有用于分离出的第一级煤气输出的第一出气口4。分离器内筒1与第一灰仓3之间还设有过渡仓5，过渡仓5设置成上粗下窄的梯形仓。
布袋除尘器包括设置在其腔体内的若干个布袋6和在其腔体上靠下设置的用于第一级煤气进入的第二进气管7，布袋6采用玻纤覆膜滤料材质。每个布袋6上均布设有多个用于过滤第一级煤气的细小微孔，布袋的下端设有用于存放被布袋过滤掉的煤粉灰尘的第二灰仓8，布袋除尘器腔体的上端设有用于经除尘后的第二级煤气输出的第二出气口9；
列管换热器包括通过管道与第二出气口连通的多根列管10，列管换热器的腔体内充满用于第二级煤气降温的冷却循环水，列管换热器的下端分别设有用于输出降温后的净煤气和冷凝水汽的第三出气口和第一出水管。
冷却塔的上端设有用于列管换热器换热后产生的热水进入的第一进水管11，其下端设有用于提供给列管换热器冷却循环水的第二出水管12，第二出水管12后设有用于提供出水动力的加压水泵13。
本发明还提供了一种利用上述煤气降温除尘系统实施的工艺过程，包括以下步骤：
步骤1，粉煤气化炉输出的煤气依次经过高温旋风除尘器除尘、余热锅炉降温后得到粗煤气，此时，粗煤气的温度为150°～200°、压力为7～8KPa、含尘量为200g/m3左右、水汽含量为0.3m3/m3，；
步骤2，粗煤气经过环流旋风分离器的第一进气管2切向进入其分离器内筒1中；
步骤3，在环流旋风分离器离心力的作用下，煤粉灰尘被分离到内壁上，并在重力的作用下，沿其下部的锥形内壁下滑，最终落入其底部的第一灰仓3中；分离出来的第一级煤气沿分离器内筒的内壁旋流上升；
步骤4，10％～20％的第一级煤气向上升至分离器内筒顶端后，沿分离器内筒和外筒之间的环隙向下流动，促使煤粉灰尘分离、下落，减少了煤粉灰尘的返混现象，提高了分离效率，这部分第一级煤气中的含尘量为10～15g/m3左右；80％～90％的第一级煤气经环流旋风分离器顶部的第一出气口4排出，经过连接管道，进入布袋除尘器，此时进入到布袋除尘器的这部分第一级煤气的压力为6.5～7.5KPa；
步骤5，进入布袋除尘器的第一级煤气，经过多组布袋6上的细小微孔过滤，煤粉灰尘一部分落入下部的第二灰仓8中，一部分附着在布袋的外表面上，分离出来的含尘量较低的第二级煤气进入布袋6内，此时，第二级煤气含尘量≤30mg/m3、压力为5.5～6.5Kpa、温度为145～190℃，基本上可以称之为净煤气，然后通过下述步骤进行降温；
步骤6，脉冲反冲步骤，布袋外表面的煤粉灰尘会随着通过煤气量的增加和时间的延长而不断积累，这样布袋内外就会形成一定的压差，从而影响煤气的通过，当布袋内外压差达到设定值后，本实施例中，内外压差设定值为0.2～0.3KPa，由程控机控制脉冲阀打开，通过使用氮气对布袋由内向外进行脉冲反吹，使布袋外表面的煤粉灰尘抖落，本实施例中，氮气采用0.4～0.6MPa。
步骤7，第二级煤气经过连接管道进入列管换热器的各根列管10中，列管换热器列管外的空腔中流动有冷却循环水，实现对第二级煤气的冷却换热，分离出降温后的净煤气，该净煤气为常温、压力为5～6KPa的煤气；第二级煤气中经过冷却分离得到的水汽，通过列管换热器的下端排出。在本步骤中通过列管换热器的下端排出的经过冷却分离得到的水汽，通过管道连接至冷却塔或者直接排出列管换热器外。
步骤8，粉尘处理步骤，当环流旋风分离器和布袋除尘器下端的第一、第二灰仓储满后，分别打开最下端的排料阀，进行煤粉灰尘排出。
在步骤7中，所述冷却循环水由与列管换热器相连的冷却塔循环供给，其包括以下步骤：
⑴、列管换热器中的冷却循环水经过第二级煤气冷却换热过程后，形成热循环水，本实施例中，热循环水的温度为40～45℃；
⑵、热循环水经管道流入冷却塔进行冷却降温；
⑶、经过冷却降温后的冷却循环水经过加压水泵13的加压作用，送入列管换热器中，实现冷却换热作用。
本发明采用的煤气降温除尘工艺，通过环流旋风分离器、布袋除尘器、列管换热器及循环水冷却塔的使用，具有很有优势：
1、布袋除尘器的布袋，采用玻纤覆膜滤料进行制作，能够有效防水、防静电，且布袋内有笼骨支撑，保证运行畅通、稳定。
2、减去了庞大的澄清池、污泥泵、过滤机等设施，减少了建设用地投资，降低了生产成本。
3、不仅实现了清污分流，而且还不需要再往循环水中加入昂贵的絮凝剂等药品，节约了药品使用费用。
4、采用环流式旋风分离器，较使用传统旋风分离器的阻力降低约50-70％，从而相应的降低了电耗和生产成本。
5、简化了现有的煤气降温除尘工艺流程，提高工作效率。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.煤气降温除尘系统，其特征在于，包括通过管道依次连接的环流旋风分离器、布袋除尘器和列管换热器，其中，
环流旋风分离器，包括设置在其腔体内的分离器内筒，所述分离器内筒的侧壁上靠下设有用于煤气进入的第一进气管，所述分离器内筒内还设有用于煤气分离的离心风机；所述分离器内筒的下端设有用于存放分离出的煤粉灰尘的第一灰仓，所述环流旋风分离器腔体的上端设有用于分离出的第一级煤气输出的第一出气口；
布袋除尘器，包括设置在其腔体内的若干个布袋和在其腔体上靠下设置的用于所述第一级煤气进入的第二进气管，每个所述布袋上均布设有多个用于过滤第一级煤气的细小微孔，所述布袋的下端设有用于存放被所述布袋过滤掉的煤粉灰尘的第二灰仓，所述布袋除尘器腔体的上端设有用于经除尘后的第二级煤气输出的第二出气口；
列管换热器，包括通过管道与所述第二出气口连通的多根列管，所述列管换热器的腔体内充满用于所述第二级煤气降温的冷却循环水，所述列管换热器的下端分别设有用于输出降温后的净煤气和冷凝水汽的第三出气口和第一出水管。
2.如权利要求1所述的煤气降温除尘系统，其特征在于，还包括给所述列管换热器提供冷却循环水的冷却塔，所述冷却塔的上端设有用于所述列管换热器换热后产生的热水进入的第一进水管，其下端设有用于提供给所述列管换热器冷却循环水的第二出水管，所述第二出水管上设有用于提供出水动力的加压水泵。
3.如权利要求1所述的煤气降温除尘系统，其特征在于，所述分离器内筒与所述第一灰仓之间还设有过渡仓，所述过渡仓设置成上粗下窄的梯形仓。
4.如权利要求1所述的煤气降温除尘系统，其特征在于，所述第一进气管与所述分离器内筒的轴线呈一定夹角，所述夹角为70°～80°。
5.如权利要求1所述的煤气降温除尘系统，其特征在于，所述布袋采用玻纤覆膜滤料材质。
6.利用如权利要求1所述的煤气降温除尘系统实施的工艺过程，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，粉煤气化炉输出的煤气依次经过高温旋风除尘器除尘、余热锅炉降温后得到粗煤气；
步骤2，粗煤气经过环流旋风分离器的第一进气管切向进入其分离器内筒中；
步骤3，在环流旋风分离器离心力的作用下，煤粉灰尘被分离到内壁上，并在重力的作用下，沿其下部的锥形内壁下滑，最终落入其底部的第一灰仓中；分离出来的第一级煤气沿分离器内筒的内壁旋流上升；
步骤4，10％～20％的第一级煤气向上升至分离器内筒顶端后，沿分离器内筒和外筒之间的环隙向下流动，促使煤粉灰尘下落；80％～90％的第一级煤气经环流旋风分离器顶部的第一出气口排出，经过连接管道，进入布袋除尘器；
步骤5，进入布袋除尘器的第一级煤气，经过多组布袋上的细小微孔过滤，煤粉灰尘一部分落入下部的第二灰仓中，一部分附着在布袋的外表面上，分离出来的含尘量较低的第二级煤气进入布袋内；
步骤6，第二级煤气经过连接管道进入列管换热器的各根列管中，列管换热器列管外的空腔中流动有冷却循环水，实现对第二级煤气的冷却换热，分离出降温后的净煤气；第二级煤气中经过冷却分离得到的水汽，通过列管换热器的下端排出。
7.如权利要求6所述的煤气降温除尘工艺，其特征在于，还包括脉冲反冲步骤，当布袋内外压差达到设定值后，由程控机控制脉冲阀打开，通过使用氮气对布袋由内向外进行脉冲反吹，使布袋外表面的煤粉灰尘抖落。
8.如权利要求6所述的煤气降温除尘工艺，其特征在于，还包括粉尘处理步骤，当环流旋风分离器和布袋除尘器下端的第一、第二灰仓储满后，分别打开最下端的排料阀，进行煤粉灰尘排出。
9.如权利要求6所述的煤气降温除尘工艺，其特征在于，在步骤6中，所述冷却循环水由与列管换热器相连的冷却塔循环供给，其包括以下步骤：
列管换热器中的冷却循环水经过第二级煤气冷却换热过程后，形成热循环水；
热循环水经管道流入冷却塔进行冷却降温；
经过冷却降温后的冷却循环水经过加压水泵的加压作用，送入列管换热器中，实现冷却换热作用。
10.如权利要求9所述的煤气降温除尘工艺，其特征在于，在步骤6中通过列管换热器的下端排出的经过冷却分离得到的水汽，通过管道连接至冷却塔或者直接排出列管换热器外。
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