CN105176599B - 一种用于粗煤气净化的撞击流洗涤装置及净化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于粗煤气净化的撞击流洗涤装置及净化工艺，该装置的撞击流洗涤塔内部自下而上依次安装有气液撞击塔、塔板、工艺冷凝液喷水器，多层板除沫器；本工艺是将含灰渣和水蒸气的粗煤气均分为两股，在缩径加速管中喷入洗涤水与粗煤气混合，并经雾化喷嘴在撞击塔内形成同轴撞击，在撞击塔内进行一级净化，除去粗煤气中的大部分灰渣后，粗煤气出撞击塔后直接进入洗涤塔内进行二级净化；本发明是将撞击流除尘技术与洗涤塔有机结合，在减少洗涤水耗的同时，有效地提高了除尘效率；将撞击塔设置于洗涤塔内，减少了本工艺流程的占用空间；撞击塔与洗涤塔内的黑水相互独立，使激冷水及洗涤水更加清洁，从而确保煤气化系统更加高效稳定的运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于粗煤气净化的撞击流洗涤装置及净化工艺，特别适用于煤气化工艺中粗煤气的洗涤除尘。
背景技术
煤气化技术是以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等作气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程。目前，以煤气化技术为“龙头”的现代煤化工产业正处于蓬勃发展阶段。
煤气化产生的粗煤气后通常有废锅流程和激冷流程两种工艺对粗煤气进行净化处理。废锅流程的粗煤气先经废热锅炉回收热量后，经多级除灰锁斗除去部分灰渣，最后经湿洗除尘后进入下一工段。激冷流程中，粗煤气先在气化炉激冷室内激冷降温并初步除尘，而后进入文丘里洗涤器，将夹带灰渣等固体颗粒的粗煤气增湿后，送入洗涤塔进行洗涤，或者采二级文丘里洗涤器配气液分离罐或洗涤塔等装置进行粗煤气净化。完成粗煤气洗涤的黑水排至黑水处理系统进行处理和回收。传统的粗煤气洗涤净化装置及工艺，存在设备投资大，洗涤效果不佳，在洗涤塔内容易产生积灰、堵塞等情况，而且传统工艺中随着洗涤塔内灰水质量变差，可能会导致气化炉内以洗涤塔内灰水作为激冷水的激冷器通道堵塞，从而影响到整套气化装置的稳定运行。
因此，开发一种新型的洗涤装置及净化工艺，既能降低设备投资、提升洗涤效果，又能改善激冷水质量，对于煤气化装置安全生产和稳定运行有着积极作用。
发明内容
本发明旨在提供一种用于粗煤气净化的新型撞击流洗涤装置及净化工艺，以解决现有粗煤气净化装置及工艺占用空间大、激冷水含灰量过大、除尘效率低等技术问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于粗煤气净化的撞击流洗涤装置，其特征在于：包括撞击流洗涤塔和从洗涤塔壳体的下部侧壁引入塔内的缩径加速管，洗涤塔壳体内自下而上依次设置有撞击塔、净化结构、工艺冷凝水分布器和多层板除沫器，洗涤塔壳体的侧壁自下而上分别设置有黑水出口、撞击塔黑水出口、激冷水出口、洗涤水出口、粗煤气入口、洗涤塔补水入口、工艺冷凝液入口和净化合成气出口；缩径加速管通过粗煤气入口穿入洗涤塔壳体内，缩径加速管的安装位置高于激冷水出口、洗涤水出口且低于洗涤塔补水入口，工艺冷凝水分布器的工艺冷凝水管道与工艺冷凝液入口连通，多层板除沫器的安装位置低于净化合成气出口。
所述撞击塔安装于洗涤塔中下部，所述缩径加速管穿过洗涤塔壳体侧壁延伸穿过撞击塔侧壁安装固定，位于撞击塔内的缩径加速管管口安装有雾化喷嘴；撞击塔下部直接与洗涤塔壳体侧壁的撞击塔黑水出口联通；撞击塔内的上部设置有丝网除沫器，并在撞击塔顶部设有撞击塔气体出口管。
所述撞击塔气体出口管的顶部设置有遮雨帽，以防止洗涤塔上方喷淋的洗涤液进入撞击塔中；撞击塔气体出口管的侧面开有若干小孔，用作气体流出通道。
所述缩径加速管和对应粗煤气入口均设有两个，在洗涤塔壳体侧壁上对称布置，缩径加速管上安装有洗涤水喷嘴。
所述净化结构为塔板结构，或填料结构，或填料与塔板混搭的结构。
所述工艺冷凝水管道横向设置于洗涤塔壳体内部，工艺冷凝水管道上设有若干个水喷头。
所述激冷水出口与洗涤水出口可以安装于同一高度。
该装置用于气化炉的粗煤气气化时，安装结构如下：
气化炉侧面的粗煤气出口连接至缩径加速管，撞击流洗涤塔的激冷水出口连接至激冷水泵，激冷水泵的激冷水出口经管道连接至气化炉的激冷室；撞击流洗涤塔的洗涤水出口经洗涤水泵连接至缩径加速管的洗涤水喷嘴处；撞击流洗涤塔侧壁的撞击塔黑水出口和底部的黑水出口，以及气化炉的黑水出口均连接至黑水处理系统；黑水处理系统的净化水管分两路，一路管道经洗涤塔补水泵连接至洗涤塔补水入口，另一路管道连接至污水处理系统。
所述洗涤水泵连接至缩径加速管的洗涤水喷嘴的管道上均设置有调节阀，用于调节洗涤水的输送流量。
所述撞击流洗涤塔底部的黑水出口与黑水处理系统之间设有调节阀，用于控制黑水的排出流量。
所述气化炉底部的黑水出口与黑水处理系统之间也设有调节阀，用于控制黑水的排出流量。
一种用于粗煤气净化的工艺，该工艺可以采用上述装置进行的粗煤气洗涤净化，其具体的粗煤气净化工艺如下：
气化炉内煤气化反应产生的粗煤气经过侧面的粗煤气出口输出，分为两路分别连接至缩径加速管，粗煤气进入缩径加速管后与经过洗涤水喷嘴进入的洗涤水混合，通过雾化喷嘴雾化后，在撞击塔内形成对置撞击；
在撞击塔内，两股方向相反的粗煤气高速气流中高湿和高粘附性灰渣和粉尘因碰撞而团聚，并在撞击作用下来回震荡，从而强化了粉尘的团聚效应。
一部分团聚后较重的灰渣和粉尘因重力作用随撞击塔黑水经撞击塔黑水出口排至黑水处理系统；另一部分较轻的灰渣和粉尘则随粗煤气经撞击塔气体出口管流出撞击塔，并在洗涤塔内的塔板间或者填料中进行气液固三相传热传质，粗煤气沿着塔板或者填料向上与洗涤水逆流洗涤，在洗涤过程中完成进一步降温和除尘，同时通过塔内温度、压力的控制以及洗涤水流量调节实现净化气的水汽比调整等，净化后的粗煤气，温度、含灰量、水汽比都达到下一工段要求；
撞击塔产生的黑水与洗涤塔产生的黑水是混不掺混的，分别经撞击塔黑水出口和黑水出口排至黑水处理系统；
气化炉激冷室中完成粗煤气洗涤的黑水经过气化炉底部的黑水出口排入黑水处理系统；
黑水处理系统的净化后的灰水一部分由洗涤塔补水泵送至洗涤塔循环利用，另一部分送污水处理装置进行处理；
从撞击流洗涤塔的激冷水出口引出的激冷水，由激冷水泵送出经管道连接至气化炉的激冷室做气化炉激冷水用；
从撞击流洗涤塔的洗涤水出口引出的洗涤水，经洗涤水泵后分别连接至两路缩径加速管上的洗涤水喷嘴，作为撞击流洗涤塔的洗涤水用。
本发明取得的技术效果如下：
1.本发明的粗煤气净化工艺，采用对置撞击流洗涤除尘技术为一级洗涤流程，采用洗涤塔逆流洗涤为二级洗涤流程，与现有技术相比，有效地提高了除尘效率。
2.本发明的粗煤气净化工艺，将撞击塔安装在洗涤塔内部，减少了整套装置的占用空间。
3.本发明的粗煤气净化工艺，将撞击塔内产生的灰含量较高的黑水直接排入黑水处理系统，与洗涤塔产生的黑水互不掺混，与现有技术相比，洗涤塔内黑水灰含量大幅减少，不但能够有效减少洗涤塔内积灰、堵塞等情况，而且能够减少气化炉内激冷器堵塞的情况，确保整改气化系统长时间稳定运行。
附图说明
图1为撞击流洗涤塔结构示意图；
图2为撞击塔气体出口示意图；
图3为本发明粗煤气净化工艺示意图。
其中，附图标记为：1.洗涤塔壳体；2.缩径加速管；3.洗涤水喷嘴；4.丝网除沫器；5.塔板；6.多层板除沫器；7.工艺冷凝水分布器；8.撞击塔；9.雾化喷嘴；10.气化炉；11.黑水处理系统；12.洗涤水泵；13.激冷水泵；14.洗涤塔补水泵；N1.净化合成气出口；N2.工艺冷凝液入口；N3.洗涤塔补水入口；N4.激冷水出口；N5.撞击塔黑水出口；N6.洗涤水出口；N7.黑水出口；N8.撞击塔气体出口管；N9.粗煤气入口。
具体实施方式
如图1所示，一种用于粗煤气净化的撞击流洗涤装置，包括撞击流洗涤塔和从洗涤塔壳体1的下部侧壁引入塔内的缩径加速管2，洗涤塔壳体1内自下而上依次设置有撞击塔8、净化结构、工艺冷凝水分布器7和多层板除沫器6，洗涤塔壳体1的侧壁自下而上分别设置有黑水出口N7、撞击塔黑水出口N5、激冷水出口N4、洗涤水出口N6、粗煤气入口N9、洗涤塔补水入口N3、工艺冷凝液入口N2和净化合成气出口N1；缩径加速管2通过粗煤气入口N9穿入洗涤塔壳体1内，缩径加速管2的安装位置高于激冷水出口N4、洗涤水出口N6且低于洗涤塔补水入口N3，工艺冷凝水分布器7的工艺冷凝水管道与工艺冷凝液入口N2连通，多层板除沫器6的安装位置低于净化合成气出口N1。
所述撞击塔8安装于洗涤塔中下部，所述缩径加速管2穿过洗涤塔壳体1侧壁延伸穿过撞击塔8侧壁安装固定，位于撞击塔8内的缩径加速管2管口安装有雾化喷嘴9；撞击塔8下部直接与洗涤塔壳体1侧壁的撞击塔黑水出口N5联通；撞击塔8内的上部设置有丝网除沫器4，并在撞击塔8顶部设有撞击塔气体出口管N8。
如图2所示，所述撞击塔气体出口管N8的顶部设置有遮雨帽，以防止洗涤塔上方喷淋的洗涤液进入撞击塔8中；撞击塔气体出口管N8的侧面开有若干小孔，用作气体流出通道。
所述缩径加速管2和对应粗煤气入口N9均设有两个，在洗涤塔壳体1侧壁上对称布置，缩径加速管2上安装有洗涤水喷嘴3。
所述净化结构为塔板5，或填料，或填料与塔板混搭的结构。
所述工艺冷凝水管道横向设置于洗涤塔壳体1内部，工艺冷凝水管道上设有若干个水喷头。
所述激冷水出口N4与洗涤水出口N6可以安装于同一高度。
如图3所示，该装置用于气化炉的粗煤气气化时，安装结构如下：
气化炉10侧面的粗煤气出口连接至缩径加速管2，撞击流洗涤塔的激冷水出口N4连接至激冷水泵13，激冷水泵13的激冷水出口N4经管道连接至气化炉10的激冷室；撞击流洗涤塔的洗涤水出口N6经洗涤水泵12连接至缩径加速管2的洗涤水喷嘴3处；撞击流洗涤塔侧壁的撞击塔黑水出口N5和底部的黑水出口N7，以及气化炉10的黑水出口均连接至黑水处理系统11；黑水处理系统11的净化水管分两路，一路管道经洗涤塔补水泵14连接至洗涤塔补水入口N3，另一路管道连接至污水处理系统。
所述洗涤水泵12连接至缩径加速管2的洗涤水喷嘴3的管道上均设置有调节阀，用于调节洗涤水的输送流量。
所述撞击流洗涤塔底部的黑水出口N7与黑水处理系统11之间设有调节阀，用于控制黑水的排出流量。
所述气化炉10底部的黑水出口与黑水处理系统11之间也设有调节阀，用于控制黑水的排出流量。
一种用于粗煤气净化的工艺，该工艺可以采用上述装置进行的粗煤气洗涤净化，其具体的粗煤气净化工艺如下：
气化炉10内煤气化反应产生的粗煤气经过侧面的粗煤气出口输出，分为两路分别连接至缩径加速管2，粗煤气进入缩径加速管2后与经过洗涤水喷嘴3进入的洗涤水混合，通过雾化喷嘴9雾化后，在撞击塔8内形成对置撞击；
在撞击塔8内，两股方向相反的粗煤气高速气流中高湿和高粘附性灰渣和粉尘因碰撞而团聚，并在撞击作用下来回震荡，从而强化了粉尘的团聚效应。
一部分团聚后较重的灰渣和粉尘因重力作用随撞击塔8黑水经撞击塔黑水出口N5排至黑水处理系统11；另一部分较轻的灰渣和粉尘则随粗煤气经撞击塔气体出口管N8流出撞击塔8，并在洗涤塔内的塔板5间或者填料中进行气液固三相传热传质，粗煤气沿着塔板或者填料向上与洗涤水逆流洗涤，在洗涤过程中完成进一步降温和除尘，同时通过塔内温度、压力的控制以及洗涤水流量调节实现净化气的水汽比调整等，净化后的粗煤气，温度、含灰量、水汽比都达到下一工段要求；
撞击塔8产生的黑水与洗涤塔产生的黑水是混不掺混的，分别经撞击塔黑水出口N5和黑水出口N7排至黑水处理系统11；
气化炉10激冷室中完成粗煤气洗涤的黑水经过气化炉10底部的黑水出口排入黑水处理系统11；
黑水处理系统11的净化后的灰水一部分由洗涤塔补水泵14送至洗涤塔循环利用，另一部分送污水处理装置进行处理；
从撞击流洗涤塔的激冷水出口N4引出的激冷水，由激冷水泵13送出经管道连接至气化炉10的激冷室做气化炉10激冷水用；
从撞击流洗涤塔的洗涤水出口N6引出的洗涤水，经洗涤水泵12后分别连接至两路缩径加速管2上的洗涤水喷嘴3，作为撞击流洗涤塔的洗涤水用。
Claims (7)
1.一种用于粗煤气净化的撞击流洗涤装置，其特征在于：包括撞击流洗涤塔和从洗涤塔壳体（1）的下部侧壁引入塔内的缩径加速管（2），洗涤塔壳体（1）内自下而上依次设置有撞击塔（8）、净化结构、工艺冷凝水分布器（7）和多层板除沫器（6），洗涤塔壳体（1）的侧壁自下而上分别设置有黑水出口（N7）、撞击塔黑水出口（N5）、激冷水出口（N4）、洗涤水出口（N6）、粗煤气入口（N9）、洗涤塔补水入口（N3）、工艺冷凝液入口（N2）和净化合成气出口（N1）；缩径加速管（2）通过粗煤气入口（N9）穿入洗涤塔壳体（1）内，缩径加速管（2）的安装位置高于激冷水出口（N4）、洗涤水出口（N6）且低于洗涤塔补水入口（N3），工艺冷凝水分布器（7）的工艺冷凝水管道与工艺冷凝液入口（N2）连通，多层板除沫器（6）的安装位置低于净化合成气出口（N1）；
所述撞击塔（8）安装于洗涤塔中下部，所述缩径加速管（2）穿过洗涤塔壳体（1）侧壁延伸穿过撞击塔（8）侧壁安装固定，位于撞击塔（8）内的缩径加速管（2）管口安装有雾化喷嘴（9）；撞击塔（8）下部直接与洗涤塔壳体（1）侧壁的撞击塔黑水出口（N5）联通；撞击塔（8）内的上部设置有丝网除沫器（4），并在撞击塔（8）顶部设有撞击塔气体出口管（N8），撞击塔气体出口管（N8）的顶部设置有遮雨帽，以防止洗涤塔上方喷淋的洗涤液进入撞击塔（8）中；撞击塔气体出口管（N8）的侧面开有若干小孔，用作气体流出通道；
所述缩径加速管（2）和对应粗煤气入口（N9）均设有两个，在洗涤塔壳体（1）侧壁上对称布置，缩径加速管（2）上安装有洗涤水喷嘴（3）。
2.根据权利要求1所述的一种用于粗煤气净化的撞击流洗涤装置，其特征在于：所述净化结构为塔板（5）结构，或填料结构，或填料与塔板混搭的结构。
3.根据权利要求1所述的一种用于粗煤气净化的撞击流洗涤装置，其特征在于：所述工艺冷凝水管道横向设置于洗涤塔壳体（1）内部，工艺冷凝水管道上设有若干个水喷头。
4.根据权利要求1所述的一种用于粗煤气净化的撞击流洗涤装置，其特征在于：所述激冷水出口（N4）与洗涤水出口（N6）安装于同一高度。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的用于粗煤气净化的撞击流洗涤装置，其特征在于：应用于气化炉粗煤气净化时的安装结构如下：气化炉（10）侧面的粗煤气出口连接至缩径加速管（2），撞击流洗涤塔的激冷水出口（N4）连接至激冷水泵（13），激冷水泵（13）的激冷水出口（N4）经管道连接至气化炉（10）的激冷室；撞击流洗涤塔的洗涤水出口（N6）经洗涤水泵（12）连接至缩径加速管（2）的洗涤水喷嘴（3）处；撞击流洗涤塔侧壁的撞击塔黑水出口（N5）和底部的黑水出口（N7），以及气化炉（10）的黑水出口均连接至黑水处理系统（11）；黑水处理系统（11）的净化水管分两路，一路管道经洗涤塔补水泵（14）连接至洗涤塔补水入口（N3），另一路管道连接至污水处理系统。
6.根据权利要求5所述的用于粗煤气净化的撞击流洗涤装置，其特征在于：所述洗涤水泵（12）连接至缩径加速管（2）的洗涤水喷嘴（3）的管道上均设置有调节阀，用于调节洗涤水的输送流量；所述撞击流洗涤塔底部的黑水出口（N7）与黑水处理系统（11）之间设有调节阀，用于控制黑水的排出流量；所述气化炉（10）底部的黑水出口与黑水处理系统（11）之间也设有调节阀，用于控制黑水的排出流量。
7.用权利要求5或6所述的用于粗煤气净化的撞击流洗涤装置进行粗煤气净化的工艺，其特征在于具体工艺如下：
气化炉（10）内煤气化反应产生的粗煤气经过侧面的粗煤气出口输出，分为两路分别连接至缩径加速管（2），粗煤气进入缩径加速管（2）后与经过洗涤水喷嘴（3）进入的洗涤水混合，通过雾化喷嘴（9）雾化后，在撞击塔（8）内形成对置撞击；
在撞击塔（8）内，两股方向相反的粗煤气高速气流中高湿和高粘附性灰渣和粉尘因碰撞而团聚，并在撞击作用下来回震荡，从而强化了粉尘的团聚效应；
一部分团聚后较重的灰渣和粉尘因重力作用随撞击塔（8）内黑水经撞击塔黑水出口（N5）排至黑水处理系统（11）；另一部分较轻的灰渣和粉尘则随粗煤气经撞击塔气体出口管（N8）流出撞击塔（8），并在撞击流洗涤塔内的塔板（5）间或者填料中进行气液固三相传热传质，粗煤气沿着塔板（5）或者填料向上与洗涤水逆流洗涤，在洗涤过程中完成进一步降温和除尘，同时通过控制塔内温度、压力以及洗涤水流量的调节实现净化气的水汽比调整，净化后的粗煤气的温度、含灰量、水汽比都达到下一工段要求；
撞击塔（8）产生的黑水经撞击塔黑水出口（N5）排至黑水处理系统（11），撞击流洗涤塔产生的黑水经撞击流洗涤塔底部的黑水出口（N7）排至黑水处理系统（11）；
气化炉（10）激冷室中完成粗煤气洗涤的黑水经过气化炉（10）底部的黑水出口排入黑水处理系统（11）；
黑水处理系统（11）的净化后的灰水一部分由洗涤塔补水泵（14）送至撞击流洗涤塔循环利用，另一部分送污水处理装置进行处理；
从撞击流洗涤塔的激冷水出口（N4）引出的激冷水，由激冷水泵（13）送出经管道连接至气化炉（10）的激冷室做气化炉（10）激冷水用；
从撞击流洗涤塔的洗涤水出口（N6）引出的洗涤水，经洗涤水泵（12）后分别连接至两路缩径加速管（2）上的洗涤水喷嘴（3），作为撞击流洗涤塔的洗涤水用。
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