CN105524665A - 高温煤气过滤方法、系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及过滤净化方法及系统，特别涉及高温煤气的供氧过滤净化方法及系统。针对目前高温煤气过滤中，高温伴热方式采用间壁传热，而带来的传热面积小造成传热效率低、加热不均匀的问题，公开了高温煤气过滤方法，包括将高温煤气通入高温气体过滤器进行气固分离净化的操作，对所述高温煤气进行气固分离净化操作前，先向高温煤气中注入氧源并使氧源中的氧与高温煤气中的可燃介质发生放热反应，然后再对升温后的高温煤气进行气固分离净化。本发明，传热效率达到100％，并且加热效果均匀，不存在死角的情况，传热效率高。

Description

高温煤气过滤方法、系统
技术领域
本发明涉及过滤方法及装置，特别涉及高温煤气过滤方法及系统。
背景技术
煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。主要包括煤的气化、液化、干馏，以及焦油加工和电石乙炔化工等。
煤的气化在煤化工中占有重要地位，用于生产各种气体燃料，煤气化生产的合成气是合成液体燃料、化工原料等多种产品的原料。
在煤化工里褐煤制气、煤制油、煤制气等生产过程中产生的高温煤气需要过滤净化后回收并利用高温余热，为此申请人开发了高温过滤净化技术。
因高温煤气中含有大量焦油，焦油沸点跨度大，同时存在复杂的反应，易因温降而凝结，在过滤时附着在过滤元件表面导致过滤元件过滤功能逐渐失效。因此，在高温煤气过滤净化系统中采用高温伴热方式防止高温煤气中焦油因温降而凝结在过滤元件表面的情况发生。
目前的高温伴热方式采用间壁传热，因传热面积小造成传热效率低、加热不均匀、运行成本高、设备投资高、占地面积大。
发明内容
本发明旨在提供了一种加热效果好的高温煤气过滤方法及系统。
本发明采用的技术方案是，高温煤气过滤方法，包括将高温煤气通入高温气体过滤器进行气固分离净化的操作，其特征在于：对所述高温煤气进行气固分离净化操作前，先向高温煤气中注入氧源并使氧源中的氧与高温煤气中的可燃介质发生放热反应，然后再对升温后的高温煤气进行气固分离净化。
该方法目的就在抵消过滤净化系统的温降，从而避免焦油凝结在过滤元件表面。这里所述的高温煤气中的可燃成分一般为氢气、一氧化碳和焦油。在一般常温下，高温煤气中的可燃成分如一氧化碳需要点燃才能与氧源发生反应，但在一定的高温下，(可以是450℃以上的高温下)，高温煤气其中就会含有大量自由基，氧源进入后会被快速反应掉，不会在系统中积累造成安全隐患，当然，为了确保安全，应该时时监测高温煤气的温度。
进一步的是，高温煤气过滤方法采用以下步骤控制该方法的氧源注入量，步骤如下：
a、关闭氧源注入，在将高温煤气通入高温气体过滤器进行气固分离净化的操作时，测定进行气固分离时的高温煤气的温度高于进行气固分离后的高温煤气的温度t1。
b、开启氧源注入，使注入氧源后进行气固分离时的高温煤气的温度高于注入氧源之时的高温煤气温度，测定该温度差为t2。
c、控制氧源注入量，使t2≥t1。
当注入氧源后，使氧源中的氧与高温煤气中的可燃介质发生放热反应，使高温煤气升温，所升高的温度值由调节氧源的注入量控制。待过滤高温煤气高于过滤后高温煤气t1时，通过控制氧源注入量，就过滤前后的高温煤气的温度差，对待过滤高温煤气进行补偿升温，提高待过滤高温煤气的温度，从而确定了氧源的注入量，在满足需要的同时，节约了成本。
进一步的是，所述的t1为30-50℃，t2为30-65℃。
当温度提的过高时，会提升相应的经济成本，并不适宜，把温度提升30至65℃为较优的选择。所升至温度为比原温度高30-65℃就可避免焦油凝结在过滤元件表面。
进一步的是，所述氧源为氧气；被注入高温煤气中的氧气体积不超过高温煤气体积的0.5％。
注氧量不超过高温煤气总量的0.5％，是符合GB6222-2005《工业企业煤气安全规程》要求。为了安全，在使用该方法时，也应该时时对高温煤气过滤净化系统中的氧含量进行监测，确保系统安全。运行过程中消耗的氧气不超过高温煤气总量的0.5％，这样的运行成本低。
进一步的是，进行气固分离时的高温煤气的温度比注入氧源时的高温煤气温度高至少10℃。
当进行气固分离时的高温煤气(过滤时的高温煤气)比注入氧源时的高温煤气(过滤前或待过滤的高温煤气)温度高至少10℃时，就可以避免焦油凝结在过滤元件表面。
为实施上述高温煤气过滤方法而专门设计的高温煤气过滤系统，包括高温气体过滤器、注氧装置、监测装置和控制装置，过滤器包括过滤器主体、分别与过滤器主体连接的待过滤气体进气管路和已过滤气体排气管路，注氧装置通过注氧管路与进气管路连接，在所述注氧管路上设置有控制阀，监测装置分别设置于注氧管路、进气管路上以及排气管路上，控制装置分别与监测装置和控制阀连接；所述的监测装置包括温度监测器，进气管路包括前进气管路和后进气管路，前进气管路靠近进气管入口端，后进气管路靠近进气管出口端，在前进气管路、后进气管路和出气管路上设置温度监测器。
在注氧装置通过注氧管路与进气管路连接处为界，位于气体进入方向进气管路的部分为前进气管路、气体出口方向部分为后进气管路，以下皆为此定义前进气管路与后进气管路。这里所用的控制装置可以为PLC控制系统。该高温煤气过滤系统在原有系统的基础上增加注氧装置及控制装置，一次性投资低、易安装、占地面积小。
进一步的是，所述的监测装置包括流量监测器，流量监测器设置于前进气管路和注氧装置与进气管路连接的注氧管路上对煤气与氧源流量进行监测。
进一步的是，所述的监测装置包括氧检测器，氧检测器设置于后进气管路和出气管路上。
对系统中的氧含量进行时时监测，避免氧气在系统中累积，防止系统出现安全隐患。
进一步的是，所述的阀门为控制阀，在注氧装置与进气管路连接的管路上，控制阀前后设置安全阀门。
控制阀，在工业自动化过程控制领域中，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的最终控制元件。一般由执行机构和阀门组成，流量监测器对煤气流量开始进行监测，并把信息传递给控制装置，控制装置接受信号，通过指令打开控制阀，注氧装置开始通过注氧管路对进气管路注入氧气，注氧装置与进气管路连接的注氧管路上的流量监测器开始对注氧装置注入的氧气流量开始监测，并把信息传递给控制装置，当氧气的流量值要大于高温煤气的流量值0.5％时，控制装置关闭控制阀。在控制阀前后设置阀门，是处于安全考虑，提高系统安全性能，这里的阀门可以为手动阀门，并且手动阀门也是对安全考虑的一种较优的选择。
进一步的是，注氧装置与进气管路连接的注氧管路设置有旁路，旁路上设置有手动阀门。
在注氧装置与进气管路连接的注氧管路设置旁路也是一种提高安全性设计。
本发明带来的有益效果是：
氧源中的氧与高温煤气中的可燃介质发生放热反应产生的热量被高温气体直接吸收，传热效率达到100％，并且加热效果均匀，便有了较好的加热效果。
附图说明
图1为高温煤气过滤系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图描述实施方式对本发明做具体阐述。
如图1所示，高温煤气过滤系统，包括过滤器1、注氧装置2、监测装置和控制装置3，过滤器包括过滤器主体101、进气管路102和出气管路103，注氧装置2通过注氧管路与进气管路102连接，在注氧管路上设置控制阀4，控制装置3与控制阀4连接，监测装置设置于注氧装置2与进气管路102连接的注氧管路上、进气管路102上和出气管路103上，在注氧装置2通过注氧管路与进气管路102连接处为界，位于气体进入方向进气管路102的部分为前进气管路102a、气体出口方向部分为后进气管路102b，所述的监测装置包括温度监测器5、流量监测器6和氧监测器7，在注氧装置2与进气管路102连接的注氧管路上设置流量监测器6，在前进气管路102a上设置流量监测器6和温度监测器5，在后进气管路102b上设置氧监测器7和温度监测器5，在出气管路103上设置氧监测器7和温度监测器5，控制装置3与每个温度监测器5和每个流量监测器6连接。这里所述的高温煤气为450℃以上的气体。
本实施方式所述的高温煤气过滤系统的工作原理是，当注氧装置2不运行，后进气管路102b上的温度高于出气管路103温度t1时，注氧装置2中注入的氧气与高温煤气中的可燃介质发生放热反应产生的热量被高温气体直接吸收，后进气管路102b上的温度高于前进气管路102a上的温度t2，t2≥t1，即保证高温煤气不会发生降温而使焦油不会凝结在过滤器主体101的过滤元件表面。
本供氧过滤净化系统开始运行，高温煤气从进气管路进入，流量监测器6对煤气流量开始进行监测，并把信息传递给控制装置3，控制装置3接受信号，通过指令打开控制阀4，注氧装置2开始通过注氧管路对进气管路注入氧气，注氧装置2与进气管路连接注氧管路上的流量监测器6开始对注氧装置2注入的氧气流量开始监测，并把信息传递给控制装置3，当氧气的流量值要大于高温煤气的0.5％流量值时，控制装置3关闭控制阀4，在这里，本实施例所输入的高温煤气为450℃以上温度的气体，在450℃的高温下，高温煤气其中就会含有大量自由基，氧气进入后会被快速反应掉，不会在本过滤净化系统中积累造成安全隐患，当然，为了确保安全，应该时时监测高温煤气的温度。氧监测器7可用来观测该系统中氧的反应情况，确保系统安全。
在左进气管上的温度监测器时时监测，以确保高温煤气能保持在450℃以上，如果当注氧装置2不运行，后进气管路102b上温度监测器5监测的温度高于出气管路103上温度监测器5监测的温度30-50℃时，后进气管路102b上温度监测器5监测的温度高于前进气管路102a上温度监测器5监测的温度30-65℃即保证高温煤气不会发生降温，当温度提的过高时，会提升相应的经济成本，并不适宜，把温度提升比原来温度高30至65℃为较优的选择。
本实施方式所述的高温煤气过滤系统，具有的有益效果为：一、氧气与高温煤气反应产生的热量被高温气体直接吸收，传热效率达到100％，并且加热效果均匀，不存在死角的情况；二、只在原有系统的基础上增加供氧管阀及控制元件，一次性投资低、易安装、占地面积小；三、运行过程中消耗的氧气不超过高温煤气总量的0.5％，运行成本低。

Claims (10)

1.高温煤气过滤方法，包括将高温煤气通入高温气体过滤器进行气固分离净化的操作，其特征在于：对所述高温煤气进行气固分离净化操作前，先向高温煤气中注入氧源并使氧源中的氧与高温煤气中的可燃介质发生放热反应，然后再对升温后的高温煤气进行气固分离净化。
2.根据权利要求1所述的高温煤气过滤方法，其特征在于：采用以下步骤控制该方法的氧源注入量，步骤如下：
a、关闭氧源注入，在将高温煤气通入高温气体过滤器进行气固分离净化的操作时，测定进行气固分离时的高温煤气的温度高于进行气固分离后的高温煤气的温度t1。
b、开启氧源注入，使注入氧源后进行气固分离时的高温煤气的温度高于注入氧源之时的高温煤气温度，测定该温度差为t2。
c、控制氧源注入量，使t2≥t1。
3.根据权利要求2所述的高温煤气过滤方法，其特征在于：所述的t1为30-50℃，t2为30-65℃。
4.根据权利要求1或2所述的高温煤气过滤方法，其特征在于：所述氧源为氧气；被注入高温煤气中的氧气体积不超过高温煤气体积的0.5％。
5.根据权利要求4所述的高温煤气过滤方法，其特征在于：进行气固分离时的高温煤气的温度比注入氧源时的高温煤气温度高至少10℃。
6.为实施权利要求1所述方法而专门设计的高温煤气过滤系统，其特征在于：包括高温气体过滤器(1)、注氧装置(2)、监测装置和控制装置(3)，过滤器(1)包括过滤器主体(101)、分别与过滤器主体(101)连接的待过滤气体进气管路(102)和已过滤气体排气管路(103)，注氧装置(2)通过注氧管路与进气管路(102)连接，在所述注氧管路上设置有控制阀(4)，监测装置分别设置于注氧管路、进气管路(102)上以及排气管路(103)上，控制装置(3)分别与监测装置和控制阀(4)连接；所述的监测装置包括温度监测器(5)，进气管路(102)包括前进气管路(102a)和后进气管路(102b)，前进气管路(102a)靠近进气管(102)入口端，后进气管路(102b)靠近进气管(102)出口端，在前进气管路(102a)、后进气管路(102b)和出气管路(103)上设置温度监测器(5)。
7.根据权利要求6所述的高温煤气过滤系统，其特征在于：所述的监测装置包括流量监测器(6)，流量监测器(6)设置于前进气管路(102a)和注氧装置(2)与进气管路(102)连接的注氧管路上对煤气与氧源流量进行监测。
8.根据权利要求6所述的高温煤气过滤系统，其特征在于：所述的监测装置包括氧检测器(7)，氧检测器(7)设置于后进气管路(102b)和出气管路(103)上。
9.根据权利要求6所述的高温煤气过滤系统，其特征在于：所述的阀门为控制阀(4)，在注氧装置(2)与进气管路(102)连接的注氧管路上，控制阀(4)前后设置安全阀门。
10.根据权利要求6所述的高温煤气过滤系统，其特征在于：注氧装置(2)与进气管路(102)连接的注氧管路设置有旁路，旁路上设置有手动阀门。
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