CN106221812A - 一种用于流化床高温高压煤气降温除尘的工艺 - Google Patents

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Abstract

一种用于流化床高温高压煤气降温除尘的工艺是气化炉（1）产生的煤气经过一级旋风分离器（2）和二级旋风分离器（3）除尘，收集到的细粉返回气化炉（1），从二级旋风分离器（3）出来依次进入废锅系统的蒸发器（4）和过热器（5），从过热器（5）排出的煤气进入煤气过滤器（25），经过气固分离后，出口煤气进入省煤器（7），通过与脱氧水（9）换热产生过热蒸汽（8），最后进入煤气换热器（10），将煤气温度降低为30~50℃。本发明具有工艺简单，操作简便，污水处理量小，除尘效果好，投资小，运行成本低的优点。

Description

一种用于流化床高温高压煤气降温除尘的工艺
技术领域
本发明属于煤化工领域，具体涉及一种用于流化床高温高压煤气降温除尘的工艺。
背景技术
流化床气化技术是将煤炭进行清洁高效利用的核心技术之一，已广泛应用于煤化工领域。流化床气化炉是将原料煤与气化剂(空气、氧气和水蒸气)，在900～1100℃的高温和常压至6.0MPa下进行燃烧气化反应，生产出富含CO、H2、CH4等的粗煤气，气化炉出口煤气温度在800～1100℃，含尘量为100～500g/Nm3。现有的煤气降温除尘工艺是气化炉产生的煤气(1.0MPa、800～1000℃、含尘量100～500g/Nm3)首先经过旋风除尘，煤气中的含尘量降低为10～50g/Nm3；然后煤气通过废锅系统后，煤气温度降低为200～250℃；废锅系统排出的煤气从水洗塔下部进入塔内，与水洗塔上部进入的冷却循环水在水洗塔内逆流接触，从而实现除尘降温，从水洗塔顶部出来的煤气温度为30～50℃，含尘量为20～100mg/Nm3；水洗塔下部排出的冷却循环水进入澄清池进行自然沉降，澄清池内的粉尘需要用机械装置打捞然后送出界区，澄清池的清水用水泵送入凉水塔与冷空气接触进行蒸发冷却，用泵加压后送至水洗塔上部循环利用。
由此可知，现有的流化床煤气除尘降温系统污水处理量大，现场环境差，除尘精度低，投资大，运行成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单，操作简便，污水处理量小，除尘效果好，投资小，运行成本低的用于流化床高温高压煤气降温除尘工艺。
本发明的原理是，流化床气化炉所产生的煤气采用旋风系统进行一级除尘，收集得到的细粉返回气化炉进一步进行燃烧和气化反应；煤气然后进入废锅系统进行一级降温，并产生大量副产品过热蒸汽，可供气化炉气化用蒸汽或排出界区；从废锅系统排出的煤气进入过滤系统进行二级除尘，收集的细粉排出界区；然后煤气进入换热系统，采用间接换热的方式进行二级降温，煤气冷凝污水进入水处理系统；从换热系统排出的低温煤气送出界区。
本发明的一种用于流化床高温高压煤气降温除尘工艺的工艺，包括如下步骤：
(1)从气化炉(1)产生的煤气温度为：800～1000℃，煤气中含尘量为：100～500g/Nm3，经过一级旋风分离器(2)和二级旋风分离器(3)除尘后，煤气中细粉含量降低为5～50g/Nm3，一级旋风分离器(2)和二级旋风分离器(3收集到的细粉返回气化炉(1)进一步参与反应；
(2)煤气从二级旋风分离器(3)出来依次进入废锅系统的蒸发器(4)和过热器(5)，煤气温度通过换热降低为250～400℃；
(3)从过热器(5)排出的煤气进入煤气过滤器(25)，经过气固分离后，出口煤气中含尘量达到5～20mg/Nm3，收集到的细粉排出界区；
(4)步骤(3)的出口煤气进入废锅系统的省煤器(7)，通过与脱氧水(9)换热，出口煤气温度降为200～250℃，废锅系统利用煤气的显热降低煤气温度，加热脱氧水(9)产生过热蒸汽(8)；
(5)步骤(4)的出口煤气最后进入过滤系统的煤气换热器(10)，采用煤气换热器(10)把煤气温度降低为30～50℃，然后排出界区，冷却循环水在煤气换热器(10)中被煤气加热后进入凉水塔(13)降温后，利用水泵(12)加压再次进入煤气换热器(10)循环利用；
(6)在煤气换热器(10)中产生的冷凝废水进入水处理系统(15)，经过净化后80wt％～90wt％的废水进入凉水塔(13)循环利用，剩余的废水排除界区。
如上所述的废锅系统包括蒸发器(4)、过热器(5)、省煤器(7)和汽包(6)，废锅系统利用煤气的显热，加热脱氧水(9)产生大量高温过热蒸汽(8)，过热蒸汽(8)可以作为气化炉(1)的气化剂或排出界区，并且煤气温度降低。
如上所述的过滤系统位于废锅系统的过热器(5)和省煤器(7)之间，包括煤气过滤器(25)，细粉斗(24)，细粉仓(20)，充压阀(17)，放料阀(18)，流化气阀(19)，排料阀(21)，细粉出界区(22)，放空阀(23)，煤气过滤器(25)下方连接有细粉斗(24)，细粉斗(24)与细粉仓(20)之间安装有放料阀(18)，在细粉仓(20)顶部有放空阀(23)，在细粉仓(20)顶部有充压阀(17)，细粉仓(20)底端有流化气阀(19)，细粉仓(20)中部有排料阀(21)。
如上所述的细粉输送步骤为：当细粉仓泵(20)装满后，关闭细粉仓(20)上方的放料阀(18)；打开放空阀(23)放空至常压，关闭放空阀(23)；打开充压阀(17)，用惰性气体(16)对细粉仓泵进行充压至0.3MPa；依次打开流化气阀(19)和排料阀(21)，细粉输送至界区外，输送完毕后依次关闭排料阀(21)和流化气阀(19)；打开充压阀(17)用惰性气体(16)对细粉仓泵进行充压至细粉斗(24)压力相同，关闭充压阀(17)；打开细粉仓(20)放料阀(18)，使细粉斗(24)与细粉仓(20)连通。
采用惰性气体(16)作为煤气过滤器(25)的反吹气和细粉仓(20)的输送气。
如上所述的煤气过滤器(25)内的过滤元件材料可以是玻璃纤维或金属。
如上所述的惰性气体(16)可以是氮气或二氧化碳的一种。
如上所述的一种用于流化床高温高压煤气降温除尘工艺，适用于温度为常温至1100℃，压力为常压至6.0MPa煤气的降温除尘。
本发明的优点有：
1)过滤系统位于废锅系统的过热器和省煤器之间，可以有效防止省煤器堵塞，避免煤气中水蒸汽冷凝，造成过滤器失效，保证运行稳定。
2)二级降温采用间接换热的形式，杜绝了煤气与水的直接接触，降低了污水处理量，节省了生产成本。
3)可满足高温高压煤气的降温除尘要求。
4)环境友好，节约成本，并提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图
如图所示：1、气化炉；2、一级旋风分离器；3、二级旋风分离器；4、蒸发器；5、过热器；6、汽包；7、省煤器；8、过热蒸汽；9、脱氧水；10、煤气换热器；11、煤气出界区；12、水泵；13、凉水塔；14、污水出界区；15、水处理系统；16、惰性气体；17、充压阀；18、放料阀；19、流化气阀；20、细粉仓；21、排料阀；22、细粉出界区；23、放空阀；24、细粉斗；25、煤气过滤器。
具体实施方式
实施例1
(1)气化炉(1)产生的煤气流量为10000Nm3/h，压力0.60MPa，温度为1000℃，煤气中含尘量为430g/Nm3，总细粉量为4308kg/h，含水量为0.24kg/Nm3，含水总量为2370kg/h。
经过一级旋风分离器(2)和二级旋风分离器(3)除尘后，煤气中细粉含量降低为5～50g/Nm3，一级旋风分离器(2)和二级旋风分离器(3)收集到的细粉返回气化炉(1)进一步参与反应；
(2)煤气从二级旋风分离器(3)出来依次进入废锅系统的蒸发器(4)和过热器(5)，煤气温度通过换热降低为250～400℃；
(3)从过热器(5)排出的煤气进入煤气过滤器(25)，经过气固分离后，出口煤气中含尘量达到5～20mg/Nm3，收集到的细粉排出界区；
(4)步骤(3)的出口煤气进入废锅系统的省煤器(7)，通过与脱氧水(9)换热，出口煤气温度降为200～250℃，废锅系统利用煤气的显热降低煤气温度，加热脱氧水(9)产生过热蒸汽(8)；
(5)步骤(4)的出口煤气最后进入过滤系统的煤气换热器(10)，采用煤气换热器(10)把煤气温度降低为30℃，然后排出界区，冷却循环水在煤气换热器(10)中被煤气加热后进入凉水塔(13)降温后，利用水泵(12)加压再次进入煤气换热器(10)循环利用；
(6)在煤气换热器(10)中产生的冷凝废水进入水处理系统(15)，经过净化后90wt％的废水进入凉水塔(13)循环利用，剩余的废水排除界区。
所述的废锅系统包括蒸发器(4)、过热器(5)、省煤器(7)和汽包(6)，废锅系统利用煤气的显热，加热脱氧水(9)产生大量高温过热蒸汽(8)，过热蒸汽(8)可以作为气化炉(1)的气化剂或排出界区，并且煤气温度降低。
所述的过滤系统位于废锅系统的过热器(5)和省煤器(7)之间，包括煤气过滤器(25)，细粉斗(24)，细粉仓(20)，充压阀(17)，放料阀(18)，流化气阀(19)，排料阀(21)，细粉出界区(22)、放空阀(23)，煤气过滤器(25)下方连接有细粉斗(24)，细粉斗(24)与细粉仓(20)之间安装有放料阀(18)，在细粉仓(20)顶部有放空阀(23)，在细粉仓(20)顶部有充压阀(17)，细粉仓(20)底端有流化气阀(19)，细粉仓(20)中部有排料阀(21)。
所述的细粉输送步骤为：当细粉仓泵(20)装满后，关闭细粉仓(20)上方的放料阀(18)；打开放空阀(23)放空至常压，关闭放空阀(23)；打开充压阀(17)，用惰性气体(16)对细粉仓泵进行充压至0.3MPa；依次打开流化气阀(19)和排料阀(21)，细粉输送至界区外，输送完毕后依次关闭排料阀(21)和流化气阀(19)；打开充压阀(17)用惰性气体(16)对细粉仓泵进行充压至细粉斗(24)压力相同，关闭充压阀(17)；打开细粉仓(20)放料阀(18)，使细粉斗(24)与细粉仓(20)连通。
采用惰性气体氮气(16)作为煤气过滤器(25)的反吹气和细粉仓泵(20)的输送气。
所述的煤气过滤器(10)内的过滤元件材料是玻璃纤维。
工艺参数见表1。
实施例2
气化炉(1)产生的煤气流量为20000Nm3/h，压力1.00MPa，温度为950℃，煤气中含尘量为440g/Nm3，总细粉量为8891kg/h，含水量为0.22kg/Nm3，含水总量为4378kg/h。惰性气体(16)是氮气。煤气过滤器(10)内的过滤元件材料是金属。净化后87wt％的废水进入凉水塔(13)循环利用。其余同实施例1，工艺参数见表1。
实施例3
气化炉(1)产生的煤气流量为35000Nm3/h，压力2.00MPa，温度为900℃，煤气中含尘量为360g/Nm3，总细粉量为12447kg/h，含水量为0.18kg/Nm3，含水总量为6296kg/h。惰性气体(16)是二氧化碳，煤气过滤器(10)内的过滤元件材料是玻璃纤维。净化后85wt％的废水进入凉水塔(13)循环利用。其余同实施例1，工艺参数见表1。
实施例4
气化炉(1)产生的煤气流量为50000Nm3/h，压力3.0MPa，温度为850℃，煤气中含尘量为390g/Nm3，总细粉量为19436kg/h，含水量为0.12kg/Nm3，含水总量为6094kg/h。惰性气体(16)是氮气，煤气过滤器(10)内的过滤元件材料是金属。净化后80wt％的废水进入凉水塔(13)循环利用。其余同实施例1，工艺参数见表1。
表1不同实施例的工艺参数

Claims (9)

1.一种用于流化床高温高压煤气降温除尘的工艺，其特征在于包括如下步骤：
（1）从气化炉（1）产生的煤气温度为：800~1000℃，煤气中含尘量为：100~500g/Nm3，经过一级旋风分离器（2）和二级旋风分离器（3）除尘后，煤气中细粉含量降低为5~50g/Nm3，一级旋风分离器（2）和二级旋风分离器（3）收集到的细粉返回气化炉（1）进一步参与反应；
（2）煤气从二级旋风分离器（3）出来依次进入废锅系统的蒸发器（4）和过热器（5），煤气温度通过换热降低为250~400℃；
（3）从过热器（5）排出的煤气进入煤气过滤器（25），经过气固分离后，出口煤气中含尘量达到5~20mg/Nm3，收集到的细粉排出界区；
（4）步骤（3）的出口煤气进入废锅系统的省煤器（7），通过与脱氧水（9）换热，出口煤气温度降为200~250℃，废锅系统利用煤气的显热降低煤气温度，加热脱氧水（9）产生过热蒸汽（8）；
（5）步骤（4）的出口煤气最后进入过滤系统的煤气换热器（10），采用煤气换热器（10）把煤气温度降低为30~50℃，然后排出界区，冷却循环水在煤气换热器（10）中被煤气加热后进入凉水塔（13）降温后，利用水泵（12）加压再次进入煤气换热器（10）循环利用；
（6）在煤气换热器（10）中产生的冷凝废水进入水处理系统（15），经过净化后80wt%~90wt%的废水进入凉水塔（13）循环利用，剩余的废水排除界区。
2.如权利要求1所述的一种用于流化床高温高压煤气降温除尘的工艺，其特征在于所述的废锅系统包括蒸发器（4）、过热器（5）、省煤器（7）和汽包（6）。
3.如权利要求1所述的一种用于流化床高温高压煤气降温除尘的工艺，其特征在于所述的废锅系统加热脱氧水（9）产生高温过热蒸汽（8）。
4.如权利要求1所述的一种用于流化床高温高压煤气降温除尘的工艺，其特征在于所述的过滤系统位于废锅系统的过热器（5）和省煤器（7）之间，包括煤气过滤器（25），细粉斗（24），细粉仓（20），充压阀（17），放料阀（18），流化气阀（19），排料阀（21），细粉出界区（22）、放空阀（23），煤气过滤器（25）下方连接有细粉斗（24），细粉斗（24）与细粉仓（20）之间安装有放料阀（18），在细粉仓（20）顶部有放空阀（23），在细粉仓（20）顶部有充压阀（17），细粉仓（20）底端有流化气阀（19），细粉仓（20）中部有排料阀（21）。
5.如权利要求4所述的一种用于流化床高温高压煤气降温除尘的工艺，其特征在于所述的过滤系统操作步骤为：
当细粉仓（20）装满后，关闭细粉仓（20）上方的放料阀（18）；打开放空阀（23）放空至常压，关闭放空阀（23）；打开充压阀（17），用惰性气体（16）对细粉仓泵进行充压至0.3MPa；依次打开流化气阀（19）和排料阀（21），细粉输送至界区外，输送完毕后依次关闭排料阀（21）和流化气阀（19）；打开充压阀（17）用惰性气体（16）对细粉仓泵进行充压至细粉斗（24）压力相同，关闭充压阀（17）；打开细粉仓（20）放料阀（18），使细粉斗（24）与细粉仓（20）连通。
6.如权利要求1所述的一种用于流化床高温高压煤气降温除尘的工艺，其特征在于采用惰性气体（16）作为煤气过滤器（25）的反吹气和细粉仓（20）的输送气。
7.如权利要求1所述的一种用于流化床高温高压煤气降温除尘的工艺，其特征在于所述的煤气过滤器（25）内的过滤元件材料可以是玻璃纤维或金属。
8.如权利要求1所述的一种用于流化床高温高压煤气降温除尘的工艺，其特征在于所述的惰性气体（16）是氮气或二氧化碳的一种。
9.如权利要求1所述的一种用于流化床高温高压煤气降温除尘的工艺，其特征在于适用于温度为常温至1100℃，压力为常压至6.0MPa的煤气降温除尘。
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