CN107970720A - 煤热解产物分离与分离器清洗一体化装置 - Google Patents

Abstract

一种煤热解产物分离与分离器清洗一体化装置，所述装置的筒体是由直筒与锥筒构成；所述直筒与锥筒是由外壁、内壁及挡板以中心轴线对称构成夹层通道构成；所述筒体上部设有气固进料口、加热介质进口和加热介质出口，其中的气固进料口是沿筒壁切向连通筒体内腔设置；所述筒体的下部设有固体物料出口、加热介质进口和加热介质出口。本装置在煤热解产物分离与分离器清洗过程中，避免了焦油气降温冷凝粘附在内壁，同时实现了对筒体内壁的全面清洗及其快速干燥，节省了时间，提高了煤热解产物的分离效率。

Description

煤热解产物分离与分离器清洗一体化装置

技术领域

本发明涉及一种煤热解产物分离装置，尤其是一种用于煤热解气的气液固三相分离装置，同时也能实现对煤热解产物分离装置的快速清洗及干燥。

背景技术

现有煤热解高温气液固产物分离主要是提高热解产物温度使液态焦油转化成焦油蒸汽，通过旋风分离器分离成气态产物和固体半焦产物，相关研究人员为了提高分离效率采用旋风分离器和旋风除尘器联合装置。旋风分离器因其结构简单，投资少，运营成本低等优点，在工业分离中深受欢迎。然而旋风分离器对于煤热解产物的分离却困难重重：第一，煤热解产物中的液态焦油容易和固体半焦粘黏在一起，不仅使焦油产率降低也会导致半焦产物纯度低下，同时焦油液体也会粘在旋风分离器的器壁上降低旋风分离器的分离效率也会给旋风分离器的清洗带来很大难度；第二，焦粉及煤灰颗粒粒度细、密度小，容易漂浮且随气流流动，不易被旋风分离器分离；第三，热解气中的固体产物降温速率远远高于气体，容易出现焦油气冷凝粘在固体产物，降低焦油收率，也影响固体产物的纯度；第四，若直接提高热解产物的温度，焦油容易在高于600℃发生二次热解，温度调节范围太小，因此怎样保持气态焦油是提高煤热解产物分离效率的关键。

分离装置的清洗也一直是个难题，若长期不清洗，内壁粘黏的物质则会越粘越多，严重影响分离效率，同时也会损坏分离装置，增加投资成本。传统的清洗方法主要依靠人工清洗，耗时长，效率低，因此迫切需要一种能简单，快速，方便清洗的分离装置。

黄培钊等人发明的《一种清除旋风分离器内结壁粉尘的方法》中提到，使用强度大的碳酸钙石粉颗粒作为清理颗粒对分离器的筒体内壁清除粉尘，这种方法主要针对结壁粉尘具有良好效果，然而针对粘有焦油的筒体内壁效果却不理想，一方面焦油在低温时粘粘在筒体内壁，碳酸钙颗粒进入分离器中会被焦油粘黏在筒体内壁，适得其反；另一方面，长期使用固体颗粒摩擦清除筒体内壁粉尘，也会使得一些筒体内壁做过特殊处理的分离器造成损坏，增加投资成本。

发明内容

本发明提供了煤热解产物分离与分离器清洗一体化装置，

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

所述煤热解产物分离与分离器清洗一体化装置，主要包括筒体，所述筒体由直筒部分和锥筒部分组成。筒体外壁，筒体内壁以及挡板形成的两排并列的螺旋状夹层通道，筒体上部设气固进料口，第一加热介质出口和第二加热介质进口，气固进料口沿筒体内壁切向设置，连通筒体内腔。筒体下部设固体物料出口，第一加热介质进口和第二加热介质出口。整个筒体内外两层壁关于中心轴成中心对称分布。

所述煤热解产物分离与分离器清洗一体化装置的筒体上部沿轴线方向设有中心管，中心管上端连接静电除尘装置，下部设有气体收集器，气体收集器上方连接着金属滤网，在金属滤网和静电除尘装置的双重作用下进一步实现高效分离。

所述的煤热解产物分离与分离器清洗一体化装置，其特征在于：加热介质分为两股，第一加热介质从锥筒底部进入，顺着由筒体外壁和筒体内壁以及隔板形成的夹层通道螺旋上升经出口流出，第二加热介质从直筒上部进口进入，经过螺旋下降之后由出口流出，两个气体加热通道依次并排安装，与水平方向的夹角δ为30º～60º，加热介质回收后循环使用，加热介质的温度和流速根据实际需要自行调节，有利于保持气固物料的温度,防止液体从气体中析出。

所述煤热解产物分离与分离器清洗一体化装置在进料口处用法兰连接有固体团集装置，主要对固体物质进行团集增大，实现在旋风装置中的高度分离。

所述煤热解产物分离与分离器清洗一体化装置的顶部R/2处一圈均匀安装6个智能喷头，智能喷头在升降器作用下在竖直方向上下移动,且每个喷头能在竖直方向角β为90至270°范围内旋转, 水平方向的旋转角度γ为60～120°， 每个智能喷头都可以独立工作，可以根据实际需要选择性开启一个或多个智能喷头,保证整个筒体内壁都能被洗涤液清洗，加之夹层通道的加热保温作用，实现筒壁的高效快速洗涤与烘干。

所述筒体的外壁采用耐高温抗腐蚀绝热材料，筒体内壁采用导热良好的耐高温抗腐蚀材料，可以减少热量的流失，合理利用热能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该煤热解产物分离与分离器清洗一体化装置主要包括以下几点：一、进料口处通过法兰连接有固体团集装置，能将热解气中的粉尘颗粒团集，避免粉尘颗粒在旋风装置中发生漂浮；二、筒体夹层采用双螺旋加热通道，两股加热介质反向进入通道，能够将分离器快速加热到预定温度，避免焦油气降温冷凝粘在内壁；三、加之后面的金属滤网和静电除尘装置，进一步实现煤热解产物的高效分离；四、筒体安装的智能喷淋装置也能实现对筒体内壁全面清洗，夹层通道中的两股逆向高温蒸汽能够在清洗过程中实现快速干燥内壁，节省人力和时间，提高生产效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1：气固进料口；2：固体物料出口；3：气体出口；4：挡板；5：第一加热介质进口；6：第一加热介质出口；7：第二加热介质进口；8：第二加热介质出口；9：中心管；10：筒体外壁；11：筒体内壁；12：夹层通道；13：直筒部分；14：锥筒部分；15：固体团集装置；16：智能喷头；17：金属滤网；18：静电除尘装置；19：气体收集器；20：清洗液进口；21：智能控制器；22：升降器；23：阀门。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的详细说明。

如附图1所示，上述本发明所提供的一种煤热解产物分离与分离器清洗一体化装置，筒体由直筒部分13和锥筒部分14组成。筒体外壁10，筒体内壁11及挡板4共同形成夹层通道12，筒体上部设气固进料口1，第二加热介质进口7和第一加热介质出口6，气固进料口沿筒体内壁11切向设置，连通筒体内腔。筒体下部设固体物料出口2，第一加热介质进口5和第二加热介质出口8。筒体中部沿轴线方向设有中心管9，中心管上端与静电除尘装置相连，下部设有气体收集器19。整个筒体内外两层壁关于中心轴成中心对称分布。在气固进料口处安装有固体团集装置，经过旋风分离装置可以降低粉焦和煤灰含量，提高分离效率。筒体夹层中的两个加热介质通道，逆向通入加热介质可以快速给筒体内壁11加热升温，维持气固物料的温度或适当提高气固物料的温度，防止部分气体液化粘附分离器的筒体内壁，减少物料的损失。中心管设置金属滤网并连接静电除尘装置进一步挺高了分离效率和纯度。

所述煤热解产物分离与分离器清洗一体化装置的筒体上部沿轴线方向设有中心管，中心管上端连接静电除尘装置，下端设有气体收集器，气体收集器上方连接金属滤网，在金属滤网和静电除尘装置的双重作用下进一步实现高效分离。

所述加热介质通道分为两股，第一加热介质从锥筒底部进入，顺着由筒体外壁、筒体内壁及挡板共同形成夹层通道螺旋上升经出口流出，第二加热介质从直筒上部进口进入，经过螺旋下降之后由出口流出，两个气体加热通道依次并排安装，加热介质回收后循环使用，加热介质的温度和流速根据实际需要自行调节，有利于保持气固物料的温度,防止液体从气体中析出。

所述煤热解产物分离与分离器清洗一体化装置在进气口处设置有固体团集装置，主要对固体物质进行团集增大增重，实现在旋风除尘装置中的高度净化分离。

所述煤热解产物分离与分离器清洗一体化装置的顶部R/2处一圈均匀安装6个智能喷头，智能喷头在升降器作用下在竖直方向上下移动,且每个智能喷头在竖直方向调节角度β为90至270°范围内旋转, 水平方向的旋转角度γ为60～120°,保证整个筒体内壁都能被洗涤液清洗，加之夹层的加热功能，实现筒体内壁的高效快速洗涤与烘干。

所述筒体的外壁采用耐高温抗腐蚀绝热材料，筒体内壁采用导热良好的耐高温抗腐蚀材料，可以减少热量的流失，合理利用热能。

本实施例中考虑到焦油的液化及二次反应的影响，加热介质的温度为450℃～600℃，如图1所示收集器与竖直方向夹角α为120～150°。

针对分离装置的清洗，筒体顶部R/2处一圈均匀安装6个智能喷头，每个智能喷头安装有独立的智能控制器，每个智能喷头竖直方向调节角度β为90～270°，在水平方向的旋转角度范围为60～120°，智能喷头在升降器作用下在竖直方向上下移动，向下可以移动到距离锥筒内壁10cm处，实现对分离装置的全面清洗，加上夹层的加热保温作用，能够快速对清洗过后的装置烘干，提高分离效率。

本发明煤热解产物分离与分离器清洗一体化装置的工作原理是：

气固分离开始之前，首先关闭清洗装置的所有开关，打开分离器气固进料口和气体出口处的阀门23；其次分别从锥筒底部的第一加热介质进口5和直筒上部的第二加热介质进口7通入加热介质；然后启动固体团集装置和静电除尘装置。 大约3～5分钟后，含有固体颗粒的高温气流在气固进料口1处通过固体团聚装置后，切向进入筒体内腔形成沿壁面旋转的气流，在离心力的作用下。固体颗粒被甩到筒体内壁，在重力和下行气流的推动下快速到达筒体的锥形部分14。根据动量守恒定律，随着筒体旋转半径的减小，旋转速度逐渐增加，气流中的固体颗粒受到更大离心力，由于离心力产生的加速度远大于重力加速度，细颗粒固体得到分离，沿筒体锥形部分14下落，到达锥形筒底部时固体颗粒滑落下去得到分离，气体到达筒体锥形底部时反转，中部上旋气流被气体收集器19 收拢在一起，依次通过金属滤网17和静电除尘装置18；分离出的固体颗粒由筒体底部中间的固体物料出口2排出。

在加热部分，筒体外壁10和内壁11形成的夹层在挡板的分隔下形成两个并排排列的加热介质通道，筒体上部设气固进料口1，第二加热介质进口7和第一加热介质出口6，气固进料口沿筒壁切向设置，连通筒体内腔。筒体下部设固体物料出口2，第一加热介质进口5和第二加热介质出口8。加热介质分别从沿第一加热介质进口5和第二加热介质进口7进入加热通道，经过热量传递使得筒体内壁快速升温保持在所需的温度，经过一段时间的热量传递后分别从第一加热介质出口6和第二加热介质出口8流出，完成对内壁的快速加热及保温过程，提高分离效率，增加收率。分离结束后，首先停止在气固进料口1处进料，3～5分钟之后，依次关闭固体团集装置和静电除尘装置，最后关闭加热介质通道。若要对分离器进行清洗，首先要关闭两个阀门23，其次移走固体物料出口2的物质，然后打开清洗装置的开关，根据清洗的需要选择性打开喷淋装置，清洗结束后关闭清洗装置，打开加热通道5和7，快速干燥分离器的筒体内壁。

加热介质一般采用加热氮气。

本发明上述实施例在进气口处设置的固体团集装置能够实现粉焦和煤灰颗粒的团集，避免在粉尘颗粒旋风分离器发生飘浮；筒体内部设置的锥形气体收集器能够把内旋上升的气流有效聚拢收回通过金属滤网避免返回；筒体夹层通道形成两股加热介质通道，第一加热介质从底部第一加热介质进口通入，顶部第一加热介质出口流出，第二加热介质从顶部第二加热介质进口通入底部第二加热介质出口流出，两股加热介质逆向流动，可以快速给筒体内壁加热，进而传热给气固物料，防止部分气体液化粘附分离器筒体内壁，减少物料的损失。中心管上安装的金属滤网以及气体出口前安装的静电除尘装置进一步实现气固分离，提高气体产物的纯度和分离水平；筒体上安装的喷淋装置能够实现筒体内壁的清洗，加之夹层介质的加热保温作用，实现了洗涤后及时烘干，实现高效生产。

Claims (7)

1.一种煤热解产物分离与分离器清洗一体化装置，包括筒体，所述筒体是由直筒部分（13）和锥筒部分（14）构成；其特征在于：

所述筒体外壁（10）、筒体内壁（11）及挡板（4）共同构成夹层通道（12），并以中心轴线对称设置；

所述筒体的上部设有气固进料口（1）、第二加热介质进口（7）和第一加热介质出口（6）；其中的气固进料口（1）是沿筒壁切向连通筒体内腔入设置；

所述筒体的下部设有固体物料出口（2）、第一加热介质进口（5）和第二加热介质出口（8）。

2.根据权利要求1所述的煤热解产物分离与分离器清洗一体化装置，其特征在于：所述筒体的上部沿轴线方向设有中心管（9），所述中心管（9）上部连通有静电除尘装置（18），静电除尘装置（18）通过法兰连接在中心管上端，下部设有气体收集器（19），所述气体收集器（19）上方用螺栓连接金属滤网（17），金属滤网（17）和中心管（9）之间使用法兰连接。

3.根据权利要求1所述的煤热解产物分离与分离器清洗一体化装置，其特征在于：

所述第一加热介质进口（5）是设置于锥筒底部，并经由夹层通道（12）螺旋上升连通第一加热介质出口（6）；所述第二加热介质进口（7）是设置于直筒上部，并经由夹层通道（12）螺旋下降连通第二加热介质出口（8）；两加热介质通道依次并排设置，与水平方向的夹角δ为30º-60º。

4.根据权利要求3所述的煤热解产物分离与分离器清洗一体化装置，其特征在于：所述气固进料口（1）处安装有固体团集装置（15）；固体团集装置和进料管道之间以及固体团集装置和分离装置之间，均用法兰连接。

5.根据权利要求4所述的煤热解产物分离与分离器清洗一体化装置，其特征在于：所述筒体的顶部R/2处沿内圈均匀安装有带有智能控制器（21）的六个智能喷头（16）；所述智能喷头的竖直方向调节角度β是90～270°，水平方向旋转角度γ是60～120°；所述智能喷头设置有升降器（22），并在升降器的作用下竖直方向上下移动。

6.根据权利要求5所述的煤热解产物分离与分离器清洗一体化装置，其特征在于：所述智能喷头（16）是独立运行，或是多个运行。

7.根据权利要求1所述的煤热解产物分离与分离器清洗一体化装置，其特征在于：所述筒体外壁（10）是采用耐高温抗腐蚀绝热材料构成；所述筒体内壁（11）是采用导热良好的耐高温抗腐蚀材料构成。