CN108237024A - 一种两级旋风分离器 - Google Patents

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李大鹏
王宁波
姚晓虹
刘晓花
王武生
郝婷
刘丹
孔少亮
米建新
靳皎
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/24—Multiple arrangement thereof
    • B04C5/26—Multiple arrangement thereof for series flow
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    • B04C5/24—Multiple arrangement thereof
    • B04C5/28—Multiple arrangement thereof for parallel flow

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Abstract

一种两级旋风分离器，包括带有固体出口和气体出口的壳体，在固体沉降仓上端的壳体内安装有带有高温油气入口的一级旋风预除尘分离器，一级旋风预除尘分离器下端安装有带有固体料封出口的料封罐，一级旋风预除尘分离器下端还通过管道与注砂口相连，一级旋风预除尘分离器周围均布有二级旋风分离器，由二级旋风分离器分离出的固体颗粒从底部降落到固体沉降仓内，分离后的气体从二级旋风分离器顶部上升至气体出口排出。本发明通过将两级旋风分离器结合在同一个设备内，降低了因旋风分离器外部串联路径带来的温度损失及压差损失，从而降低了装置堵塞的风险。达到高效的除尘效率，降低除尘后焦油中的含尘量，且使除尘分离装置实现长周期稳定运行。

Description

一种两级旋风分离器
技术领域
本发明涉及一种分离器，特别涉及一种两级旋风分离器。
背景技术
热解气化一体化多联产的煤炭分质利用技术，是实现煤炭清洁高效利用的重要途径。尽管煤热解技术受到广泛重视，成为研究热点，但目前还未有一家单位实现正常工业规模运行，其中，限制煤热解技术产业推广的一项技术难题便是高温油气在线除尘问题，尤其是粉煤热解工艺，在粉煤低温热解过程中，产生的含尘高温油气，其有以下特点：①含尘高温油气主要成分为热解粉焦和热解油气，其粉尘含量较高、比重小、形状不规则、且粒度较小；②含尘高温油气温度在300-600℃之间，较高；③含尘高温油气中含有硫化氢、氨、碱金属和重金属蒸汽等腐蚀性气体；④含尘高温油气中含有容易堵塞过滤器的大分子芳香烃类物质，这些物质易冷凝和粘结；⑤含尘高温油气成分复杂，在分离设备中，会存在复杂的后续反应，易产生析碳和结焦问题；⑥热解油气对温度的敏感性较大，易产生相变过程，且分离难度较大。从而导致粉煤热解工艺产出的煤焦油含尘量高，油品质量较差，而且使得装置易堵塞，无法实现长周期运行。因此，热解工艺中油气的高温在线除尘技术成为粉煤热解粉焦气化工业化过程中亟需解决的关键问题。
目前应用于热解煤气除尘的技术主要包括:旋风除尘技术、静电除尘技术、金属过滤材料除尘技术和颗粒床除尘技术等。这些技术应用在粉煤热解粉焦气化高温在线除尘领域，经过大量试验验证，或多或少存在一些问题。多级不同效率的旋风分离器的串联可以使得除尘效率逐步增加，但是单一的串联也会增长含尘高温油气的工艺路径，从而使得含尘高温油气的温度损失和压力损失也随着增加，而含尘高温油气本身就容易在管道及除尘设备中冷凝和粘结，这样虽然可以提高除尘效率但是却增加了装置容易堵塞的风险，不利于装置的稳定运行。因此，开发新型的高温油气在线分离技术将成为未来粉煤热解工艺含尘油气除尘的必然趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有高效除尘效率，降低除尘后焦油中的含尘量，且使除尘分离装置实现长周期稳定运行，从而解决粉煤热解工艺中由于高温油气在线除尘效率低带来的一系列问题和难点的两级旋风分离器。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括带有固体出口和气体出口的壳体以及设置在壳体内下部与固体出口相连的固体沉降仓，在固体沉降仓上端的壳体内安装有带有高温油气入口的一级旋风预除尘分离器，一级旋风预除尘分离器下端安装有带有固体料封出口的料封罐，一级旋风预除尘分离器下端还通过管道与注砂口相连，一级旋风预除尘分离器周围均布有若干与一级旋风预除尘分离器顶部气体出口相连的二级旋风分离器，由二级旋风分离器分离出的固体颗粒从底部降落到固体沉降仓内，分离后的气体从二级旋风分离器顶部上升至气体出口排出。
所述的一级旋风预除尘分离器周围均布有三个二级旋风分离器，三个二级旋风分离器同一平面等角度布置，互相并联与一级旋风预除尘分离器的气体出口相接。
所述的壳体上、下端分别安装有监测底部排出固体及顶部分离后气体的温度的温度监测器。
所述的固体沉降仓上还设置有防止分离后的固体在固体出口处架桥的松动气口。
所述的位于一级旋风预除尘分离器和二级旋风分离器的壳体侧壁上还连接有用于补充热量，防止焦油在分离器内冷凝析出的加热气入口和加热气出口。
所述的料封罐还与用于使一级旋风预除尘分离器底部料封处达到初始流化速度的流化气入口相连。
本发明通过将两级旋风分离器结合在同一个设备内，降低了因旋风分离器外部串联路径带来的温度损失及压差损失，从而降低了装置堵塞的风险。达到高效的除尘效率，降低除尘后焦油中的含尘量，且使除尘分离装置实现长周期稳定运行，从而解决粉煤热解工艺中由于高温油气在线除尘效率低带来的一系列问题和难点。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1，本发明包括带有固体出口N1和气体出口N3的壳体以及设置在壳体内下部与固体出口N1相连的固体沉降仓1，在固体沉降仓1上端的壳体内安装有带有高温油气入口N2的一级旋风预除尘分离器2，一级旋风预除尘分离器2下端安装有带有固体料封出口的料封罐3，一级旋风预除尘分离器2下端还通过管道与注砂口N4相连，一级旋风预除尘分离器2周围均布有三个二级旋风分离器4，三个二级旋风分离器4同一平面等角度布置，互相并联与一级旋风预除尘分离器2的气体出口相接，由二级旋风分离器4分离出的固体颗粒从底部降落到固体沉降仓1内，分离后的气体从二级旋风分离器4顶部上升至气体出口N3排出。在壳体上、下端分别安装有监测底部排出固体及顶部分离后气体的温度的温度监测器T1、T2。固体沉降仓1上还设置有防止分离后的固体在固体出口N1处架桥的松动气口LG1。位于一级旋风预除尘分离器2和二级旋风分离器4的壳体侧壁上还分别连接有用于补充热量，防止焦油在分离器内冷凝析出的加热气入口HG1、HG2和加热气出口HG3、HG4。料封罐3还与用于使一级旋风预除尘分离器底部料封处达到初始流化速度的流化气入口FG1、FG2相连。
工作过程
首先，在装置开车之前，需要在两级旋风分离器内建立料封，也就是首先第一步要通过注砂口N4口将砂子加入到一级旋风预除尘分离器2底部料封罐3，建立料封，防止进入的气体从一级旋风预除尘分离器2底部窜出。装置运行以后，热解-气化单元产生的含尘高温油气从高温油气入口N2进入一级旋风预除尘分离器2，气相和固相在一级旋风预除尘分离器2内达到预分离，分离下来的固体颗粒沉降到料封罐3，在预先料封的砂子上部沉积，沉积的固体颗粒不断地从一级旋风预除尘分离器底部料封罐3的出口溢出到固体沉降仓1内，然后通过固体出口N1排出。分离后的气体从一级旋风预除尘分离器2顶部上升到二级旋风分离器4入口进入二级旋风分离器4内部。
一级旋风预除尘分离器1出口的气体分成三股分别进入三个二级旋风分离器4内，实现含尘高温油气的进一步分离。三个二级旋风分离器4分离下来的固体颗粒从底部降落到固体沉降仓1内，与一级旋风预除尘分离器2分离下来的固体一同从固体出口N1排出。分离后的气体从二级旋风分离器4顶部上升至气体出口N3排出到两级旋风分离器外。
本发明的温度监测器T1、T2口分别监测底部排出固体及顶部分离后气体的温度。松动气口LG1防止分离后的固体在出口处架桥。HG1、HG2为加热气入口，HG3、HG4为加热气出口，补充热量，防止焦油在分离器内冷凝析出。FG1、FG2为流化气入口，保证一级旋风预除尘分离器底部料封处达到初始流化速度，可以正常排出捕集下来的固体颗粒。

Claims (6)

1.一种两级旋风分离器，其特征在于：包括带有固体出口(N1)和气体出口(N3)的壳体以及设置在壳体内下部与固体出口(N1)相连的固体沉降仓(1)，在固体沉降仓(1)上端的壳体内安装有带有高温油气入口(N2)的一级旋风预除尘分离器(2)，一级旋风预除尘分离器(2)下端安装有带有固体料封出口的料封罐(3)，一级旋风预除尘分离器(2)下端还通过管道与注砂口(N4)相连，一级旋风预除尘分离器(2)周围均布有若干与一级旋风预除尘分离器(2)顶部气体出口相连的二级旋风分离器(4)，由二级旋风分离器(4)分离出的固体颗粒从底部降落到固体沉降仓(1)内，分离后的气体从二级旋风分离器(4)顶部上升至气体出口(N3)排出。
2.根据权利要求1所述的两级旋风分离器，其特征在于：所述的一级旋风预除尘分离器(2)周围均布有三个二级旋风分离器(4)，三个二级旋风分离器(4)同一平面等角度布置，互相并联与一级旋风预除尘分离器(2)的气体出口相接。
3.根据权利要求1所述的两级旋风分离器，其特征在于：所述的壳体上、下端分别安装有监测底部排出固体及顶部分离后气体的温度的温度监测器(T1、T2)。
4.根据权利要求1所述的两级旋风分离器，其特征在于：所述的固体沉降仓(1)上还设置有防止分离后的固体在固体出口(N1)处架桥的松动气口(LG1)。
5.根据权利要求1所述的两级旋风分离器，其特征在于：所述的位于一级旋风预除尘分离器(2)和二级旋风分离器(4)的壳体侧壁上还连接有用于补充热量，防止焦油在分离器内冷凝析出的加热气入口和加热气出口。
6.根据权利要求1所述的两级旋风分离器，其特征在于：所述的料封罐(3)还与用于使一级旋风预除尘分离器底部料封处达到初始流化速度的流化气入口相连。
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