CN108410518B - 一种分波长红外加热含尘煤气的分离装置 - Google Patents
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Abstract
一种分波长红外加热含尘煤气的分离装置是在回旋加热室两侧通过导流管连通有所述热解炉与所述旋风分离装置，并在导流管上对称设置有管卡，其中回旋加热室是一圆柱形结构，其中上下左右端角对称分别设置有分波长多段组合红外加热器、内壁面设置有导流片、底部相邻导流片之间设有密封清理装置及其集成导流管连通有固体收集箱，分波长多段组合红外加热器是由半圆筒灯状结构构成，各个红外加热器的波长分别针对含尘煤气中的焦粉和飞灰中含量较多的不同官能团的吸收峰而独立设计，本发明结构简单，操作简便，分离效率高效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种气-液-固三相分步分离的分离设备，具体是一种处理热解炉和气化炉中的含尘煤气，并提高其煤气中焦油和半焦粉尘的分离效率设备。
背景技术
在煤加压加氢快速热解工艺中，热解气体产物中的可燃成分以CH4和H2为主，CO的含量仅为5％左右，热解炉的温度对煤气成分有重要影响，粗煤气中CH4的含量以约630℃的炉温为转折点，呈先增后减的趋势；焦油产率随热解炉温度升高呈先升高后下降趋势，当温度达到600℃时，焦油产率最高，为了在煤加压热解工艺中同时获得较多的焦油和煤气，应尽量使煤加压热解工艺中的热解炉在600℃左右运行。
在煤加压气化工艺中，大多数技术非常成熟、适应性强的煤加压气化技术，如鲁奇加压气化技术，粗煤气出口温度为600℃，现有技术对粗煤气的处理方式为将含尘煤气在洗涤冷却器内经酚水喷淋洗涤，洗涤后的水煤气在闪蒸槽内减压闪蒸到常压，靠自重流入焦油分离器分离出焦油和含尘煤焦油渣，由于处理困难，含尘煤焦油渣一般直接送至电厂烧掉。
然而，含尘煤焦油渣中含有大部分的煤灰、半焦颗粒和部分煤焦油，如果直接烧掉则浪费煤焦油资源，利用率低且造成一定的环境污染，不利于经济效益的提高，如公开号为CN102977905的发明专利公开了一种“焦油渣处理方法”，
将含尘煤焦油渣进行离心分离，得到上层液和滤渣；滤渣经炭化炉升温至400~500℃，进一步去处滤渣中的水和焦油；继续升温至600~900℃，将滤渣碳化为焦炭，与焦化厂的炼焦配煤混合燃烧利用，离心分离后的上层液静止分层，分液后回收氨水和焦油，该工艺仍存在一些不足，如滤渣升温能耗高、碳化成焦炭后会导致焦炭灰分过大无法利用、经济效益差，操作复杂，产品质量波动大，不易控制，焦油中水含量不稳定，以及不能连续化生产等等。
再如公开号为CN102062525A公开了“一种负压微波均匀化喷动干燥装置及应用”，将负压喷动管安装在微波加热腔体内，物料进行多流程流动及干燥，干燥后的物料进入旋风分离装置内，通过流量调节进入卸料器。
在热解炉和气化炉出口的粗煤气中，由于温度大多处于600℃左右，焦油通常呈气态混合在粗煤气中，但仍有部分呈液态附着在固体半焦颗粒及飞灰的表面，当固体颗粒温度升高时，附着在其表面的焦油会减少，然而，在粗煤气的运输过程中，由于管道运输造成的热量损失，附着在半焦/飞灰表面的焦油量会持续增多，因此，如何对上述含尘煤焦油渣进行更有经济效益的利用和分离处理，成为了行业内亟待解决的技术问题。
发明内容
为了提高含尘煤气中焦油的分离效率，本发明提供一种分波长红外加热含尘煤气的分离装置，该装置能够较好的分离热解炉和气化炉出口粗煤气中的煤气、焦油及粉尘，从源头减少煤气中粉尘-半焦中焦油的含量，实现煤焦油有效回收。
具体技术方案如下。
一种分波长红外加热含尘煤气的分离装置，包括热解炉、导流管、回旋加热室、分波长多段组合红外加热器、旋风分离装置、管卡、导流片、密封清理装置、固体收集箱和集成导流管；其特征在于：所述回旋加热室两侧通过所述导流管连通有所述热解炉与所述旋风分离装置，并在导流管上对称设置有管卡；
所述回旋加热室是一圆柱形结构，其中上下左右端角对称分别设置有分波长多段组合红外加热器、内壁面设置有导流片、底部相邻导流片之间设有密封清理装置及其集成导流管连通有固体收集箱；
所述分波长多段组合红外加热器是半圆筒灯状结构，是指各个红外加热器的波长是分别针对含尘煤气中的焦粉和飞灰中含量较多的不同官能团如:半焦材料中的羧酸、醇、酚类羟基官能团和碳材料中的脂肪类甲基、亚甲基中的C-H官能团及C=O、C=C、C=N、-C=O等官能团的吸收峰而独立设计，共设置有八段波长, 与煤气粉尘中的焦粉受热性能相匹配，波长分别为：2.5-3um，3-3.4um，3.6-4.2um，6.0-6.5um，8.6-9.0um，9.0-9.2um，12.0-12.5um和12.5-12.9um。
一种分波长红外加热含尘煤气的分离装置，所述回旋加热室的底部相邻导流片之间设有三个密封清理装置通过集成导流管连通固体收集箱。
一种分波长红外加热含尘煤气的分离装置，所述分波长多段组合红外加热器的背后面涂有白氧化铝。
一种分波长红外加热含尘煤气的分离装置，所述导流片是连续扭转结构设置，其连续扭转角为10°- 20°的。
在上述技术方案中，热解炉中的粗煤气经过导流管进入大体积的回旋加热室时流速将会减缓，在回旋加热室内旋转通过，粗煤气中的固体半焦颗粒在各种不同波长的红外加热器中同时加热迅速受热升温，附着在固体颗粒上的焦油将会减少，粗煤气经过回旋加热室气体出口时由于导流管直径变小的原因会加速进入旋风分离装置，在旋风分离装置的作用下，固体半焦颗粒和粉尘降落至底部，由固体收集箱收集起来，气态没有被吸附的焦油，随热解煤气进入冷却设备，被冷却冷凝回收。残存在回旋加热室内的半焦颗粒经由密封清理装置清理进入导流管，最后进入固体收集箱，减少了人工操作。
本发明使用红外加热技术用于加热固体半焦颗粒，使固体半焦颗粒温度迅速增加，减少焦油在粗煤气中粉尘和半焦颗粒上的附着量，从而达到提高含尘煤气中焦油分离效率的目的。
本发明将实验所用半焦进行傅里叶红外光谱分析（FTIR），确定半焦中主要存在的官能团及其吸收峰，分不同波长设计红外加热器用于同时针对性的加热半焦颗粒中的不同官能团，使固体半焦颗粒迅速升温，使附着在粉尘和半焦颗粒上的焦油减少。
附图说明
图1是本发明带有分波长红外加热器分离含尘煤气的高温旋风分离装置结构工艺流程示意图。
图中：1、热解炉；2、导流管；3、回旋加热室；4、分波长多段组合红外加热器；5、旋风分离装置；6、管卡；7、导流片；8、密封清理装置；9、固体收集箱； 10、集成导流管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做出进一步的说明。
具体实施方式1
如附图1所示,实施本发明上述所提供的一种分波长红外加热含尘煤气的分
离装置，主要包括热解炉1、导流管2、回旋加热室3、分波长多段组合红外加热
器4、旋风分离装置5、管卡6、导流片7、密封清理装置8、固体收集箱9、集成
导流管10；其中热解炉1的出气口通过导流管2与回旋加热室3相连通；回旋加
热室3的出气口通过导流管2与旋风分离装置5相连通；并在回旋加热室3的进
出口两侧的导流管2设置有管卡6。
在上述具体实施方式中，回旋加热室3的气体进出口两侧上下左右均各设有
一分波长多段组合红外加热器4，回旋加热室3内设有导流片7，回旋加热室3的
底部相邻导流片之间设有密封清理装置8；旋风分离装置5底部设有固体收集箱9。
在上述具体实施方式中，回旋加热室3内设置有八个分波长多段组合红外加
热器4，各分波长多段组合红外加热器4的波长是针对半焦粉中含量较多的不同
官能团，如：半焦材料中的羧酸、醇、酚类羟基官能团和碳材料中的脂肪类甲基、
亚甲基中的C-H官能团及C=O、C=C、C=N、-C=O等官能团的吸收峰而独立设
计的。
在上述具体实施方式中，各分波长多段组合红外加热器4的波长与半焦粉的受热性能相匹配，各分波长多段组合红外加热器4波长分别为：2.5-3um，3-3.4um，3.6-4.2um，6.0-6.5um，8.6-9.0um，9.0-9.2um，12.0-12.5um，12.5-12.9um，各分波长多段组合红外加热器4中的波长依据具体情况允许适当重复，且红外加热器的个数可根据实际情况适当增加。
在上述具体实施方式中，分波长多段组合红外加热器4在回旋加热室3内呈对角分布，使红外加热器4全面覆盖回旋加热室3，有利于粗煤气的均匀加热。
在上述具体实施方式中，分波长多段组合红外加热器4为半圆筒灯状结构，背后半涂白氧化铝，灯状结构有利于扩大红外加热室3内的受热面积，背后半涂白氧化铝有利于提高分波长多段组合红外加热器4的加热效果且可节约能源。
在上述具体实施方式中，回旋加热室3与导流管2相连通的两侧气体进出口设有管卡6，管卡6连接两侧气体进出口导流管2，使粗煤气进入回旋加热室3后流速变缓；同时，当运行过程中两侧导流管2发生阻塞而导致气体流通受阻时，两处管卡6可灵活拆卸，以便于清洁煤气进出口两侧的导流管2。
在上述具体实施方式中，回旋加热室3沿程连续加设有扭转角为10°-20°的导流片7，使粗煤气通过导流管2进入回旋加热室3后气体旋转通过回旋加热室3，有利于增长粗煤气的加热时间，同时可使粗煤气中的固体半焦颗粒不会滞留于回旋加热室3内，从而导致气体运行受阻。
在上述具体实施方式中，相邻导流片7之间设有三个密封清理装置9，有利于清洁导流片7底部残留的固体颗粒，使回旋加热室3内保持稳定的气体流速和良好的加热环境。
在上述具体实施方式中，热解炉1中的粗煤气经过导流管2进入大体积的回旋加热室3时流速将会减缓，在回旋加热室3内旋转通过，粗煤气中的固体半焦颗粒在各种不同波长的分波长多段组合红外加热器4同时针对加热的条件下迅速受热升温，附着在固体颗粒上的焦油将会减少，从而达到固液分离的目的；粗煤气经过回旋加热室3气体出口时由于导流管2直径变小的原因会加速进入旋风分离装置5，在旋风分离装置5的作用下，固体半焦颗粒和粉尘降落至底部，经固体收集箱10收集起来。由此实现气固分离。
在实际操作时，需处理的粗煤气从气热解炉1通过进口导流管2进入回旋加热室3时温度一般为600℃，气进入回旋加热室3后由于管道直径突然增大，气体流速会变缓，同时经过导流片7的作用会在回旋加热室3内旋转通过，粗煤气流速再次减缓，此时，各个不同波长的分波长多段组合红外加热器4将对煤气中的固体半焦颗粒进行加热，由于各分波长多段组合红外加热器4波长不同且同时针对加热同一半焦固体颗粒中的各个官能团，粗煤气内的固体半焦颗粒将会迅速升温到630℃，附着在半焦固体表面的焦油将会有5％-8％挥发到粗煤气中，当粗煤气进入到气体出口导流管2内时，由于管道直径突然减小，气体流速将会增大，能够顺利进入旋风分离装置5内进行分离，从而提高焦油的分离效率，回旋加热室3内残存的固体半焦颗粒可由密封清理装置8清理进入集成导流管10中，最后进入固体收集箱9，既避免了回旋加热室3内的堵塞，也减少了人工操作。
Claims (4)
1.一种分波长红外加热含尘煤气的分离装置，包括热解炉、导流管、回旋加热室、分波长多段组合红外加热器、旋风分离装置、管卡、导流片、密封清理装置、固体收集箱和集成导流管；其特征在于：所述回旋加热室（3）两侧通过所述导流管（2）连通有所述热解炉（1）与所述旋风分离装置（5），并在导流管（2）上对称设置有管卡（6）；
所述回旋加热室（3）是一圆柱形结构，其中上下左右端角对称分别设置有分波长多段组合红外加热器（4）、内壁面设置有导流片（7）、底部相邻导流片之间设有密封清理装置（8）及其集成导流管（10）连通有固体收集箱（9）；
所述分波长多段组合红外加热器（4）是半圆筒灯状结构，各个分波长多段组合红外加热器(4)的波长是分别针对含尘煤气中的焦粉和飞灰中含量较多的不同官能团的吸收峰而独立设计，共设置有八段波长, 与煤气粉尘中的焦粉受热性能相匹配，波长分别为：2.5-3um，3-3.4um，3.6-4.2um，6.0-6.5um，8.6-9.0um，9.0-9.2um，12.0-12.5um和12.5-12.9um。
2.根据权利要求1所述的分波长红外加热含尘煤气的分离装置，其特征在于：所述回旋加热室（3）的底部相邻导流片（7）之间设有三个密封清理装置（8）通过集成导流管（10）连通固体收集箱（9）。
3.根据权利要求1所述的分波长红外加热含尘煤气的分离装置，其特征在于：所述分波长多段组合红外加热器（4）的背后面涂有白氧化铝。
4.根据权利要求1所述的分波长红外加热含尘煤气的分离装置，其特征在于：所述导流片（7）是连续扭转结构设置，其连续扭转角为10°- 20°的。
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