CN113265274A - 一种节能防堵的煤气洗涤方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节能防堵的煤气洗涤方法，属于煤化工领域。所述方法的特点是出气化炉的煤气在文丘里洗涤器内与来自高压灰水泵的灰水充分接触润湿后，进入水洗塔精洗，精洗产生的黑水进入闪蒸罐闪蒸，闪蒸后的蒸汽进入闪蒸气洗涤器与低温灰水换热，不凝气排出，升温后的灰水经高压灰水泵输送至气化炉和文丘里洗涤器。与现有技术相比，本发明的节能防堵的煤气洗涤方法工艺简单、洗涤效果优良，具有很好的推广应用价值。

Description

一种节能防堵的煤气洗涤方法
技术领域
本发明涉及煤化工领域，具体提供一种节能防堵的煤气洗涤方法。
背景技术
目前加压气化炉产生的粗合成气中含有大量煤灰，为保证后续工段的稳定运行通常需对粗合成气进行水洗以去除煤灰。现有的粗合成气处理工艺通常采用激冷室粗洗涤+水洗塔精洗涤的方式，洗涤水需要先经高压灰水泵输送至水洗塔，在水洗塔内对粗合成气进行精洗涤，精洗涤后的黑水再经激冷水泵输送至气化炉激冷室，在激冷室中对粗合成气进行粗洗涤。该处理方法虽然已得到推广应用，但仍存在以下不足：
一、在现有的工艺技术条件下，粗合成气高速穿过激冷室水浴后不可避免夹带液态水，而且粗合成气中水蒸汽分压达不到饱和状态，高温合成气夹带的液态水在管道流动过程中会发生二次蒸发，液态水中的悬浮物、碱度、钙镁离子浓度会因水的蒸发而升高，使水中的钙镁离子以灰垢的形式析出并附着于管道，长期积累后造成管道堵塞。
二、气化炉下降管为粗合成气导向装置，引导粗合成气进入激冷室水浴进行降温和粗洗涤，为避免高温粗合成气烧蚀下降管，需在其表面分布一层水膜进行冷却降温。现有工艺技术常采用水洗塔塔釜黑水作为冷却水，由于水洗塔塔釜黑水吸收了粗合成气的部分热量，水温较高，作为下降管冷却水时冷却效果较差，不能对下降管提高有效保护，经常发生下降管烧穿事故。
三、能耗高。
为了解决上述现有技术的不足，公开号为CN107033967A的专利文献公开了一种带热量回收功能的煤气化设备，需要向水洗塔内补充大量的洗涤水，动力能耗较高，而且洗涤效果差，出水洗塔煤气颗粒物含量高，易造成煤气外送管道积灰堵塞。公开号为CN107033967A的专利文献公开了一种煤气化系统，采用激冷室+文丘里洗涤器+分离罐+塔盘式水洗塔的洗涤的方式，存在设备较多易堵塞以及系统阻力过大的问题。
发明内容
本发明是针对上述现有技术的不足，提供一种工艺简单、洗涤效果优良的节能防堵的煤气洗涤方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种节能防堵的煤气洗涤方法，其特点是出气化炉的煤气在文丘里洗涤器内与来自高压灰水泵的灰水充分接触润湿后，进入水洗塔精洗，精洗产生的黑水进入闪蒸罐闪蒸，闪蒸后的蒸汽进入闪蒸气洗涤器与低温灰水换热，不凝气排出，升温后的灰水经高压灰水泵输送至气化炉和文丘里洗涤器。
作为优选，文丘里洗涤器与气化炉间的管道不超过5米；进入文丘里洗涤器的灰水流量为30-100m3/h，可根据水洗塔下部黑水的浊度进行调整，浊度越高，喷淋水量越大。
作为优选，所述水洗塔内部被隔板分隔为上部的湍球室和下部的旋风分离室，湍球室和旋风分离室通过中心筒连通，湍球室内自上而下依次设置有除沫器、洗涤水分布器和湍球层，中心筒顶部设置有升气罩，旋风分离室的进气口处设置有旋流板。
作为优选，所述隔板为环形隔板，与旋风分离室同轴设置的中心筒竖直穿过环形隔板内圆，且中心筒上端高于隔板1.5-2米。
作为优选，中心筒顶部升气罩面积不小于中心筒截面积的1.5倍。
作为优选，环形隔板外边沿的高度低于内边沿的高度。
作为优选，所述旋流板的横截面为“7”字形，旋流板的导风面是与旋风分离室内壁同心的弧形板。
作为优选，湍球层的厚度为1-3米(优选为1.5-2.5米)。为使湍球充分流化，保证对煤气的洗涤效果，同时避免灰水中固体颗粒在填料表面沉积堵塞，湍球优选为直径10-20mm的中空小球。同时为防止合成气对湍球的腐蚀，湍球需选用耐硫化氢、二氧化碳、氨腐蚀的材料，如316L、聚四氟乙烯等。
作为优选，通过洗涤水分布器进入瑞球室的洗涤水流量为30-50m3/h。以CaCO3计，硬度与碱度之和≤1500mg/L，以避免水洗塔内湍球结垢。所述洗涤水可采用来自变换工序的变换冷凝液。
作为优选，水洗塔外设置有平衡管，平衡管上可设置平衡阀，平衡管上端接湍球室底部，平衡管下端接旋风分离室，使湍球室底部的黑水能够依靠重力自流至下部旋风分离室。
作为优选，闪蒸气洗涤器闪蒸压力为0.4-0.6MPaG，闪蒸气洗涤器下部水温为140-160℃，以保证对气化炉内下降管的冷却效果以及在文丘里洗涤器处对煤气的冷却降温效果。
和现有技术相比，本发明的节能防堵的煤气洗涤方法具有以下突出的有益效果：
一、通过离心式分离和水洗分离相结合，可在只设置高压灰水泵的条件下满足洗涤效果，明显降低合成气处理电耗及设备维护费用；
二、洗涤过程中只需在水洗塔内补入少量变换冷凝液，便可实现煤气高效洗涤，使煤气中颗粒物含量＜1mg/m3；
三、可避免粗合成气夹带的液态水发生二次蒸发以及成垢离子浓度升高，从而避免管道结垢堵塞；
四、将低温灰水输送至激冷环和下降管，降低下降管表面温度，有效避免了下降管烧穿事故。
附图说明
附图1是本发明节能防堵的煤气洗涤方法工艺流程图；
附图2是水洗塔旋风分离室结构示意图。
附图中的标记分别表示：
1、气化炉，11、激冷室，12、下降管，13、激冷环，2、文丘里洗涤器，3、高效水洗塔，30、湍球室，31、旋风分离室，32、平衡管，33、旋流除沫器，34、洗涤水分布器，35、湍球层，36、升气罩，37、隔板，38、中心筒，39、旋流板，4、高压闪蒸罐，5、闪蒸汽洗涤器，6、高压灰水泵，7、黑水处理单元。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
实施例
1.设备
如附图1所示，节能防堵的煤气洗涤系统主要由气化炉1、文丘里洗涤器2、高效水洗塔3、高压闪蒸罐4、闪蒸汽洗涤器5、高压灰水泵6构成。
气化炉1激冷室煤气出口管道连接文丘里洗涤器2进气口，管道长度不长于5米，以避免文丘里洗涤器2前管道积灰。文丘里洗涤器2出气口管道连接高效水洗塔3进气口。高效水洗塔3下端的黑水出口管道连接高压闪蒸罐4。高压闪蒸罐4下端黑水出口接黑水处理单元7，顶端闪蒸罐4顶端闪蒸汽出口管道连接闪蒸汽洗涤器5进气口。闪蒸汽洗涤器5低温介质进口管道连接黑水处理单元7。闪蒸汽洗涤器5高温介质出口管道连接气化炉1激冷水进口和文丘里洗涤器2进水口。
高效水洗塔3内部被隔板37分隔为上部的湍球室30和下部的旋风分离室31。湍球室30和旋风分离室31通过中心筒38连通。
所述隔板37为环形隔板，其外边沿与高效水洗塔3的内壁固定连接，且外边沿高度低于内边沿的高度。
中心筒38与旋风分离室31同轴设计，竖直穿过环形隔板3的内圆，且其上端高于隔板最低点2米。中心筒38顶端固定有升气罩36。升气罩36的面积为中心筒截面面积的2倍。
旋风分离室31的进气口处固定有旋流板39。所述旋流板39的横截面为“7”字形，其导风面是与旋风分离室31内壁同心的弧形板(如附图2所示)。
湍球室30内自上而下依次装配有旋流除沫器33、洗涤水分布器34和湍球层35。
湍球层35的厚度为2米，采用直径15mm的聚四氟乙烯中空小球。
水洗塔3外装配有平衡管32，其上端接湍球室30底部，下端接旋风分离室31中下部。
2.工艺流程
气化炉1内生成的煤气进入激冷环13和下降管12，来自高压灰水泵6的灰水通过激冷环13在下降管12上形成一层均匀的水膜，并沿下降管进入激冷室11。煤气在激冷室11水浴内进行粗洗涤，然后出气化炉1进入文丘里洗涤器2，在文丘里洗涤器2内与来自高压灰水泵6的灰水(灰水流量30-100m3/h)充分接触润湿，使煤气中的水蒸气达到饱和状态后进入高效水洗塔3下部旋风分离室31。煤气进入旋风分离室31后在入口旋流板39的作用下沿筒壁旋转，在离心力作用下实现气体与灰尘液滴的分离。初步分离后的煤气沿中心筒38上升至湍球室30，经升气罩36折流阻挡，煤气中夹带的黑水落到湍球室30底部。煤气继续上升至湍球室30的湍球层35，并在湍球层35内与变换冷凝液逆向接触进行精洗。变换冷凝液来自变换工序，流量为30-50m3/h，需满足硬度与碱度之和≤1500mg/L(以CaCO3计)，煤气精洗完后进入旋流除沫器33。经旋流除沫器33进一步气水分离后出水洗塔3进入下游工段。湍球室30底部黑水在重力作用下通过平衡管32流入旋风分离室31。
出高效水洗塔3以及气化炉1的黑水进入高压闪蒸罐4并在高压闪蒸罐4内进行闪蒸。闪蒸压力控制在0.5MPaG。
闪蒸后的蒸汽进入闪蒸气洗涤器5与低温灰水(来自黑水处理单元7)换热进行热量回收，使闪蒸气洗涤器5下部水温为140-160℃。出闪蒸气洗涤器5灰水经高压灰水泵6输送至气化炉激冷环13及文丘里洗涤器2。高压闪蒸罐4内产生的黑水送至黑水处理单元7进行常规处理。黑水处理单元7处理得到的低温灰水送至闪蒸气洗涤器5。
表1工艺指标控制及检测结果
Figure BDA0003011501940000051
Figure BDA0003011501940000061
由表1检测数据可以看出，在湿基合成气(进文丘里洗涤器煤气)流量及进文丘里洗涤器煤气颗粒物含量相近的情况下，当进文丘里洗涤器灰水流量控制在30-100m3/h且进高效水洗塔变换冷凝液流量控制在30-50m3/h时可以实现出高效水洗塔煤气颗粒物含量＜1mg/L，超出该范围时均无法实现。当进文丘里洗涤器灰水流量控制在70m3/h，进高效水洗塔变换冷凝液流量控制在40m3/h时，效果达到最佳。
以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种节能防堵的煤气洗涤方法，其特征在于：出气化炉的煤气在文丘里洗涤器内与来自高压灰水泵的灰水充分接触润湿后，进入水洗塔精洗，精洗产生的黑水进入闪蒸罐闪蒸，闪蒸后的蒸汽进入闪蒸气洗涤器与低温灰水换热，不凝气排出，升温后的灰水经高压灰水泵输送至气化炉和文丘里洗涤器。
2.根据权利要求1所述的节能防堵的煤气洗涤方法，其特征在于：进入文丘里洗涤器的灰水流量为30-100m3/h。
3.根据权利要求1所述的节能防堵的煤气洗涤方法，其特征在于：所述水洗塔内部被隔板分隔为上部的湍球室和下部的旋风分离室，湍球室和旋风分离室通过中心筒连通，湍球室内自上而下依次设置有除沫器、洗涤水分布器和湍球层，中心筒顶部设置有升气罩，旋风分离室的进气口处设置有旋流板。
4.根据权利要求3所述的节能防堵的煤气洗涤方法，其特征在于：水洗塔外设置有平衡管，平衡管上端接湍球室底部，平衡管下端接旋风分离室。
5.根据权利要求3或4所述的节能防堵的煤气洗涤方法，其特征在于：所述隔板为环形隔板，与旋风分离室同轴设置的中心筒竖直穿过环形隔板内圆，且中心筒上端高于隔板1.5-2米，中心筒顶部升气罩面积不小于中心筒截面积的1.5倍。
6.根据权利要求5所述的节能防堵的煤气洗涤方法，其特征在于：环形隔板外边沿的高度低于内边沿的高度。
7.根据权利要求5所述的节能防堵的煤气洗涤方法，其特征在于：所述旋流板的横截面为“7”字形，旋流板的导风面是与旋风分离室内壁同心的弧形板。
8.根据权利要求5所述的节能防堵的煤气洗涤方法，其特征在于：湍球层的厚度为1-3米，湍球为直径10-20mm的中空小球。
9.根据权利要求8所述的节能防堵的煤气洗涤方法，其特征在于：通过洗涤水分布器进入瑞球室的洗涤水流量为30-50m3/h，以CaCO3计，硬度与碱度之和≤1500mg/L。
10.根据权利要求1所述的节能防堵的煤气洗涤方法，其特征在于：闪蒸气洗涤器闪蒸压力为0.4-0.6MPaG，闪蒸气洗涤器下部水温为140-160℃。
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