CN115245712B - 气化炉设备及其高温气体过滤方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化工领域，公开了一种气化炉设备及其高温气体过滤方法，其中，所述气化炉设备包括颗粒床过滤装置(100)，所述颗粒床过滤装置(100)包括沿竖直方向设置的料斗(10)、过滤段(20)和分离段(30)，所述分离段(30)具有分离腔室，所述过滤段(20)具有中空的通道，所述通道的顶端和底端分别与所述料斗(10)的出口和所述分离腔室的入口连接，所述过滤段(20)设置有与所述通道连通的进气口(21)，所述分离段(30)设置有与所述分离腔室连通的排气口(31)。本申请可以将冷却的熔渣颗粒作为过滤介质从料斗提供至过滤段，将高温出口气体从进气口提供至过滤段，以使高温出口气体中的熔渣冷却并粘附在过滤介质上，实现除渣。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域，具体地涉及气化炉设备及其高温气体过滤方法。
背景技术
在通过液态排渣的气化炉进行的煤气化过程中，气化炉的出口气体温度较高(高达1300℃以上)，出口气体中含有熔渣，如果直接对出口气体进行热回收处理，熔渣在热回收过程中容易结渣，影响热回收的进行并对热回收的设备产生不利影响。由于熔渣有粘性，使用一般的高温过滤设备会使熔渣粘附在过滤设备中，由于无法除渣而导致设备无法运行。目前通常的处理方法是将一部分冷却后的合成气循环至气化炉出口，将气化炉出口气体的温度降低至900℃左右，使气体中的熔渣充分冷却成飞灰并失去粘性，再进行飞灰过滤操作；但该处理方法不仅需要庞大复杂的合成气循环系统，对循环气量控制要求很高，而且由于循环气量大，循环风机耗能很高。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的不易去除高温出口气体中的熔渣问题，提供一种气化炉设备，以去除高温出口气体中的熔渣。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种气化炉设备，其中，所述气化炉设备包括颗粒床过滤装置，所述颗粒床过滤装置包括沿竖直方向设置的料斗、过滤段和分离段，所述分离段具有分离腔室，所述过滤段具有中空的通道，所述通道的顶端和底端分别与所述料斗的出口和所述分离腔室的入口连接，所述过滤段设置有与所述通道连通的进气口，所述分离段设置有与所述分离腔室连通的排气口。
可选的，所述颗粒床过滤装置包括用于向所述料斗供料的料仓和用于控制所述料仓向所述料斗供料的控制阀，和/或，所述料斗设置有料位检测单元。
可选的：所述进气口设置在所述过滤段的上部，和/或，所述排气口设置在所述分离段的上部；和/或，所述进气口和所述排气口分别设置有压力监测单元。
可选的，所述分离段的底部设置有与所述分离腔室连通的排渣口。
可选的，所述气化炉设备还包括气化炉、过滤介质供应装置和颗粒床过滤装置，所述气化炉的气体出口连接于所述进气口，所述气化炉操作在灰熔点以上，以使所述气化炉内的灰渣熔融后以液体形态连续流入所述过滤介质供应装置；所述过滤介质供应装置用于向所述料斗供应粒径为1-3mm的冷却的熔渣颗粒。
可选的，所述气化炉设备包括热回收装置，所述热回收装置连接于所述排气口；和/或，所述过滤介质供应装置包括渣池和筛选单元，所述渣池与所述气化炉的熔渣出口连接以接收并冷却熔渣，所述筛选单元用于从所述渣池中筛选出用于供应至所述料斗的粒径范围为1-3mm的熔渣颗粒。
可选的，所述分离段的底部设置有与所述分离腔室连通的排渣口。
可选的，所述排渣口连接于所述渣池。
本申请还提供一种气化炉的高温气体过滤方法，其中，所述方法包括：将气化炉产生的熔渣冷却后从中筛选出粒径为1-3mm的熔渣颗粒，用作过滤介质；使气化炉产生的高温气体连续通过连续流动的冷却的所述熔渣颗粒，以使所述高温气体中的有粘性的高温熔渣冷却并粘附在冷却的所述熔渣颗粒的表面上；熔渣颗粒在连续流动的过程中捕获高温熔渣，随后排入渣池。
可选的，所述方法使用本申请的气化炉设备。
通过上述技术方案，可以将冷却的熔渣作为过滤介质从料斗提供至过滤段，将高温出口气体从进气口提供至过滤段，使得高温出口气体经过冷却的熔渣，以使高温出口气体中的熔渣冷却并粘附在作为过滤介质的熔渣上，熔渣和气体在分离腔室内分离后，气体可以从分离段的排气口排出，从而完成除渣。
附图说明
图1是说明本申请的颗粒床过滤装置的一种实施方式的结构示意图；
图2是说明本申请的气化炉设备的一种实施方式的结构示意图。
附图标记说明
10、料斗；20、过滤段；21、进气口；30、分离段；31、排气口；32、排渣口；40、控制阀；50、进气管；60、排气管；100、颗粒床过滤装置；200、气化炉；300、热回收装置；400渣池；500、筛选单元。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请。
根据本申请的一个方面，提供一种气化炉设备，其中，所述气化炉设备包括颗粒床过滤装置100，所述颗粒床过滤装置100包括沿竖直方向设置的料斗10、过滤段20和分离段30，所述分离段30具有分离腔室，所述过滤段20具有中空的通道，所述通道的顶端和底端分别与所述料斗10的出口和所述分离腔室的入口连接，所述过滤段20设置有与所述通道连通的进气口21，所述分离段30设置有与所述分离腔室连通的排气口31。
本申请的颗粒床过滤装置可以将冷却的熔渣颗粒作为过滤介质从料斗10提供至过滤段20，将高温出口气体从进气口21提供至过滤段20，使得高温出口气体经过冷却的熔渣，以使高温出口气体中的熔渣冷却并粘附在作为过滤介质的熔渣颗粒上，熔渣和气体在分离腔室内分离后，气体(高温合成气)可以从分离段30的排气口31排出，从而完成除渣。
高温出口气体与过滤介质在过滤段20内相遇并混合。高温出口气体中的熔渣处于熔融态，具有一定的粘附性；当这些熔渣随着气体从过滤介质中穿行时，会粘附在过滤介质上并冷却。冷却后的熔渣会牢牢的固化在过滤介质上，并随之一起下落。由于料斗10中的过滤介质持续下落，将推动粘附有熔渣的过滤介质继续向分离段30下落，避免粘附过多熔渣后形成大块固结的堵塞物堵塞过滤段20的通道。
去除熔渣的气体可以随着过滤介质的下落穿过过滤介质之间的间隙流入分离段30。为避免朝向料斗10大量串气，料斗10内应保持适当的料位。
为此如图1所示，所述颗粒床过滤装置100包括用于向所述料斗10供料的料仓和用于控制所述料仓向所述料斗10供料的控制阀40。本申请中，颗粒床过滤装置与高温气体接触的部分(料斗10出口、过滤段20、分离段30)均没有阀门、内构件等容易导致结渣的功能机构。通过控制阀40控制过滤介质的流量，以使料斗10维持在一个设定料位。过滤介质从料斗10中的流出速度完全依靠料斗内物料的重量，因此其流出速度与料斗10的料位相关。系统达到稳定后料斗10内过滤介质的流出量与控制阀控制的过滤介质的进入量相同，相当于通过控制阀40间接控制了料斗10出口的过滤介质流量。
此外，为确保料斗10内达到所需的料位，以维持物料的正常流动，所述料斗设置有料位检测单元。当料位检测单元检测到料位达到预定值，可以报警以使操作人员进行相应处理，或者，向进气口21进气的装置可以响应于料位检测单元的反馈减少或停止供气。
此外，为确保颗粒床过滤装置的顺畅运行，需确保其中的压力，避免憋气和漏气的出现。为此，所述进气口21和所述排气口31分别设置有压力监测单元。通过比对进气口21和排气口31处监测的气体压力，可以判断颗粒床过滤装置是否存在憋气、漏气等问题，以保障正常使用。具体的，进气口21处的监测压力为P1，排气口31处的监测压力为P2，当P1-P2在<3kPa的范围内，表示颗粒床过滤装置处于正常工作状态，当P1-P2超出上述范围，则需要通过控制阀40加快过滤介质的流量，增加颗粒床过滤装置的过滤能力；如果过滤介质流量的提高使料仓10的料位超出警戒值，则需要降低气化炉负荷以降低高温气体产量，否则本颗粒床过滤装置无法运行。
为增加高温出口气体与过滤介质的接触范围和时间，所述进气口设置在所述过滤段20的上部，以延长高温出口气体和过滤介质共同经过通道的距离。其中，进气口21可以连接进气管50，高温出口气体通过进气管50供应至进气口21。
从过滤段20进入分离段30后，气体和渣料(过滤介质和粘附在其上的熔渣)通过在分离腔室内静置而分离，为便于气体排出并避免下落时扬起的颗粒物逃逸，所述排气口可以设置在所述分离段30的上部。其中，排气口31可以连接于排气管60，以将分离的气体经排气管60输送至指定位置。
此外，为避免在分离段30内堆积过多的渣料，进而影响气体排出和除渣的连续进行，所述分离段30的底部设置有与所述分离腔室连通的排渣口32。由此，当渣料从过滤段20进入分离段30，可以直接从排渣口32排出。当然，分离腔室内应始终存在一部分渣料，以防止气体从排渣口32逸出。
所述气化炉设备包括气化炉200、过滤介质供应装置和颗粒床过滤装置100，所述气化炉200的气体出口连接于所述进气口21，所述气化炉200操作在灰熔点以上，以使所述气化炉200内的灰渣熔融后以液体形态连续流入所述过滤介质供应装置；所述过滤介质供应装置用于向所述料斗10供应粒径为1-3mm的冷却的熔渣颗粒。
本申请中，气化炉200处理煤、氧气和蒸汽，在1350℃的温度下发生反应，煤中的灰分转变成熔融态的熔渣，煤中的其它成分与氧气和蒸汽反应产生以H2、CO、CO2为主要成分的高温出口气体，高温出口气体经颗粒床过滤装置100除渣。除渣后的气体(高温合成气)仍具有较高温度(例如，除渣前高温出口气体温度为1300℃以上，除渣后的气体温度可达1100℃以上)，可以对除渣后的气体进行热回收处理。具体的，如图2所示，所述气化炉设备包括热回收装置300，所述热回收装置300连接于所述排气口31。热回收装置300处理后的气体为粗合成气，可以供给到下游设备。
冷却的熔渣虽然均可以用于冷却高温出口气体，但为便于捕集熔融态的熔渣，作为过滤介质的冷却熔渣的尺寸不易太大(容易粘附熔渣后固结堵塞)或太小(不利于气体穿透床层)。为此，本申请使用粒径为1-3mm的冷却的熔渣作为过滤介质。
其中，冷却的熔渣可以来自气化炉200，例如来自与气化炉200连接的渣池400。由于气化炉200产生的熔渣包括粒径满足要求和不满足要求的各种尺寸，为便于提供粒径为1-3mm的冷却的熔渣作为过滤介质，可以使用筛选单元500对渣池400内的熔渣进行筛选，以筛选出粒径为1-3mm的冷却的熔渣。具体的，所述过滤介质供应装置包括渣池400和筛选单元500，所述渣池400与所述气化炉200的熔渣出口连接以接收并冷却熔渣，所述筛选单元500用于从所述渣池400中筛选出用于供应至所述料斗10的粒径范围为1-3mm的熔渣颗粒。
此外，颗粒床过滤装置100除渣产生的熔渣(粘附有熔融态熔渣的过滤介质，即过滤熔渣)也需要排放，过滤介质的熔渣颗粒的化学组成与气化炉200产生的熔渣基本没有区别，且这部分熔渣冷却后如果粒径符合要求，也可以作为过滤介质使用。为此，所述排渣口32可以连接于所述渣池400。
根据本申请的另一方面，提供一种气化炉的高温气体过滤方法，其中，所述方法包括：将气化炉产生的熔渣冷却后从中筛选出粒径为1-3mm的熔渣颗粒，用作过滤介质；使气化炉产生的高温气体连续通过连续流动的冷却的熔渣颗粒，以使所述高温气体中的有粘性的高温熔渣冷却并粘附在所述冷却的熔渣颗粒的表面上。
本申请的方法中，冷却的熔渣作为过滤介质，高温出口气体经过过滤介质，使得高温出口气体中的熔渣冷却并粘附在过滤介质上，从而分离熔渣和气体。
本申请的方法可以采用各种适当设备来实现，优选使用本申请的颗粒床过滤装置或者气化炉设备。
其中，为兼顾粘附效果和避免结块，本申请的方法使用粒径为1-3mm的冷却的熔渣颗粒作为过滤介质。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。本申请包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种气化炉设备，其特征在于，所述气化炉设备包括气化炉（200）、热回收装置（300）、过滤介质供应装置和颗粒床过滤装置（100），所述颗粒床过滤装置（100）包括沿竖直方向设置的料斗（10）、过滤段（20）和分离段（30），所述分离段（30）具有分离腔室，所述过滤段（20）具有中空的通道，所述通道的顶端和底端分别与所述料斗（10）的出口和所述分离腔室的入口连接，所述过滤段（20）设置有与所述通道连通的进气口（21），所述分离段（30）设置有与所述分离腔室连通的排气口（31），所述气化炉（200）的气体出口连接于所述进气口（21），所述气化炉（200）操作在灰熔点以上，以使所述气化炉（200）内的灰渣熔融后以液体形态连续流入所述过滤介质供应装置；所述过滤介质供应装置用于向所述料斗（10）供应粒径为1-3mm的冷却的熔渣颗粒，所述热回收装置（300）连接于所述排气口（31），所述过滤介质供应装置包括渣池（400）和筛选单元（500），所述渣池（400）与所述气化炉（200）的熔渣出口连接以接收并冷却熔渣，所述筛选单元（500）用于从所述渣池（400）中筛选出用于供应至所述料斗（10）的粒径范围为1-3mm的熔渣颗粒。
2.根据权利要求1所述的气化炉设备，其特征在于，所述颗粒床过滤装置（100）包括用于向所述料斗（10）供料的料仓和用于控制所述料仓向所述料斗（10）供料的控制阀（40），和/或，所述料斗设置有料位检测单元。
3.根据权利要求1所述的气化炉设备，其特征在于：
所述进气口（21）设置在所述过滤段（20）的上部，和/或，所述排气口（31）设置在所述分离段（30）的上部；
和/或，所述进气口（21）和所述排气口（31）分别设置有压力监测单元。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的气化炉设备，其特征在于，所述分离段（30）的底部设置有与所述分离腔室连通的排渣口（32）。
5.根据权利要求4所述的气化炉设备，其特征在于，所述排渣口（32）连接于所述渣池（400）。
6.一种气化炉的高温气体过滤方法，其特征在于，所述方法使用权利要求1-5中任意一项所述的气化炉设备，所述方法包括：
将气化炉产生的熔渣冷却后从中筛选出粒径为1-3mm的熔渣颗粒，用作过滤介质； 使气化炉产生的高温气体连续通过连续流动的冷却的所述熔渣颗粒，以使所述高温气体中的有粘性的高温熔渣冷却并粘附在冷却的所述熔渣颗粒的表面上；熔渣颗粒在连续流动的过程中捕获高温熔渣，随后排入渣池。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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