CN204174184U - 用于从气流床气化的粗气分离粉尘的装置 - Google Patents

Abstract

为了在高达10MPa的压力下以及高于燃料灰的熔点的温度下，对燃料粉末的气流床气化的粗气进行粉末分离，使用多级的洗气系统。第一级由改型的激冷系统以及连接在后面的冲洗塔构成，该冲洗塔作为吹气柱进行工作。第二冲洗级由一个或多个串联的文杜利冲洗器构成。第三冲洗级由冲洗水的多个高压雾化器、用于将粗气冷却了1到15℃的具有冷凝水形成的部分冷凝器以及分离塔，该分离塔装备有冲洗底部以及塑料涂装的除雾器。

Description

用于从气流床气化的粗气分离粉尘的装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于在高达10MPa的压力以及150到250℃之间的温度下，在水蒸汽饱和的状态下，通过三级的洗气系统从气动或液压输入的燃料粉末的气流床气化的粗气（Rohgas）分离粉尘的装置。

背景技术

燃料粉末理解为不同碳化程度的精细碾磨的煤，由生物质构成的粉末、通过“碳化”预先热处理的产品例如焦炭、杜尔产品（Dörrprodukt）以及由城市和工业的剩余材料和废物构成的富含热值的馏出物。燃料粉末可以作为气体-固体物质-悬浮物或者作为液体-固体物质-悬浮物输入气化机构。气化反应器可以设有冷却罩或者设有耐火的衬里，如专利文件DE 4446803以及EP 0677567所示。根据在技术中提到的不同的系统可以在此分开粗气和熔融液态的残渣，或者共同地从气化装置的反应室中排出，如在DE 19718131中所描述的。整个技术的详细描述在J.Carl,P.Fritz， NOELL-KONVERSATIONSVERFAHREN（NOELL转化方法）,EF出版社,1996,第25-53页中。气流床气化器由于气化室中细粉末状碾磨的燃料颗粒以及短暂的反应时间而造成粗气中增加的粉尘份额。飞尘根据燃料的反应能力由碳黑、没有转化的燃料颗粒以及细的残渣以及灰颗粒构成。尺寸在具有大于0.5mm直径的粗颗粒与具有高达0.1μm直径的细颗粒之间变化。粗气的颗粒的可分离性取决于这个直径，然而也取决于其成分。原则上可以一方面在碳黑和灰之间进行区分，并且另一方面可以区分残渣颗粒，其中碳黑颗粒通常更小并且更难与粗气分开。残渣颗粒具有更高的密度并且由此具有更好的可分离性，然而相反地具有更高的硬度并且由此具有腐蚀作用。这导致分离器以及引导粗气的管中增强的磨损，这会引起与安全相关的泄漏以及使用寿命限制。

至今为止的现有技术在专利文件DE 10 2005 041 930中以及在“Die Veredelung von Kohle（煤炭精炼）”,DGMK,汉堡, 2008年12月, 章节“GSP-Verfahren（GSP方法）”第537-553页中，特别在附图4.4.2.4.13以及4.4.2.9.1中示出。据此，气化粗气连同由燃料灰形成的残渣在1300-1900℃的温度下离开气化室，并且在后面的激冷室中通过喷入过量水进行冷却，并且去除残渣以及很小程度去除携带的粉尘。粉尘的继续清除发生在两个串联的文杜利冲洗器中，其中第二冲洗器具有可调节的通道（Kehle），从而也可以在粗气量变换时保持通道中速度的恒定，并且由此确保携带的粉尘的不变的速度。气体净化设计用于高达2g/m³（标准状态）的粉尘量，并且应该在出口上实现1-3mg/m³（标准状态）的粉尘量，这对于连接在后面的设备例如CO转化机构、合成物或者燃气轮机的无干扰的运行来说是需要的。为了除去细粉尘、特别是盐雾，运行部分冷凝器，在部分冷凝器中将粗气冷却了1-15℃，其中冷凝水特别凝聚在盐颗粒上并且通过分离水滴从粗气流中除去。对于大于2g/m³（标准状态）的粉尘量来说，由两个文杜利以及一个部分冷凝器级构成的这种装置仅仅是受限制的或者是不足的，并且会产生CO转化机构的入口中显著更高的粉尘浓度，而且也会引起文杜利冲洗器中增强的腐蚀，并且进一步引起部分冷凝器以及连接在后面的系统中的脏污以及闭塞。

实用新型内容

从现有技术出发，本实用新型的任务是提供一种装置，该装置具有颗粒、尤其细粉尘的较高的分离率，该分离率在可靠的运行方式中考虑燃料的不同的含灰量以及灰特性并且具有较高的可用性。

本实用新型提出一种用于在高达10MPa的压力以及150到250℃之间的温度下，在水蒸汽饱和的状态下，通过三级的洗气系统从气动或液压输入的燃料粉末的气流床气化的粗气分离粉尘的装置，其中

-第一级具有激冷器，在该激冷器中通过粗气出口布置了带有喷头的喷水的罩子，跟着有冲洗塔，在冲洗塔下面部分中粗气在位于那里的水池中形成了吹气柱，

-第二级具有一个或多个串联的文杜利冲洗器，其具有分别连接在后面的分离器，

-第三级具有用于将冲洗水喷入粗气中的高压喷嘴以及后面的塑料涂装的除雾器。根据一种优选方案，带有喷头的喷水的罩子布置在激冷器的周边的一部分上。根据一种优选方案，带有喷头的喷水的罩子布置在激冷器的整个周边上。根据一种优选方案，在由罩子包围的体积中从下面伸入地布置有分隔壁。根据一种优选方案，至少一个所述文杜利冲洗器装备有可调节的通道。根据一种优选方案，在激冷器的粗气出口和冲洗塔之间布置了将冲洗水喷入粗气中的喷嘴。根据一种优选方案，在第三级中布置了分离塔，该分离塔具有底部塔和真正的塑料涂装的除雾器。根据一种优选方案，在第三级中布置了部分冷凝器，在该部分冷凝器前面布置了第一高压喷嘴并且在其后面布置了第二高压喷嘴以及带有底部塔和真正的塑料涂装的除雾器的分离塔。根据一种优选方案，在高压喷嘴中输入的冲洗水的量用于使粗气冷却了1到15℃。根据一种优选方案，设置水的准备以及循环设备。

为了提供用于由粗颗粒以及细颗粒组成的较高粉尘浓度的气化设备，使用颗粒的选择性分离。提出了由粗-细分离器构成的组合，该组合在第一净化步骤中在强健的并且必要时多级的冲洗级中分离粗的并且特别腐蚀性的颗粒。其首先具有激冷室，在该激冷室中精细分布地喷入过量水，并且在该激冷室中除了冷却粗气之外同时还分离非常粗的粉尘颗粒。这通过在粗气出口上方布置罩子得到支持，该罩子结合从下面伸入罩子中的分隔壁将气体流强迫进行三次方向变换并且为了避免结块而额外地喷洒。随后，粗气流过带有浸管的冲洗塔（Waschkolonne）12，在此其在积聚的冲洗液体中作为吹气柱向上提升。通过在其上的气体室中较小的速度，加载粉尘的水滴没有被携带，并且落回到吹气柱中。通过该净化级完全分开所有>10μm的颗粒。更小的颗粒在后面的净化级中分开，该净化级由一个或两个相互前后跟着的文杜利冲洗器构成。为了也分离<1μm的最精细的微粒，粗气通过高压喷入水18、20或者在热交换器19中经历了1-15℃的直接冷却但也有间接冷却。加载细粉尘的水以及冷凝物随后在细滴分离器中与粗气分开并且返回到水循环中。通过高压喷入以及冷却，形成了具有较大表面的最精细的液滴，其也可以容纳非常细的颗粒。细滴分离器21可以装备有冲洗底部22并且在上面的部分中装备有涂装的除雾器包23。为了抵抗由液滴分离器的脏污产生的危险，该液滴分离器用PTFE或者特氟龙化合物进行涂装。通过所述净化级的所描述的组合可以分离99.9%以上的颗粒。

附图说明

下面根据三幅图以及三个实施例在为了理解所需要的范围内解释本实用新型。在此示出：

图1是用于在激冷装置的级联中分离粉尘的装置，其具有罩子、冲洗塔、两个文杜利冲洗器、高压喷嘴、部分冷凝器以及细滴分离器，

图2是用于在激冷装置的级联中分离粉尘的装置，其具有罩子、冲洗塔、两个文杜利冲洗器、带有除雾-液滴分离器的高压雾化器以及连接在后面的细滴分离器，

图3是用于在激冷装置的级联中分离粉尘的装置，其具有罩子、冲洗塔、文杜利冲洗器以及带有除雾-液滴分离器的高压雾化器。

附图标记列表

1 粉末输送管

1a 灰浆管

2 氧气管

3 气化室

4 冷却罩

5 粗气以及残渣排出口

6 激冷室

7 激冷水喷入机构

8 残渣排出

9 带有喷头的罩子

10 冲洗水喷嘴

11 粗气出口

12 冲洗塔

13 水池

14 文杜利冲洗器1

15 文杜利冲洗器2

16 冲洗水

17 冲洗水分离器

18 部分冷凝器19前面的冲洗水的高压喷嘴

19 部分冷凝器

20 部分冷凝器19后面的冲洗水的高压喷嘴

21 分离塔

22 底部塔（Bodenkolonne）

23 涂装的除雾器

24 气体排放机构

25 碳黑水排放机构

26 冷凝水及冲洗水排放机构

27 作为除雾器的液滴分离器。

具体实施方式

在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。

如图1中所示，用二氧化碳作为承载气体根据流动输送原理经由粉末输送管1向具有500MW总功率的流化床反应器输入80Mg/h的贫煤（Magerkohl）制成的燃料粉末，并且连同45000m³（标准状态）/h的氧气一起经由管道2在气化室3中在1650℃的温度下以及4.5MPa的压力下转化成未经处理的粗合成气体。该气化室3由冷却罩4限定。燃料灰在所谓的气化温度下熔化并且大部分沉积冷却罩上，向下运行并且经由粗气以及残渣排出口5进入后面的激冷室6中。粗气量为135000m³（标准状态）/h。激冷之后的温度在150到250℃之间，粗气是水蒸气饱和的。不是所有熔化成残渣的燃料灰都到达冷却罩4上，而是一部分随着粗气流直接排放，使得粗气携带着大约2-10g/m³（标准状态）的粉末含量。

因为所述粉尘在后面的处理过程中由于腐蚀或者沉积引起干扰，所以除了<1mg/m³（标准状态）的剩余含量之外都需要除去，其中细粉末分离是技术上特别的挑战。为了满足设置目标，安装了多级的洗气系统。第一级包括改型的激冷系统以及连接在后面的冲洗塔，该冲洗塔作为吹气柱进行工作。在激冷室6中首先通过喷入过量水将粗气以及残渣冷却到220℃并且在此用水蒸气使其饱和。通过激冷室6的特别改型，在此已经开始分离粗粉末。为此，在粗气出口11上方安装具有喷头9的罩子，其中分离板从下面伸入由罩子包围的空间中。离开激冷器的粗气被迫进行三次方向变换，由此结合喷头9实现继续分离颗粒。所述罩子可以通过激冷室的一部分或者整个周边拉成。在粗气出口11后面可以经由喷嘴10加入额外的冲洗水。粗气继续到达冲洗塔12中，浸入水池13中并且作为吹气柱向上以很小的粗气速度导入自由空间中。在该第一冲洗级中从粗气中除去粒度范围为2500到10μm的粗粉末的大约30%质量百分比。

第二冲洗级包括文杜利冲洗系统，在冲洗系统中布置了带有固定通道的第一文杜利冲洗器14和带有可调节的通道的第二文杜利冲洗器15以及水输入机构16。

第二文杜利冲洗器15中的可调节的通道允许对波动的粗气量作出反应。在第二冲洗级中分离了粒度范围在高达0.6μm的携带在粗气中的粉尘的大约35%质量百分比。

在第三冲洗级中完成挑战性的细粉末分离，这尤其对技术提出了特别的要求。为此，在部分冷凝器19前面和后面通过高压喷嘴18和20最精细分布地喷入无固体物质的冲洗水，从而湿润所携带的粉尘颗粒。部分冷凝器19具有相同的任务，在该部分冷凝器中通过使水蒸汽饱和的粗气冷却了1到15℃，在形成同样最小的液滴的情况下产生大约3到10m³/h的水蒸汽，其中精细的粉尘小颗粒是用于水蒸汽的冷凝核心并且由此将细粉末结合到冷凝后的水中。为了分离引导粉尘的液滴，通过分离塔21终止第三冲洗级，分离塔21装备有底部塔22以及塑料涂装的除雾器23。在很大程度上除去粉尘的粗气经由气体排放机构24离开分离室21并且随后进入继续处理过程中直至产生最终产品。从整个冲洗级分离出来的碳黑水（Rußwässer）25以及冷凝物和冲洗水26在分离携带的固体物质之后在循环中再次导回冲洗级中。

在按图2的气流床气化设备中，在气化室3中在燃料气化时形成的粉尘份额取决于不同的参数。燃料特性（例如其反应能力）、粒度分布、含灰量、灰成分以及灰熔点和所形成的残渣的粘度特性属于这种参数。三级的冲洗系统在考虑特别的燃料特性的情况下进行改型。在该例子中-用和上面相同的功率-经由灰浆管1a向气化反应器输入带有60%质量百分比固体物质份额的水-燃料粉末-悬浮物，并且与氧气通过管2在气化室3中转变成粗气。通过携带的水份额，将氧气使用提高到53000m³（标准状态）/h。气化温度为1550℃，压力为4.5MPa。同样根据预先给出的135000 m³（标准状态）/h的功率产生粗气量。第一冲洗级与在按图1的前面的例子中相等同。第二冲洗级限制到具有水输入机构16的文杜利冲洗器14和水分离器17上。文杜利冲洗器14为了匹配所产生的粗气量所出现的波动而有针对性地装备有可调节的通道。在冲洗水分离器17后面作为第三冲洗级设有高压雾化器18，其带有作为除雾器的液滴分离器27，在该高压雾化器后面连接着额外的分离塔21，该分离塔同样装备有底部塔22以及另一个用塑料涂覆的除雾器。碳黑水以及冷凝水和冲洗水排放机构25或者26结合到水准备以及循环系统中。

在按图3的气流床气化设备中，在如前面所述例子一样的条件下同样气化水-燃料-悬浮物。第一以及第二冲洗级相应于按图2的前面所述的实施例中所示。第三冲洗级限制到冲洗水的高压雾化器18以及构造成除雾器的液滴分离器27上。为了冷凝水蒸汽，用在高压雾化器18中的冲洗水以这种量和温度进行使用，使得粗气经历1到15℃的冷却。碳黑水25以及冷凝水和冲洗水26同样结合到水准备以及循环系统中。

Claims (10)

1.用于在高达10MPa的压力以及150到250℃之间的温度下，在水蒸汽饱和的状态下，通过三级的洗气系统从气动或液压输入的燃料粉末的气流床气化的粗气分离粉尘的装置，其中

-第一级具有激冷器（6），在该激冷器中通过粗气出口（11）布置了带有喷头（9）的喷水的罩子，跟着有冲洗塔（12），在冲洗塔（12）下面部分中粗气在位于那里的水池（13）中形成了吹气柱，

-第二级具有一个或多个串联的文杜利冲洗器（14、15），其具有分别连接在后面的分离器（17），

-第三级具有用于将冲洗水喷入粗气中的高压喷嘴（18）以及后面的塑料涂装的除雾器（23、27）。

2.按权利要求1所述的装置，

其特征在于，

带有喷头（9）的喷水的罩子布置在激冷器（6）的周边的一部分上。

3.按权利要求1所述的装置，

其特征在于，

带有喷头（9）的喷水的罩子布置在激冷器（6）的整个周边上。

4.按上述权利要求1至3中任一项所述的装置，

其特征在于，

在由罩子包围的体积中从下面伸入地布置有分隔壁。

5.按上述权利要求1至3中任一项所述的装置，

其特征在于，

至少一个所述文杜利冲洗器（14、15）装备有可调节的通道。

6.按上述权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，

在激冷器的粗气出口（11）和冲洗塔（12）之间布置了将冲洗水喷入粗气中的喷嘴（10）。

7.按上述权利要求1至3中任一项所述的装置，

其特征在于，

在第三级中布置了分离塔（21），该分离塔具有底部塔（22）和真正的塑料涂装的除雾器（23）。

8.按上述权利要求1至3中任一项所述的装置，

其特征在于，

在第三级中布置了部分冷凝器（19），在该部分冷凝器前面布置了第一高压喷嘴（18）并且在其后面布置了第二高压喷嘴（20）以及带有底部塔（22）和真正的塑料涂装的除雾器（23）的分离塔（21）。

9.按权利要求8所述的装置，

其特征在于，

在高压喷嘴（18、20）中输入的冲洗水的量用于使粗气冷却了1到15℃。

10.按上述权利要求1至3中任一项所述的装置，

其特征在于

设有水的准备以及循环设备。