CN204251572U - 一种用于合成气除灰的装置 - Google Patents

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韩梅
郭宝贵
李磊
王军
路文学
荆波
李彩艳
李滕
徐军
刘珂
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Abstract

一种用于合成气除灰的装置，涉及一种扑集合成气中灰尘的装置，克服现有装置灰渣堵塞的弊端。装置包括一个由弯管、执行机构、扩大收缩管组成的可调式增湿器，弯管上的执行机构由密封机构、推拉杆、膨胀端构成洗塔气体出口连接分离换热器，所述的分离换热器结构分为三段，下段为一次分离段，一次分离段设有合成气入口和液位计，下部设置有排污倒淋，中部的列管管层为列管式换热器结构，上部为二次分离段，二次分离段设有倒锥形折返器，合成气出口处设有遮板。本装置所扑集灰尘粒径可以小至微米、亚微米级。克服了现有技术所存在的压降固定、能耗高、灰渣堵塞和工作周期短等缺陷。有效防止了细灰对下游管道造成堵塞，延长下游系统的工作周期。

Description

一种用于合成气除灰的装置
技术领域
本发明提供了一种扑集合成气中灰尘的装置，尤其涉及以粉态或浆太物料为原料生产合成气的除灰装置。
背景技术
众所周知以粉态或浆太物料为原料生产合成气中CO2、H2O、H2S、COS、 CH4 、N2 、Ar、NH3 、HCN 、HCI、HCOOH 以及灰渣等组分。合成气除灰装置主要是去除其中的灰渣颗粒以及NH3 、HCN 、HCI、HCOOH等。灰渣粒径可以小至微米、亚微米级。处理后的合成气可以满足进一步净化和深度加工的要求。尤其对于煤炭较为丰富、油气相对短缺的地区和国家，为了提供 氢源与合成气（煤气〉、推进煤直接液化与间接液化产业、发展整体煤气化联合循环（IGCC）发电，合成气的除尘将显得更为重要。
中国专利（申请号94117093.4，公开号CNl 104991A）披露了一种由德士古发展公司（Texaco Development Corporation ）发明的“锐孔或文丘里洗涤器， 后面跟一种气液洗涤柱”的煤气净化系统。实践表明，锐孔或文丘里洗涤器固定孔距容易发生堵塞结垢，影响生产；即使在不堵塞时，煤气经过固定锐孔或文丘里洗涤器也会产生0.3Mpa的压力降，造成能量损失，增加操作费用；该专利所说的气液洗涤柱由于结构不尽合理也会发生带水现象，影响下游工序〈例如水煤气变换）正常运作：也由于气液洗涤柱的结构不够完善，排放的含渣水易堵塞管道，造成停车故障。鉴于此，有关厂家和工程技术人员迫切需要一种新的合成气除尘的装置，以防止灰渣堵塞，不带水，节省能耗，延长工作周期。
发明内容
本发明的目的在于公开一种新的合成气除尘的装置，克服现有装置灰渣堵塞的弊端，同时具有节省能耗，延长工作周期的优点。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：实现本发明目的的技术方案：
一种用于合成气除灰的装置，特征是，装置包括一个由弯管、执行机构、扩大收缩管组成的可调式增湿器，弯管上的执行机构由密封机构、推拉杆、膨胀端构成，膨胀端一端与推拉杆连接，弯管的另一端节连接有扩大收缩管，扩大收缩管设有除氧水入口，弯管与合成气出口连接，扩大收缩管与水洗塔入口连接：
水洗塔气体出口连接分离换热器，所述的分离换热器结构分为三段，下段为一次分离段，一次分离段设有合成气入口和液位计，下部设置有排污倒淋，中部的列管管层为列管式换热器结构，上部为二次分离段，二次分离段设有倒锥形折返器，合成气出口处设有遮板。
根据所述的用于合成气除灰的装置，所述的膨胀端为纺锤形。
本装置所扑集灰尘粒径可以小至微米、亚微米级。克服了现有技术所存在的压降固定、能耗高、灰渣堵塞和工作周期短等缺陷。有效防止了细灰对下游管道造成堵塞，延长下游系统的工作周期。
附图说明
图 1 为装置示意图。
图 2 为可调式增湿器示意图。
图 3 为设置于水储槽的内壁旋流导叶结构示意图。
图 4 为分离换热器示意图。
附图中：1、可调式增湿器；101、弯管；102、执行机构；1021推拉杆；1022、膨胀端；103、扩大收缩管；2、水洗塔；201、水洗塔入口；202、旋流板；203、除沫丝网；204、第一段填料；205、第二段填料；206、水浴槽；207、循环水入口；208、外供脱氧水入口；209、导流叶；210、管线；3、分离换热器；301、一次分离段；302、列管管层；303、二次分离段；304、合成气入口；305、排污倒淋；306、液位计；307、倒锥形折返器；308、遮板；309、合成器出口；310排污口。
具体实施方式
实施例
由图 1可见，本发明所述的装置包括：一个由弯管101、执行机构102、扩大收缩管103构成的可调式增湿器1，合成气携带着灰渣由弯管101进入可调式增湿器1，除氧水进入可调式增湿器1在执行机构102纺锤形膨胀端1022的作用下，除氧水与合成气充分混合使得灰渣增湿增重。携带着灰渣的合成气进入水洗塔2，并沿着管线210进入水浴槽液位以下，气体以鼓泡形式溢出，增湿增重又经水浴的灰渣在导流叶209惯性的作用下沉降分离，绝大部分灰渣被携带出水洗塔2底部排出进入渣水处理系统4。
与此同时同时合成气中 HCN 、HCI,  HCOOH  和 NH3等组分被除去，为下游工序提供合格原料气。按照本发明，水洗塔2为一常规分离塔，包括填料塔或板式塔，板式塔中优先选用泡罩塔，并分为三段，自上而下由旋流板202、除沫丝网203、第一段填料204、第二段填料205 和水浴槽206组成。第一段填料204与第二段填料205之间设有循环水入口 207，第一段填料204的上部设有外供除氧水入口208，水浴槽206的锥部设有两层导流叶209，水浴槽206侧面管线与循环水泵5连接，水浴槽206设有液位计和报警装置，循环泵5的出口与水洗塔2的循环水入口207的管线210相连通。洗涤后的净化煤气由塔顶排出，送往下游工序，少量灰渣水由水浴槽206排放至含渣废水处理系统4。
除尘后的合成气进入分离换热器3。气体由分离换热器3底部进入一次分离段301，在一次分离段301内进行初步水汽分离，脱出一部分气体夹带的灰粒，含固体颗粒的水分定期排放。水汽分离后的合成气进入分离换热器3中部列管管层302进行部分冷凝或加热，通过设计调整可达到进一步除灰、调整水汽比、调整压力的目的。气液混合物进入二次分离段303，气流夹带的含固液滴碰壁折返收集后定期排除，洁净的气体由送入下游工序。
由图2 可见，所说的可调式增湿器1由90度的弯管101、执行机构102、扩大收缩管103组成。执行机构102设置在弯头处，内部连接推拉杆1021，推拉杆1021的另一端设置有纺锤形的膨胀端1022。弯头的另一端节有扩大收缩管103，收缩段设有除氧水入口，其截面积应使水流速为1-10m/s。纺锤形膨胀端1022与扩大收缩管103相互配合，其截面积应可控制合成气煤气流速1～40 m/s。
由图3可见，水浴槽206下部平均设置16～27根顺时针旋转焊接在内壁上的导流叶209。倒流叶209高度为20～80mm，旋转角度在5～30度之间。按照实际情况可设置1～2层，两层导叶为偶、奇数分布。
由图4可见，所说的分离换热器3结构分为三段，下部为一次分离段301，设有合成气入口304、排污倒淋305和液位计306，进行初步汽水分离；中部为列管式换热器结构。分离换热器3在不同的换热情况下均发挥合成灰除尘作用。
情况一：如列管壳层302为冷却介质：则对合成气进行进一步的冷凝除尘，将微米、亚微米级颗粒除去，同时换热后副产低压蒸汽送入管网；上部为二次分离段303，二次分离段303下部保有一定液位，二次分离段303上部设有倒锥形折返器307，合成气出口309设有遮板308，二次分离段303将含尘冷凝液与洁净合成气再次进行汽水分离，含尘液滴折返延内壁流入底部液相中被除掉，同时还可根据下游工序所需水汽比进行调节。
情况二：如列管壳层302为加热介质：则对合成气进行加热处理；上部为二次分离段303，二次分离段303下部保有一定液位，二次分离段303上部设有倒锥形折返器307，合成气出口309设有遮板308，干燥后的微粒碰壁折返延内壁沉入底部中液相中被除掉，加热、干燥合成气可根据下游工序所需水汽比进行调节。
出分离换热器出口的气体灰含量可达到1mg/m3一下。防止了细灰对下游管道造成堵塞，延长下游系统的工作周期。离开分离换热器出口的合成气中灰渣量可达到 1mg/m3以下， HCN 、HCI 、HCOOH 和 NH4 等组分为痕迹量，且压降为可调，有效的防止了灰渣堵塞管道等弊端延长了工作周期。
实施例 1
一个日处理 1000吨煤的水煤浆气化装置，气化压力为 6.5MPa，气化温度 为 1320℃，出气化室经洗涤后，煤气温度为 245℃，干煤气流量为 87000Nm3/h 湿煤气流量为 200000Nm3Nm/h，湿煤气中干煤粉与水蒸汽之比为1: 1.5，干煤气中含CO2=16%,CO+H2=81% ，还含有N1、Ar, H2S 、COS、NH3 、HCl 、HCN 、CH4、HCOOH等，约占 3% ，以干煤气为基准，其中含灰渣量为7g/Nm3。
进可调式增湿器1的合成气压力为 6.4MPa ，外供脱氧水的温度为180℃，水量为 45t/h。合成气与水混合，少量湿煤气中蒸汽冷凝，气体如 HCl、HCN 、H2S、NH3、HCOOH 、 CO2 部分量溶于水中，水与合成气中灰渣混合，水中含固量为 1.4%〈以质量计）。
合成气与含灰渣水经可调式增湿器1进入水洗塔2，水洗塔2采用直径为 3.5 米、有效高度为 15 米的填料塔，充填鲍尔环，外供脱氧水量为 75t/h，循环水量为 70t/h，出水洗塔 7 的合成气中含灰渣为 2mg/m3，初步净化系统的压降为0.1-0.2MPa 。
出水洗塔2的合成气进入分离换热器。换热器一次分离段301直径为2.8米、有效高度为4.5米，中段为列管直径为2.0米，包含入二次分离段列管在内有效高度为8米，二次分离段303直径为2.5米、有效高度为5米，不堵渣，不带水，较好地满足下游工序要求，较已有的专利技术有很大改进，出分离换热器3的合成气中含灰渣小于1mg/m3，初步净化系统的压降为0.1MPa，不堵渣，除灰效果显著，不带水，较好地满足下游工序要求，较已有的专利技术有很大改进。

Claims (2)

1.一种用于合成气除灰的装置，其特征在于，装置包括一个由弯管（101）、执行机构（102）、扩大收缩管（103）组成的可调式增湿器（1），弯管（101）上的执行机构（102）由密封机构、推拉杆（1021）、膨胀端（1022）构成，膨胀端（1022）一端与推拉杆（1021）连接，弯管（101）的另一端节连接有扩大收缩管（103），扩大收缩管（103）设有除氧水入口，弯管（101）与合成气出口连接，扩大收缩管（103）与水洗塔入口（201）连接：
水洗塔（2）气体出口连接分离换热器（3），所述的分离换热器（3）结构分为三段，下段为一次分离段（301），一次分离段（301）设有合成气入口（304）和液位计（306），下部设置有排污倒淋（305），中部的列管管层（302）为列管式换热器结构，上部为二次分离段（303），二次分离段（303）设有倒锥形折返器（307），合成气出口（309）处设有遮板（308）。
2.根据权利要求1所述的用于合成气除灰的装置，其特征在于，所述的膨胀端（1022）为纺锤形。
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CN104403702A (zh) * 2014-11-24 2015-03-11 水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心 一种用于合成气除灰的装置
CN114806648A (zh) * 2022-06-27 2022-07-29 山西阳煤化工机械（集团）有限公司 粗煤气分离器和粗煤气分离方法

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