CN210595945U - 一种带有间壁式冷却器的煤制气多污染源一体化治理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带有间壁式冷却器的煤制气多污染源一体化治理系统，所述系统包括常低压气化装置(11)、初效气固分离装置(12)、热交换器(13)、间壁式冷却器(24A)和自洁式过滤器(17)，其特征在于，常低压气化装置(11)、初效气固分离装置(12)、热交换器(13)、自洁式过滤器(17)和间壁式冷却器(24A)依次连接，并且初效气固分离装置(12)作为常低压气化装置(11)的后续处理装置，热交换器(13)作为初效气固分离装置(12)的后续处理装置，自洁式过滤器(17)作为热交换器(13)的后续处理装置，间壁式冷却器(24A)作为自洁式过滤器(17)的后续处理装置。其解决了现有的工艺环保效果差、对周围环境污染严重等问题。
Description
技术领域
本实用新型属于环保技术领域，具体涉及一种带有间壁式冷却器的煤制气多污染源一体化治理系统。
背景技术
在我国常低压煤制气工艺占全部造气工艺的比例高达50％以上，该工艺具备造气工艺简单，投资低等显著优点。原料煤中的碳在初效气固分离装置氧气(空气、富氧、纯氧)、水蒸气的的综合反应下形成荒煤气。煤气化的主要反应：
1、碳的氧化反应C+O2＝CO2-393.8kJ/mol
2、碳的部分氧化反应2C+O2＝2CO-231.4kJ/mol
3、二氧化碳的还原反应C+CO2＝2CO+162.4kJ/mol
4、水蒸气的分解反应C+H2O(g)＝CO+H2+131.5kJ/mol
5、水蒸气分解反应C+2H2O(g)＝CO2+2H2+90.0kJ/mol
6、一氧化碳变换反应CO+H2O(g)＝CO2+H2-41.5kJ/mol
7、碳的加氢反应C+2H2＝CH4-74.9kJ/mol
8、甲烷化反应CO+3H2＝CH4+H2O-206.4kJ/mol
气化反应生成主要有CO、CO2、H2、CH4等有效成分是以及同时伴生的包括酚类等有机物、胶状物，颗粒物以及H2S、HCN、NH4等并同时放出大量热量。荒煤气中主要成分包括上述的有效成分(CO/H2/CH4)及无效的伴生物(如煤焦油、盐份、粉尘、氨等)和未能完全转化的水蒸汽(通常水蒸汽的转化率一般为45％-80％)。
目前常用的常、低压煤气化主流工艺如图1所示，其包括常低压气化装置1、分离装置2、热交换器3、洗气塔4、沉淀池5、开式冷却塔6，其中粗煤气由常低压气化装置1排出，经分离装置2脱除大颗粒后进入热交换器3进行余热回收,并将气体温度降至150℃-220℃,经换热后的粗煤气进入洗气塔4采用水洗工艺脱去荒煤气中杂物并进一步对气体降温(通常降低至小于50℃)后变成净煤气进入后段流程；洗涤水经污水沟、沉淀池5等沉降，并经开式冷却塔冷却循环利用。其存在以下技术缺陷：
经水洗塔4冷却洗涤后排出的洗涤水内含大量颗粒物，盐份、水溶性气体及胶状物(如酚类、联苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物，还含有氰、无机氟离子和氨氮等有毒有害物质)。
1、产生大量废水：由于水洗的降温作用，荒煤气中的没有反应的水蒸汽会冷凝析出成为增量废水。储存在沉淀池5中。
2、将废气排放在大气中：水洗塔流出的洗涤水经地沟、沉淀池等初步沉淀后，送至冷却塔冷却循环后并再引入洗气塔，该循环过程存在部分水蒸气，VOC和气溶胶的挥发到大气中。部分洗涤水冲洗常低压气化装置，冲渣过程中有部分水蒸气，VOC和气溶胶排放到大气中。
3、产生大量水渣：洗涤水中含有大量的颗粒物，盐份，胶状物等，经过沉淀池沉淀后形成水渣，还有通常用洗涤水冲洗常低压气化装置，气固分离装置，热交换器的底部排出的灰渣形成水渣。
上述废水、废气、水渣的产生直接导致以下环境污染及技术缺陷：
1、洗涤废水量大；处理难度极大，洗涤水成分复杂，污染物浓度高，COD值一般10000mg/L以上，洗涤水含酚、氰，氨类物质，毒性大，无法进行生物降解，目前没有有效的方法处理合规。
2、洗涤水的冷却循环、冲渣、脱硫过程中向大气挥发出大量挥发性气溶胶及有机物，造成严重的大气污染
3、造气过程中以及洗涤水中沉淀的水渣难以处理干净并利用转化。
4、粗煤气在洗气塔内降温过程中有大量的增量水产生，因没法合理合规化处理，对生产和和环保形成严重的负面影响。
5、工艺中有大量水渣及污水渗透对当地水系及土壤造成巨大危害。
6、工艺现场环境极差对厂区文明生产极为不利同时严重损害岗位工人的健康。
综上所述，常、低压煤制气工艺在具有众多优点的同时，但缺点同样明显，上述不良情况对大气、水、土壤环境造成极大危害的同时，对厂区岗位人身安全造成极大危害，因此必须对其进行改造。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种带有间壁式冷却器的煤制气多污染源一体化治理系统，其用以解决现有的工艺环保效果差、对周围环境污染严重等问题。
依据本实用新型的第一方面，提供一种煤制气多污染源一体化治理系统，其包括常低压气化装置11、初效气固分离装置12、热交换器13、间壁式冷却器24A和自洁式过滤器17，常低压气化装置11、初效气固分离装置12、热交换器13、自洁式过滤器17和间壁式冷却器24A依次连接，并且初效气固分离装置12作为常低压气化装置11的后续处理装置，热交换器13作为初效气固分离装置12的后续处理装置，自洁式过滤器17作为热交换器13的后续处理装置，间壁式冷却器24A作为自洁式过滤器17的后续处理装置。其中，经过自洁式过滤器17的净煤气从间壁式冷却器24A的净煤气入口24A3进入，经过间壁式冷却器24A冷却后从净煤气出口24A4排出；冷却水从洗涤水进口24A1进入，冷却水从冷却水出口24A2排出，净煤气中的冷凝水从冷凝水出口24A5排出。
优选地，粗煤气由常低压气化装置11排出，经初效气固分离装置12脱除大颗粒物料后进入热交换器13进行余热回收；经换热后的粗煤气进入自洁式过滤器17变成净煤气。一部分增量洗涤水回用到常低压气化装置11的夹套中变成蒸汽回用到常低压气化装置11，另一部分增量洗涤水经热交换器13中变成水蒸汽回用到常低压气化装置11。
进一步地，由常低压气化装置11、初效气固分离装置12、热交换器13、自洁式过滤器17排出的干灰渣外运到锅炉二次掺烧。
常低压气化装置11用于将块煤、煤粉气化形成粗煤气，常低压气化装置11包括贮罐体，在贮罐体外设置有与其同轴的夹套，在贮罐体的侧面设置有第一入口113、在贮罐体的侧面设置有第二入口114、第二入口114位于第一入口113的下方或侧下方；气化剂水蒸汽入口112也设置在贮罐体的侧面，其贯穿夹套进入贮罐体；在夹套外侧分别设置有增量洗涤水入口117和夹套蒸汽出口115；第一入口113贯穿夹套进入贮罐体，用于把块煤、煤粉送入至贮罐体内部。
自洁式过滤器包括4个功能区，分别为位于底部的储灰区174、位于中上部的干法除尘除盐区172、位于中下部的压力雾化区173和位于上部的逆向加压清灰区171，储灰区174用于储存过滤下的粉尘，积灰到一定料位后通过干渣出口17c向下排出；在压力雾化区173顶部位置设置有雾化喷头1734，在压力雾化区173外侧设置有加药箱1731、加药泵1732和温度控制系统1733，加药箱1731依次连接加药泵1732和温度控制系统1733、雾化喷头1734，压力雾化区173用于去除焦油和气溶胶。
依据本实用新型的第二方面，提供一种煤制气多污染源一体化治理系统，其包括常压气化、旋风分离、废热回收、洗涤分离和冷却回收四大工序，其特征在于：在所述的废热回收工序后新设一套由自洁式过滤器17和灰仓45构成的洗涤分离工序、以及分别与废热锅炉43和自洁式过滤器17连通的、由直冷塔46和冷却塔48组成的冷却回收工序；由此构成无污染外泄的常、低压煤制气多污染源一体化治理系统。
所述的自洁式过滤器17的导入口与废热锅炉43的热气排出口连接、获得经废热锅炉冷却后的废热高温气源，所述自洁式过滤器17上部输出口与冷却回收工序中的直冷塔46衔接，自洁式过滤器17下部输出口经一输送器49与灰仓45连接，实现自洁过程中废弃物的输送，所述的灰仓45则将积存的灰渣通过输送管线与上游工序产生的灰渣一起外排。
所述的直冷塔46设有四个外接口，其中设于塔体偏下部位的底部的输入接口a与自洁式过滤器的上部输出口相衔接，所述直冷塔46上部输出接口b则为煤气输出口、直接连通下道工序，所述冷却塔48设有三个接口，其中的输出接口F经一控制泵47与直冷塔46上的输入接口c相衔接；所述冷却塔48的接口E则与直冷塔46下部的输出接口d相衔接，由此构成直冷塔46与冷却塔48之间的闭合冷却回路；同时，所述的冷却塔48另一接口G则与废热锅炉43连通。
所述的自洁式过滤器17包括壳体59、传感检测控制单元50、压力雾化单元51、进口切断阀组件52、出口切断阀组件53逆洗反冲单元54和过滤单元55，所述的过流单元55设置在自洁式过滤器的中上部，起着自下而上的过滤作用。
作为对上述系统的进一步改进，在冷却塔48向废热锅炉43连通的主管道上另外增设一个直接接入常压气化炉41支线管道57，并在该支线管路中另设一个蒸发锅炉58，将由冷却塔48输出的、含有除去氧、盐分、油胶后的增量水经蒸发处理后送入常压气化炉41。
一种常、低压煤制气多污染源一体化治理系统，其工艺流程为：
A、进入常压气化炉41内的块煤在氧气、水蒸气的作用下形成温度在350℃左右的荒煤气，并连续地将形成的荒煤气输入旋风分离器42；在该旋风分离作用下含质量比较小的粉尘的混合气体通过设置在旋风分离器上部的输出管道导入废热锅炉43进行降温处理，随后该经降温处理后的荒煤气通过与自洁式过滤器17上的进口切断阀组52连接的输送管道自下而上进入自洁式过滤器的壳体内腔，在通过过滤单元55的过滤处理，过滤掉荒煤气中混杂的颗粒、盐分、气溶胶后，经设置在自洁式过滤器上部的出口切断阀组件53、以及与出口切断阀组件53连接的输送管道连接到直冷塔46的输入接口a，经直冷器46内水冷处理后，形成的水煤气自直冷塔46上部的输出口b将水煤气输往后续工序；同时所述的直冷器46通过设于底部的输出口d上的管道与冷却器的E接口连通，并又通过冷却器的48输出接口F及设置在输出管道上的控制泵47连通直冷器46的输入接口c，形成闭合的冷源环路；
B、在上述A步骤进行的同时，自洁式过滤器17排出的沉淀于下部腔体内颗粒杂物，经与该自洁式过滤器17连接的输出管道及设置在管道中的输送装置与灰仓45内腔连通，并经灰仓下部输出管道外排至废料输送总管56中外运；
C、在上述A、B步骤进行的同时，所述的废热锅炉43的下部炉体上设有两个输出接口H、I及一个输入接口J，所述的输出接口H经输出管道与常压气化炉41内腔相连通，所述的废热锅炉43的输入接口J通过连接管道与冷却塔48的接口G相连接；
D、在上述A、B、C步骤进行的同时，所述的常压气化炉41、旋风分离器42、废热锅炉43和灰仓45分别通过各自的废料排出管路将各自运行时产生的炉渣、具备热值的灰料通过废料输送总管56向废料集中点输送外运。
作为对上述常、低压煤制气的进一步改进，上述处理工艺的通过在冷却塔48向废热锅炉43连通的主管道上另外增设一个直接接入常压气化炉41支线管道57，并在该支线管路中另设一个蒸发锅炉58，将由冷却塔48输出的、含有除去氧、盐分、油胶后的增量水经蒸发处理后送入常压气化炉41；以此解决在冷却塔48集聚的冷却水过多的状态下，让过多的废水经蒸发锅炉58转化成蒸汽后后送入常压气化炉41参与块煤的气化。
本实用新型的有益效果为，本实用新型申请与现行工艺比对有如下技术优势。
1、循环洗涤水COD值低、含杂低，无水渣；
2、水体清澈透明，水样接近软水要求；可以在废锅和气化装置夹套中产蒸汽回用。
3.少量干灰渣可以密闭输送并作为燃料利用；
4.系统完全密闭，无大气污染物排放；
5.增量冷凝水系统内消解平衡，无需处理含杂废水；
6.工艺流程结构简单经济性好，安全环保合规。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中常用的常、低压煤气化主流工艺的示意图；
图2为依据本实用新型的煤制气多污染源一体化治理工艺示意图；
图3为图2中使用的常低压气化装置的结构示意图；
图4为图2中使用的初效气固分离装置的结构示意图；
图5为图2中使用的第一热交换器的结构示意图；
图6为图2中使用的自洁式过滤器的结构示意图；
图7为图2中使用的洗气塔的结构示意图；
图8为图2中使用的水热交换器的结构示意图；
图9为依据本实用新型的第二煤制气多污染源一体化治理工艺示意图；
图10为依据本实用新型的第三煤制气多污染源一体化治理工艺示意图；
图11为间壁式冷却器的结构示意图；
图12为采用两级洗气塔工艺的煤制气多污染源一体化治理工艺示意图。
图13为依据本实用新型的煤制气多污染源一体化治理系统的第四实施例示意图；
图14为图13中所示系统中所采用的自洁式过滤器的结构示意图；
图15为依据本实用新型的煤制气多污染源一体化治理系统的第五实施例示意图。
图13-图15中所示的附图标记为：41-常压气化炉 42-旋风分离器 43-废热锅炉17-自洁式过滤器 45-灰仓 46-直冷塔 47-控制泵 48-冷却塔 49-输送器 50-进口切断阀组 51-压力雾化单元 52-传感检测控制单元 53-出口切断阀组 54、逆洗反冲单元 55-过滤单元 56-废料输送总管 57-支路管道 58-蒸发锅炉 59-壳体。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。另外地，不应当将本实用新型的保护范围仅仅限制至下述具体实验方法或具体参数。
本实用新型提供一种煤制气多污染源一体化治理系统及方法，如图2所示，煤制气多污染源一体化治理系统包括常低压气化装置11、初效气固分离装置12、热交换器13、洗气塔14、自洁式过滤器17、水换热器18。粗煤气由常低压气化装置11排出，经初效气固分离装置12脱除大颗粒物料后进入热交换器13进行余热回收,经换热后的粗煤气进入自洁式过滤器17变成净煤气，再进入洗气塔14进一步对气体降温后变成温度低于50℃的净煤气进入后段流程；洗涤水经水换热器18冷却后回到洗气塔14循环使用。一部分增量洗涤水回用到常低压气化装置11的夹套中变成蒸汽回用到常低压气化装置11，另一部分增量洗涤水经热交换器13中变成水蒸汽回用到常低压气化装置11；由常低压气化装置11、初效气固分离装置12、热交换器13、自洁式过滤器17排出的干灰渣外运到锅炉二次掺烧。
在上述系统中，块煤、型煤、粉煤等在纯氧(优选纯度在99％以上)、富氧(优选纯度在50-70％之间)，空气以及气化剂水蒸汽的作用下在常低压气化装置11中形成高温的粗煤气，粗煤气经过初效气固分离装置12脱除粗煤气中的大颗粒物。然后进入热交换器13回收粗煤气中的高温余热，排温通常在140-220度之间。经过余热回收后的粗煤气进入自洁式过滤器17进行自洁过滤。期间可剔除≥99.99％固态颗粒物，剔除率≥90％以上气溶胶及焦油类物质。自洁过滤变成净煤气之后，进入洗气塔14后冷却到50度以下。再进入后续工艺。洗气塔中的洗气水经过水换热器18密闭冷却后循环使用。增量洗涤水经过软化后回用到常低压气化装置11的夹套和热交换器13中变成蒸汽回用到常低压气化装置11；由常低压气化装置11、初效气固分离装置12、热交换器13、自洁式过滤器17排出的干灰渣外运到锅炉二次掺烧。
如图3所示，上述常低压气化装置11用于将块煤、煤粉等气化形成粗煤气，其包括贮罐体，在贮罐体外设置有与其同轴的夹套，在贮罐体的侧面(优选设置在中上方)设置有第一入口113、在贮罐体的侧面(优选设置在中下部)设置有第二入口114、第二入口114位于第一入口113的下方或侧下方；气化剂水蒸汽入口112也设置在贮罐体的侧面(优选设置在中下部)，其贯穿夹套进入贮罐体；在夹套外侧分别设置有增量洗涤水入口117和夹套蒸汽出口115。第一入口113贯穿夹套进入贮罐体，用于把块煤/煤粉等物料送入至贮罐体内部。
在常低压气化装置11中，块煤，粉煤由第一入口113进入常低压气化装置，空气、富氧或纯氧由入口第二入口114进入，在气化剂水蒸汽从气化剂水蒸汽入口112入口进入，在气化剂的作用下气化形成粗煤气从顶部粗煤气出口111排出，炉渣从底部第一排渣口116排出。从洗气塔出口的部分增量水从入口117进入增量水夹套，变成蒸汽由出口115排出回用。
如图4所示，初效气固分离装置12的作用在于分离出粗煤气中的大颗粒粉尘。粗煤气从粗煤气入口122切线进入初效气固分离装置，在离心力和重力的双重作用下，粗煤气中含有的大颗粒在气固分离装置内部沉降，并在初效气固分离装置的炉渣出口123排除，而剔除掉大颗粒粉尘的粗煤气在粗煤气出口121排出。
如图5所示，热交换器13的作用在于把粗煤气温度冷却到140-240度之间。并把增量洗涤水通过换热变成水蒸汽，以后再回用到常低压气化装置11作气化剂由112入口进入使用。高温粗煤气从粗煤气进口131进入热交换器，和热交换器内水充分换热后从粗煤气出口134排出，温度降到140-220度之间，增量洗涤水从进口133进入和粗煤气换热后变成蒸汽从蒸汽出口132排出，以后并回用到常低压气化装置11作为气化剂使用。
如图6所示的自洁式过滤器，其包括4个功能区，分别为位于底部的储灰区174、位于中上部的干法除尘除盐区172、位于中下部的压力雾化区(优选为压力雾化半干法除焦油区)173和位于上部的逆向加压清灰区171，储灰区174用于储存过滤下的粉尘，积灰到一定料位后通过干渣出口17c向下排出；在压力雾化半干法除焦油区173顶部位置设置有雾化喷头1734，在压力雾化半干法除焦油区173外侧设置有加药箱1731、加药泵1732和温度控制系统1733，加药箱1731依次连接加药泵1732和温度控制系统1733、雾化喷头1734，压力雾化半干法除焦油区173用于去除焦油和气溶胶，其中按比例调节将烟气温局部控制在某一适合捕集气溶胶的温度范围，同时产生足够量的细小悬浮液滴捕集气体胶和焦油等。
干法除尘除盐区172用于去除粉尘和盐分，其采用物理过滤原理捕集颗粒物(粉尘)并在表层形成一定厚度的粉尘层，利用多孔性粉尘吸附作用捕集气溶胶和细小液滴。逆向加压清灰区171通过加压清除灰分，其利用反向压力把多孔性粉尘震落。
进一步地，通过热交换器后的粗煤气，其温度在140-240度之间，从自洁式过滤器的压力雾化半干法除焦油区侧部(靠近压力雾化半干法除焦油区底部位置)的粗煤气进口17A进入，经过压力雾化半干法除焦油区、干法除尘除盐区、逆向加压清灰区171，从设置在逆向加压清灰区171的顶部侧面附近的净煤气出口17B排出，变成净煤气。粗煤气中含有的99.9％粉尘、90％以上的气溶胶和焦油变成多孔性颗粒物在逆向加压下掉落入储灰区174之后，由干渣出口17C排出。
本实用新型中的自洁式过滤器的主要作用在于：利用物理过滤去除荒煤气中颗粒物、盐份、煤焦油，使用洁式过滤器的固态颗粒物可剔除≥99.99％，焦油类剔除率≥90％以上。经过自洁式过滤器后变成净煤气。其技术优势在于：将干法除尘除盐区172和压力雾化半干法除焦油区173、逆向加压清灰区171、储灰区174有机结合为一体，从而达到固态颗粒物可剔除≥99.99％，焦油类剔除率≥90％以上；此外在压力雾化半干法除焦油区173利用压力雾化半干法除焦油技术，使加药箱1731、加药泵1732、温度控制装置1733和雾化喷头1734有机结合，实现对烟气温度自动控制，以及通过配置雾化液控制，从而使烟气中对微米及亚微米级的气溶胶、焦油类剔除率达到90％以上。
相比较于传统的布袋除尘器一般采用惰性气体行脉冲反吹，一组(标干)气量45000Nm3/h的煤制气选用的布袋除尘器通常在4个单罐及以上，本实用新型可进一步采用旋转双臂逆向加压反冲清灰技术并结合高效喷嘴，单罐处理(标干)气量可达45000Nm3/h，本实用新型整体结构更紧凑，并大量减少动部件和仪表配置，装置更稳定安全。本实用新型的单罐处理荒煤气能力达到40000Nm3/h及以上(通常煤气布袋除尘单罐处理能力通常小于15000Nm3/h)。
如图7所示的洗气塔，洗气塔14用于利用洗涤水把净煤气洗涤冷却到50度以下，满足下道工艺要求。洗气塔14包括净煤气进口141、净煤气出口142、洗涤水进口143、洗涤水出口144和洗气塔主罐体，净煤气进口141设置在洗气塔主罐体底部，净煤气出口142设置在洗气塔主罐体顶部，洗涤水进口143设置洗气塔主罐体中上部的一侧面，洗涤水出口144设置在洗气塔主罐体底部，洗涤水出口144处于比净煤气进口141略低的水平面上；在洗气塔主罐体中设置雾化装置，该雾化装置与洗涤水进口143相连接，用于将洗涤水雾化。雾化装置优选为压力雾化喷头。
优选地，经过自洁式过滤器17的净煤气从底部净煤气入口141进入，经过雾化洗涤水的逆向换热后从净煤气出口142排出；洗涤水从洗涤水进口143通过压力雾化喷头进入，雾化后的洗涤水和高温净煤气换热/洗涤/冷却完成后变成高温洗涤水从出口144排出。
如图8所示的水换热器，其连接洗气塔的高温洗涤水从出口144，水换热器的作用是把高温洗涤水在密闭循环中冷却并循环使用。优选地，从洗气塔洗涤水出口144出来的高温洗涤水从洗涤水底部进口181进入热交换器，经过水换热器冷却后从洗涤水上部出口182排出，然后再循环喷淋使用；冷却水从冷却水底部进口184进，从冷却水上部口183排出。
进一步地，如图9所示，在本实用新型的煤制气多污染源一体化治理系统基础上增设蒸汽储罐。在该煤制气多污染源一体化治理系统中，块煤、粉煤由入口113通过加煤装置给料进入常低压气化装置11；空气、富氧或纯氧由接口通过鼓风机从底部114进入，气化剂水蒸气从入口112进入，在气化剂的作用下气化形成的粗煤气从顶部111排出，炉渣从底部116排出。
从洗气塔出口的部分增量水从117进入增量水夹套吸收热量后，变成水蒸汽由115排到储罐后，再回用到常低压气化装置11作气化剂由112入口进入使用。从常低压气化装置111出来的粗煤气通过122入口切线进入初效气固分离装置，在离心力和重力的双重作用下，粗煤气中含有的大颗粒在气固分离装置内部沉降，并在初效气固分离装置的炉渣出口123排除，而剔除掉大颗粒粉尘的粗煤气在粗煤气出口121排出，然后从粗煤气进口131进入热交换器，和热交换器内水充分换热后从粗煤气出口134排出，温度降到140-220摄氏度之间，部分增量洗涤水从进口133进入和粗煤气换热后变成蒸汽从蒸汽出口132排出，以后并回用到常低压气化装置11作为气化剂使用。通过热交换器后的粗煤气温度在140-240摄氏度之间从自洁式过滤器的压力雾化区底部入口17A进入，经过压力雾化区，干法除尘除盐区，从顶部附近出口17B变成净煤气排除。粗煤气中含有99.9％粉尘，90％以上的气溶胶和焦油变成多孔性颗粒物在逆向加压下掉落入储灰区174由排出口17C排出。
经过自洁式过滤器17的净煤气从底部净煤气入口141进入，经过雾化洗涤水的逆向换热后从净煤气出口142排出；洗涤水从洗涤水进口143通过压力雾化喷头进入，和高温净煤气换热/洗涤/冷却完成后变成高温洗涤水从出口144排出。
从洗气塔洗涤水出口144出来的高温洗涤水从洗涤水底部进口181进入水换热器，经过水换热器冷却后从洗涤水上部出口182排出，然后再循环喷淋使用。冷却水从冷却水底部进口184进，从冷却水上部口183排出。
相对于已有的分离方式，例如旋风分离，初效气固分离装置极大提升了分离效率和降低了设备的使用寿命；相对于洗气塔、沉淀池和冷却塔的联合使用，使用自洁式过滤器和洗气塔的配合使用，不仅仅降低了对环境的污染，还减少了占地面积和节省了设备支出，这极大地提质增效。
在本实用新型的又一方面，提供一种替代工艺，其使用间壁式冷却器24A取代图9中所示实施方案中的洗气塔14和水换热器18。如图10所示，粗煤气由常低压气化装置11排出，经初效气固分离装置12脱除大颗粒后进入热交换器13进行余热回收,经换热后的粗煤气进入自洁式过滤器17变成净煤气，再进入进一步间壁式冷却器24A对气体降温后变成温度低于50℃的净煤气进入后段流程；部分冷凝水回用到常低压气化装置11的夹套中变成蒸汽回用到常低压气化装置11，另一部分冷凝水热交换器13中变成水蒸汽回用到常低压气化装置11；由常低压气化装置11、初效气固分离装置12、热交换器13，自洁式过滤器排出的干灰渣等杂物外运到锅炉二次掺烧。
如图11所示的间壁式冷却器24A，间壁式冷却器24A通过间壁冷却的形式(列管式换热器、板式换热器等)把净煤气冷却到50摄氏度以下，满足下道工艺要求。经过自洁式过滤器17的净煤气从间壁式冷却器24A的净煤气入口24A3进入，经过间壁式冷却器24A冷却后从净煤气出口24A4排出；冷却水从洗涤水进口24A1进入，冷却水从冷却水出口24A2排出，净煤气中的冷凝水从24A5排出。
采用间壁冷却工艺具有更大的技术优势，首先净煤气中的冷凝水通过间壁式冷却器冷凝后，再回用，避免和其他水混合，完全与大气隔离；再者经增设自洁式过滤器后，间壁式冷凝器中的冷凝水仅含微量的颗粒物、有机物和水溶性气体，几乎不含盐份，洗涤水质量接近软水水平，可以返回常低压气化装置夹套，和热交换器变成水蒸汽后作为气化剂回用到常低压气化装置，提升了物料循环利用的次数和效率。
更进一步地，在煤制气多污染源一体化治理系统及方法采用采用两级洗气塔工艺(如图12所示)。粗煤气由常低压气化装置11排出，经初效气固分离装置12脱除大颗粒后进入热交换器13进行余热回收,经换热后的粗煤气进入自洁式过滤器17变成净煤气，再进入第一级洗气塔34B对净煤气降温到净煤气露点温度以上5摄氏度内后进入第二级洗气塔34C，期间产生的部分高温洗涤水进入到常低压气化装置11的夹套中变成蒸汽回用到常低压气化装置11，另一部分高温洗涤水进入热交换器13中变成水蒸汽，再回用到常低压气化装置；经第一级洗气塔34B冷却出来的净煤气再经过第二级洗气塔34C，冷却到工艺需求的温度，一般是50摄氏度以下后进入后道工艺。由常低压气化装置11、初效气固分离装置12，热交换器13，自洁式过滤器17排出的干灰渣外运到锅炉二次掺烧。
采用两级洗气塔可以定量控制第一级洗气塔的进水量，把净煤气降温到净煤气露点温度以上5摄氏度内后，使得洗气塔下部出水温度最高。并且确保洗气塔下部出水量和常低压气化装置夹套和热交换器中的进水量平衡；进一步地确保了进入常低压气化装置夹套和热交换器中的洗涤水温度最高，节省了能源。
下面依据图13-图15所示的实施例，对本实用新型的另外实施例进行详细说明，其中图13为依据本实用新型的煤制气多污染源一体化治理系统的第四实施例示意图；图14为图13中所示系统中所采用的自洁式过滤器的结构示意图；图15为依据本实用新型的煤制气多污染源一体化治理系统的第五实施例示意图。
依据图13和图14所示，常、低压煤制气多污染源一体化治理系统包括常压气化、旋风分离、废热回收、洗涤分离和冷却回收四大工序，其特征在于：在所述的废热回收工序后新设一套由自洁式过滤器17和灰仓45构成的洗涤分离工序、以及分别与废热锅炉43和自洁式过滤器17连通的、由直冷塔46和冷却塔48组成的冷却回收工序；由此构成无污染外泄的常、低压煤制气多污染源一体化治理系统。
所述的自洁式过滤器17的导入口与废热锅炉43的热气排出口连接、获得经废热锅炉冷却后的废热高温气源，所述自洁式过滤器17上部输出口与冷却回收工序中的直冷塔46衔接，自洁式过滤器17下部输出口经一输送器49与灰仓45连接，实现自洁过程中废弃物的输送，所述的灰仓45则将积存的灰渣通过输送管线与上游工序产生的灰渣一起外排。
所述的直冷塔46设有四个外接口，其中设于塔体偏下部位的底部的输入接口a与自洁式过滤器的上部输出口相衔接，所述直冷塔46上部输出接口b则为煤气输出口直接连通下到工序，所述冷却塔48设有三个接口，其中的输出接口F经一控制泵47与直冷塔46上的输入接口c相衔接；所述冷却塔48的接口E则与直冷塔46下部的输出接口d相衔接，由此构成直冷塔46与冷却塔48之间的闭合冷却回路；同时，所述的冷却塔48另一接口G则与废热锅炉43连通。
所述的自洁式过滤器17包括壳体59、传感检测控制单元50、压力雾化单元51、进口切断阀组件52、出口切断阀组件53逆洗反冲单元54和过流单元55，所述的过流单元55设置在自洁式过滤器的中上部，起着自下而上的过滤作用。
依据图15示，作为对图13和图14所示系统的进一步改进，在冷却塔48向废热锅炉43连通的主管道上另外增设一个直接接入常压气化炉41支线管道57，并在该支线管路中另设一个蒸发锅炉58，将由冷却塔48输出的、含有除去氧、盐分、油胶后的增量水经蒸发处理后送入常压气化炉1。所提供的常、低压煤制气多污染源一体化治理工艺流程为：
A、进入常压气化炉41内的块煤在氧气、水蒸气的作用下形成温度在350℃左右的荒煤气，并连续地将形成的荒煤气输入旋风分离器42；在该旋风分离作用下含质量比较小的粉尘的混合气体通过设置在旋风分离器上部的输出管道导入废热锅炉43进行降温处理，随后该经降温处理后的荒煤气通过与自洁式过滤器17上的进口切断阀组52连接的输送管道自下而上进入自洁式过滤器的壳体内腔，在通过过滤单元55的过滤处理，过滤掉荒煤气中混杂的颗粒、盐分、气溶胶后，经设置在自洁式过滤器上部的出口切断阀组件53、以及与出口切断阀组件53连接的输送管道连接到直冷塔46的输入接口a，经直冷塔46内水冷处理后，形成的水煤气自直冷塔46上部的输出口b将水煤气输往后续工序；同时所述的直冷塔46通过设于底部的输出口d上的管道与冷却塔的E接口连通，并又通过冷却塔48输出接口F及设置在输出管道上的控制泵47连通直冷塔46的输入接口c，形成闭合的冷源环路；
B、在上述A步骤进行的同时，自洁式过滤器17排出的沉淀于下部腔体内颗粒杂物，经与该自洁式过滤器17连接的输出管道及设置在管道中的输送装置与灰仓45内腔连通，并经灰仓下部输出管道外排至废料输送总管56中外运；
C、在上述A、B步骤进行的同时，所述的废热锅炉43的下部炉体上设有两个输出接口H、I及一个输入接口J，所述的输出接口H经输出管道与常压气化炉41内腔相连通，所述的废热锅炉43的输入接口J通过连接管道与冷却塔48的接口G相连接；
D、在上述A、B、C步骤进行的同时，所述的常压气化炉41、旋风分离器42、废热锅炉43和灰仓45分别通过各自的废料排出管路将各自运行时产生的炉渣、具备热值的灰料通过废料输送总管56向废料集中点输送外运。
作为对图13和图14所示常、低压煤制气的进一步改进，上述处理工艺的通过在冷却塔48向废热锅炉43连通的主管道上另外增设一个直接接入常压气化炉41支线管道57，并在该支线管路中另设一个蒸发锅炉58，将由冷却塔48输出的、含有除去氧、盐分、油胶后的增量水经蒸发处理后送入常压气化炉41；以此解决在冷却塔48集聚的冷却水过多的状态下，让过多的废水经蒸发锅炉58转化成蒸汽后后送入常压气化炉41参与块煤的气化。
经实际使用表明：按照上述技术方案提出的这种常、低压煤制气多污染源一体化治理系统，由于将水煤气制作的全套装备的多个独立装置，组成了一个几乎接近于全封闭的工艺流程，因此能够将每一个工艺流程中可能出现的污水、灰渣、以及废气等全部地组成一个闭合工艺圈；完全有效地解决了传统常、低压煤制气设备运行中存在的水、气、灰等多种污染物的外泄。对于生产环境乃至城市环境的保护具有重大积极意义。
综上述，本实用新型的系统及工艺，经自洁式过滤器处理后的净煤气的成份发生了根本性改变，其成分主要包含CO、CO2、H2、CH4及含量小于5mg/Nm3的颗粒物和微量的焦油及H2S、NH3以及没有转化的水蒸汽。合成气再通过水洗后变成工艺所需要的半水煤气待用。
4)增量洗涤水的处理(全吸收，零排放)，经增设自洁式过滤器17后，洗涤循环水仅含微量的颗粒物、有机物和水溶性气体，几乎不含盐份，洗涤水质量接近软水水平，通入常低压气化装置11夹套以及热交换器13变成水蒸汽作为气化剂回用到常低压气化装置11中。
5)密闭循环没有向大气排放(零废气)，现有工艺中洗涤水中含有洗涤水含粉尘，气溶胶，焦油等，在水沟，沉淀池，开式冷却塔中向大气挥发出大量挥发性气溶胶及有机物，造成严重的大气污染。
新工艺中用水换热器18冷却洗涤水，循环过程中完全密闭，不会向大气排放任何挥发性气体和气溶胶，同时由于洗涤水中粉尘，油胶等含量少，不会造成管路堵塞和换热器堵塞。
6)水渣变干渣回收利用，11-常低压气化装置、12-初效气固分离装置、13-热交换器产生的灰渣以及17-自洁式过滤捕集的干灰(含碳灰渣、气溶胶、焦油类及盐份等)通过输送设备外排至指定区域，因为外排灰渣普遍含有固定碳及焦油类成份(热值～3000千卡/公斤)，通常可以回送至锅炉段掺烧产蒸汽，飞灰经燃烧转化成锅炉粉煤灰加以综合利用；从而杜绝了原来用水冲和水洗塔中冲洗到废水中大量的水渣。
本实用新型未详细阐述部分属于本领域技术人员的公知技术。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种带有间壁式冷却器的煤制气多污染源一体化治理系统，其包括常低压气化装置(11)、初效气固分离装置(12)、热交换器(13)、间壁式冷却器(24A)和自洁式过滤器(17)，其特征在于，常低压气化装置(11)、初效气固分离装置(12)、热交换器(13)、自洁式过滤器(17)和间壁式冷却器(24A)依次连接，并且初效气固分离装置(12)作为常低压气化装置(11)的后续处理装置，热交换器(13)作为初效气固分离装置(12)的后续处理装置，自洁式过滤器(17)作为热交换器(13)的后续处理装置，间壁式冷却器(24A)作为自洁式过滤器(17)的后续处理装置。
2.根据权利要求1所述的煤制气多污染源一体化治理系统，其特征在于，经过自洁式过滤器(17)的净煤气从间壁式冷却器(24A)的净煤气入口(24A3)进入，经过间壁式冷却器(24A)冷却后从净煤气出口(24A4)排出；冷却水从洗涤水进口(24A1)进入，冷却水从冷却水出口(24A2)排出，净煤气中的冷凝水从冷凝水出口(24A5)排出。
3.根据权利要求1所述的煤制气多污染源一体化治理系统，其特征在于，粗煤气由常低压气化装置(11)排出，经初效气固分离装置(12)脱除大颗粒物料后进入热交换器(13)进行余热回收；经换热后的粗煤气进入自洁式过滤器(17)变成净煤气。
4.根据权利要求1所述的煤制气多污染源一体化治理系统，其特征在于，一部分增量洗涤水回用到常低压气化装置(11)的夹套中变成蒸汽回用到常低压气化装置(11)，另一部分增量洗涤水经热交换器(13)中变成水蒸汽回用到常低压气化装置(11)。
5.根据权利要求1所述的煤制气多污染源一体化治理系统，其特征在于，由常低压气化装置(11)、初效气固分离装置(12)、热交换器(13)、自洁式过滤器(17)排出的干灰渣外运到锅炉二次掺烧。
6.根据权利要求3所述的煤制气多污染源一体化治理系统，其特征在于，常低压气化装置(11)用于将块煤、煤粉气化形成粗煤气，常低压气化装置(11)包括贮罐体，在贮罐体外设置有与其同轴的夹套，在贮罐体的侧面设置有第一入口(113)、在贮罐体的侧面设置有第二入口(114)、第二入口(114)位于第一入口(113)的下方或侧下方；气化剂水蒸汽入口(112)也设置在贮罐体的侧面，其贯穿夹套进入贮罐体；在夹套外侧分别设置有增量洗涤水入口(117)和夹套蒸汽出口(115)；第一入口(113)贯穿夹套进入贮罐体，用于把块煤、煤粉送入至贮罐体内部。
7.根据权利要求6所述的煤制气多污染源一体化治理系统，其特征在于，自洁式过滤器包括4个功能区，分别为位于底部的储灰区(174)、位于中上部的干法除尘除盐区(172)、位于中下部的压力雾化区(173)和位于上部的逆向加压清灰区(171)，储灰区(174)用于储存过滤下的粉尘，积灰到一定料位后通过干渣出口(17c)向下排出；在压力雾化区(173)顶部位置设置有雾化喷头(1734)，在压力雾化区(173)外侧设置有加药箱(1731)、加药泵(1732)和温度控制系统(1733)，加药箱(1731)依次连接加药泵(1732)和温度控制系统(1733)、雾化喷头(1734)，压力雾化区(173)用于去除焦油和气溶胶。
8.一种带有间壁式冷却器的煤制气多污染源一体化治理系统，其括常压气化、旋风分离、废热回收、洗涤分离和冷却回收四大工序，其特征在于：在所述的废热回收工序后新设一套由自洁式过滤器(17)和灰仓(45)构成的洗涤分离工序、以及分别与废热锅炉(43)和自洁式过滤器(17)连通的、由直冷塔(46)和冷却塔(48)组成的冷却回收工序；由此构成无污染外泄的常、低压煤制气多污染源一体化治理系统。
9.依据权利要求8所述的煤制气多污染源一体化治理系统，其特征在于：所述的自洁式过滤器(17)的导入口与废热锅炉(43)的热气排出口连接、获得经废热锅炉冷却后的废热高温气源，所述自洁式过滤器(17)上部输出口与冷却回收工序中的直冷塔(46)衔接，自洁式过滤器(17)下部输出口经一输送器(49)与灰仓(45)连接，实现自洁过程中废弃物的输送，所述的灰仓(45)则将积存的灰渣通过输送管线与上游工序产生的灰渣一起外排。
10.依据权利要求8所述的煤制气多污染源一体化治理系统，其特征在于：所述的自洁式过滤器(17)包括壳体(59)、传感检测控制单元(50)、压力雾化单元(51)、进口切断阀组件(52)、出口切断阀组件(53)逆洗反冲单元(54)和过滤单元(55)，所述的过滤单元(55)设置在自洁式过滤器的中上部，起着自下而上的过滤作用。
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