CN211111894U - 一种低阶煤回转炉热解煤气除油尘净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种低阶煤回转炉热解煤气除油尘净化装置，包括静电除油除尘器和油罐；静电除油除尘器包括筒体；筒体内中部通过固定板固定设置若干沉淀极管；每根沉淀极管中心穿过一根电晕线；电晕线电性连接外置高压电源；筒体的下部进气口处装有导流分布器；筒体内底部呈锥形状，并连接伸出筒体外部的排油水口；筒体的底部还设有蒸汽加热盘管；低阶煤回转炉热解煤气出口通过进口水封连接静电除油除尘器下部的进气口；静电除油除尘器顶部的出气口连接出口水封顶部的煤气主管道入口；静电除油除尘器底部的排油水口连接油罐。本实用新型综合解决煤气的除油、除水雾滴、除尘渣的技术问题，净化后煤气可以有效高能利用。

Description

一种低阶煤回转炉热解煤气除油尘净化装置

技术领域

本实用新型涉属于热解煤气除油尘净化技术领域，特别涉及一种低阶煤回转炉热解煤气除油尘净化装置。

背景技术

国家煤炭深加工产业示范规划指出:“以煤为主要原料，生产多种清洁燃料和基础化工原料的煤炭加工转化产业，具体包括煤制油、煤制天然气、低阶煤分质利用、煤制化学品以及多种产品联产等领域”。为低阶煤的分质利用指明了发展方向，适度发展煤炭深加工产业，既是国家能源战略技术储备和产能储备的需要，也是推进煤炭清洁高效利用和保障国家能源安全的重要举措。

由于长烟煤、褐煤等低阶煤储量大，高水份、高挥发分、易燃等复杂属性，对其关键技术煤焦油收集和分质利用带来很大难题。一般常规的煤炭热解工艺技术由于热平衡、长周期、稳定性、大型化、综合利用等方面存在的局限性都还不能适应煤炭分级分质转化利用的目的，导致经济性不理想而难以大型化和产业化，必须研发新的工艺技术来推动低阶煤热解的发展。

采用最新低阶煤回转炉热解技术，能够使用大量的别的热解工艺不能使用的低阶粉末煤，加热介质采用逆、并流结合的方式供热，炉内温度分布较合理，煤焦油收率高、煤气组分优、固体产品活性好、耗水少、原煤中水的回用率高，适宜在低阶煤资源丰富、水资源缺乏地区推广应用，经回转干燥、除尘、干馏、冷却、等环节，产出热值较高的煤气、煤焦油和半焦。低阶煤回转炉热解技术工艺流程见图1。从图可知回转干馏炉产生的煤气进入焦油分离系统，依次通过水、油冷却器(一级除油设备)、静电除焦油(尘)器(二级净化设备) 等装置变成煤气产品，通过煤气加压机送到后续工艺；回收下来的油水混合物进入焦油收集系统，通过回收管道和储油罐沉淀得到焦油产品再用阀、泵输出外卖。

由于热解工艺决定了在热解过程中形成的粉未或热载体带入的粉未以及低阶煤、尤其是褐煤的热稳定性差，受热裂变成粉尘，存在安全隐患，污染严重，高温的粉尘与热解的油气混合在一起，对后续的高温油气粉尘分离产生了很大的影响，难以有效分离。现今的常规除尘除油技术不能彻底解决严重的油气粉尘分离和安全隐患。

最新低阶煤回转炉低温热解技术采用回转炉外热式加热和干法熄焦得到的焦油和煤气与以往直立内热式湿法熄焦煤炭热解技术得到的焦油和兰炭半焦品质不一样，采用连续干法熄焦，半焦产品基本不含水；煤气产品含水很低，焦油密度低，轻质组分含量高，小于360℃馏分占到48％，360℃～450℃馏分占到35％；H元素质量百分含量大于9％；由于热解过程没有大量惰性气体混入，所产煤气CH₄、H₂、CO有效成分高，N₂含量小于5％，热值大于4200kcal/Nm³。内热式直立炉与外热式回转炉煤气主要组分含量(单位：v/v％)对比见下表

煤气炉类型

H<sub>2</sub>

CH<sub>4</sub>

CO

CO<sub>2</sub>

CnHm

N<sub>2</sub>

O<sub>2</sub>

直立炉

20～28

7～10

14～18

8～12

1～3

37～43

0.1～0.5

回转炉

49～52

12～15

～27

～6.5

0.7

～4.5

～0.3

为此，实有必要开发一种高效多功能的针对低阶煤回转炉热解煤气进行除油除尘净化处理的工艺装置。

实用新型内容

本实用新型的目在于提供一种低阶煤回转炉热解煤气除油尘净化装置，以综合解决煤气的除油、除水雾滴、除尘渣的技术问题，净化后煤气可以有效高能利用。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种低阶煤回转炉热解煤气除油尘净化装置，包括静电除油除尘器和油罐；

静电除油除尘器包括筒体；筒体的底部一侧设有进气口；

筒体内中部通过固定板固定设置若干沉淀极管，沉淀极管的截面为正六边形，若干沉淀极管呈蜂窝状分布；

每根沉淀极管中心穿过一根电晕线；电晕线电性连接外置高压电源；

筒体的下部进气口处装有导流分布器；

筒体内底部呈锥形状，并连接伸出筒体外部的排油水口；筒体的底部还设有蒸汽加热盘管；

低阶煤回转炉热解煤气出口通过进口水封连接静电除油除尘器下部的进气口；静电除油除尘器顶部的出气口连接出口水封顶部的煤气主管道入口；静电除油除尘器底部的排油水口连接油罐。

进一步的，若干电晕线的顶部连接位于沉淀极管上方的上固定架，底部连接位于沉淀极管下方的下固定架。

进一步的，筒体顶部设有绝缘支撑，上固定架通过绝缘支撑悬吊在筒体中。

进一步的，下固定架连接陶瓷材质的重锤，在陶瓷材质的重锤的作用下，电晕线被拉紧拉直位于沉淀极管中心。

进一步的，筒体的下部设有位于进气口下部的第一检查孔；筒体的中部设有位于进气口和下固定架之间的第二检查孔；筒体的上部设有位于上固定架上部的第三检查孔。

进一步的，筒体的上部相对第三检查孔的位置还设有防爆孔。

进一步的，筒体内导流分布器上部1.5米处设置扁钢编织的格栅状气流分布层。

进一步的，筒体内还设有若干冲洗喷头，冲洗喷头连接筒体侧壁上的冲洗水进水口；冲洗喷头位于筒体内上固定架上部。

进一步的，高压电源采用三相脉冲高压电源。

进一步的，油罐设有2-3个；油罐为圆筒状容器；油罐中布置有加热盘管；油罐的顶部设有泵。

本实用新型解决了最新煤炭热解技术即低阶煤回转炉热解工艺系统中煤焦油(尘)收集和焦油分质利用的难题，完成了煤气当中液态焦油、粉尘颗粒物的超洁净净化，不但得到干净的高品质煤气，而且也回收了价值高的轻质煤焦油。除油(尘)效率高达99％以上，实现低阶煤炭资源高效、清洁利用，节能、环保，特别是解决了常规低温热解工艺无法使用的粉末煤的难题，使大量的低阶粉末煤被有效使用。

相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1、工艺流程设计完善、合理，系统可靠性高，净化效率高处理后的煤气洁净高品质方便后续工艺使用。

2、系统设计理念先进，既分离得到液态焦油、又除去煤气中的水雾及粉尘。

3、回收煤焦油多为轻质焦油，可用价值高。

4、工艺流程短，设备结构紧凑、体积小，系统阻力小，能耗低，运行费用低。

5、设备操作易简单，容易清洗维护。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是低阶煤回转炉热解工艺系统基本流程图；本实用新型装置负责工艺图中焦油分离系统内二级焦油净化装置和焦油收集这部分工作；

图2是本实用新型一种低阶煤回转炉热解煤气除油尘净化装置主要设备及管道流程图。

图3是本实用新型一种低阶煤回转炉热解煤气除油尘净化装置的关键设备-静电除油除尘器的结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本实用新型提供进一步的详细说明。除非另有指明，本实用新型所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本实用新型所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。

请参阅图2所示，本实用新型提供一种低阶煤回转炉热解煤气除油尘净化装置，是对低阶煤采用外热式回转炉热解煤炭工艺得到的煤气进行焦油分离系统和焦油收集系统的一套重要的环保设备；包括：进口水封1、静电除油除尘器2、出口水封3、第一油罐4和第二油罐 5。

进口水封1的煤气主管道出口连接静电除油除尘器2底部的进气口25；静电除油除尘器 2顶部的出气口23连接出口水封3顶部的煤气主管道入口。静电除油除尘器2底部的排油水口24连接第一油罐4；第一油罐4和第二油罐5相互连通。

进口水封1为筒体状，进口水封1的顶部设有煤气进口，煤气进口处连接煤气进口管，煤气进口管的出口伸入入进口水封筒体1的下部；进口水封1的上部一侧设有进水口，另一侧设有煤气主管道出口；进口水封1的侧壁设有位于进水口和煤气主管道出口下侧的溢流管；进口水封1的底部设有排污管。连接进水口的进水管、溢流管和排污管均带有阀门。进水管、溢流管的位置高于煤气进口管的出口在进口水封1中的位置。正常运行时，水封中没有水，煤气从煤气进口管通入进口水封1后从煤气主管道出口进入静电除油除尘器2中；静电除油除尘器 2检修时，从进水口进水至溢流管高度，这样由于水的压力，上有产生的煤气无法通过进口水封1进入静电除油除尘器2中，可以通过其他旁路排入下游除尘，这样便于静电除油除尘器2 的检修，保证安全。

静电除油除尘器2通过高压静电分离原理从煤气中分离出煤焦油，水及粉尘，得到干净高品质的煤气；第一油罐4和第二油罐5将静电除油除尘器2收集下来的焦油水等物质再次进行油水分离，得到商品级的煤焦油外卖。

请参阅图2所示，静电除油除尘器2包括筒体21；筒体21的底部一侧设有进气口25；筒体21内中部通过固定板固定设置若干沉淀极管211，沉淀极管211的截面为正六边形，若干沉淀极管211呈蜂窝状分布。每根沉淀极管211中心穿过一根电晕线212；若干电晕线212的顶部连接位于沉淀极管211上方的上固定架210，底部连接位于沉淀极管211下方的下固定架29。筒体21顶部设有绝缘支撑22，上固定架210通过绝缘支撑22悬吊在筒体21中；下固定架29连接陶瓷材质的重锤，在陶瓷材质的重锤的作用下，电晕线212被拉紧拉直位于沉淀极管211中心。上固定架210连接外接高压电源。静电捕集技术是一种利用高压电场使气体中的粉尘、水雾等物质荷电，在电场作用下分离以达到收集粉尘、水、焦油等物质的目的。其工作原理为高压直流电源产生的负高压经过绝缘箱接入电晕线212，电晕线212与沉淀极管211 之间因为高压而产生强电场。通过电场的烟气中的水雾、焦油、粉尘等颗粒物在强电场中荷电，荷电后的颗粒物在电场力的作用下向沉淀极运动。到达沉淀极管211后，由于沉淀极管211属于阳极，带负电的颗粒物与带正电的沉淀极管211发生中和反应，中和后的颗粒物首先吸附于沉淀极管211，然后依靠自身重力沿沉淀极板下落。从而烟气中的水雾、焦油、粉尘等颗粒物从煤气中分离。

筒体21的下部设有位于进气口25下部的第一检查孔27；筒体21的中部设有位于进气口 25和下固定架29之间的第二检查孔28；筒体21的上部设有位于上固定架210上部的第三检查孔213。筒体21的上部相对第三检查孔213的位置还设有防爆孔215。

筒体21的下部进气口25处装有导流分布器26。筒体21内还设有若干冲洗喷头，冲洗喷头连接筒体21侧壁上的冲洗水进水口。冲洗喷头位于筒体21内上固定架210上部。

筒体21内底部呈锥形状，并连接伸出筒体21外部的排油水口24。这样设置的目的在于方便油水流出。同时筒体21底部还设计安装有蒸汽加热盘管，由于收集下来的焦油、沥青状物质为粘稠液体，温度低时及冬季流动性特别差，对其进行加热可以提供其流动性方便流出。

筒体21内导流分布器26上部1.5米处再设置扁钢编织的格栅状气流分布层。采用导流双层配气系统,气体经两次导流配气，均匀进入电场工作区，以而保证电场的稳定性，解决电捕设备直径大,气流易发生偏流的现象。

高压电源采用三相脉冲高压电源,在电场内产生的高压能量既能使油水滴等物荷电便于其收集，同时又产生低温等离子体，可以分解VOCs,具有静电捕集和等离子体净化双重功效。

第一油罐4和第二油罐5为圆筒现状容器，里面布置有加热盘管，通入热源以便加热罐内焦油水温度，提高焦油、水的分离速率和便于抽油外卖。罐顶安装有泵方便排油排水。

本实用新型解决了没有合适的专门用于低阶煤回转炉煤气净化装置的问题，解决了该工艺中煤焦油(尘)收集和焦油分质利用的难题。完成了煤气当中液态焦油、粉尘颗粒物的超洁净净化，不但得到干净的高品质煤气，而且也回收了价值高的轻质煤焦油。除油(尘)效率高达99％以上，实现低阶煤炭资源高效、清洁利用，节能、环保，特别是解决了常规低温热解工艺无法使用的粉末煤的难题，使大量的低阶粉末煤被有效使用。

从回转炉排出的荒煤气进入煤气净化装置系统中(见图1)，首先荒煤气经过一级水洗等收集焦油装置回收大部分的焦油，初步净化的煤气从下部进入静电除油除尘器2内部向上流动，设置在静电除油除尘器2顶部的高压脉冲电源采用高压脉冲放电的原理通过设置在静电除油除尘器2内部的电晕线212电离煤气中的油水及粉尘，释放出大量高能电子、正负离子，当煤气通过筒体内部空间时，煤气中的尘埃和焦油(及水)在电荷力作用下与上述离子体接触，带有电荷属性的油水雾滴和粉尘颗粒向带有电荷的电晕线212和沉淀极管211壁运动，并失去电荷，在重力的作用下，落到静电除油除尘器2底部流出，从而使污染物得以降解去除。

本实用新型主要利用静电捕集粉尘技术基本原理和焦油回收技术进行结构设计，并结合回转炉热解工艺特点对其结构优化设计，从而设计出专门的针对低阶煤回转炉煤气高效净化装置。利用静电除焦油(尘)器特殊结构捕集焦油、水雾滴和粉尘。

静电捕集技术是一种利用高压电场使气体中的粉尘、焦油、水雾滴等物质荷电，在电场作用下分离以达到收集粉尘、焦油、水雾滴等物质的目的。其工作原理为高压直流电源产生的负高压经过绝缘箱接入电晕极，电晕极与沉淀极之间因为高压而产生强电场，通过电场的煤气中的焦油、水雾滴、粉尘等颗粒物在强电场中荷电，荷电后的颗粒物在电场力的作用下向沉淀极运动。到达沉淀极后，由于沉淀极属于阳极，带负电的颗粒物与带正电的沉淀极发生中和反应，中和后的颗粒物首先吸附于沉淀极，然后依靠自身重力沿沉淀极板下落。从而煤气中的焦油、粉尘等颗粒物从煤气中分离出来。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (10)

1.一种低阶煤回转炉热解煤气除油尘净化装置，其特征在于，包括静电除油除尘器(2)和油罐；

静电除油除尘器(2)包括筒体(21)；筒体(21)的底部一侧设有进气口(25)；

筒体(21)内中部通过固定板固定设置若干沉淀极管(211)，沉淀极管(211)的截面为正六边形，若干沉淀极管(211)呈蜂窝状分布；

每根沉淀极管(211)中心穿过一根电晕线(212)；电晕线(212)电性连接外置高压电源；

筒体(21)的下部进气口(25)处装有导流分布器(26)；

筒体(21)内底部呈锥形状，并连接伸出筒体(21)外部的排油水口(24)；筒体(21)的底部还设有蒸汽加热盘管；

低阶煤回转炉热解煤气出口通过进口水封(1)连接静电除油除尘器(2)下部的进气口(25)；静电除油除尘器(2)顶部的出气口(23)连接出口水封(3)顶部的煤气主管道入口；静电除油除尘器(2)底部的排油水口(24)连接油罐。

2.根据权利要求1所述的一种低阶煤回转炉热解煤气除油尘净化装置，其特征在于，若干电晕线(212)的顶部连接位于沉淀极管(211)上方的上固定架(210)，底部连接位于沉淀极管(211)下方的下固定架(29)。

3.根据权利要求2所述的一种低阶煤回转炉热解煤气除油尘净化装置，其特征在于，筒体(21)顶部设有绝缘支撑(22)，上固定架(210)通过绝缘支撑(22)悬吊在筒体(21)中。

4.根据权利要求2所述的一种低阶煤回转炉热解煤气除油尘净化装置，其特征在于，下固定架(29)连接陶瓷材质的重锤，在陶瓷材质的重锤的作用下，电晕线(212)被拉紧拉直位于沉淀极管(211)中心。

5.根据权利要求2所述的一种低阶煤回转炉热解煤气除油尘净化装置，其特征在于，筒体(21)的下部设有位于进气口(25)下部的第一检查孔(27)；筒体(21)的中部设有位于进气口(25)和下固定架(29)之间的第二检查孔(28)；筒体(21)的上部设有位于上固定架(210)上部的第三检查孔(213)。

6.根据权利要求5所述的一种低阶煤回转炉热解煤气除油尘净化装置，其特征在于，筒体(21)的上部相对第三检查孔(213)的位置还设有防爆孔(215)。

7.根据权利要求2所述的一种低阶煤回转炉热解煤气除油尘净化装置，其特征在于，筒体(21)内导流分布器(26)上部1.5米处设置扁钢编织的格栅状气流分布层。

8.根据权利要求2所述的一种低阶煤回转炉热解煤气除油尘净化装置，其特征在于，筒体(21)内还设有若干冲洗喷头，冲洗喷头连接筒体(21)侧壁上的冲洗水进水口；冲洗喷头位于筒体(21)内上固定架(210)上部。

9.根据权利要求1所述的一种低阶煤回转炉热解煤气除油尘净化装置，其特征在于，高压电源采用三相脉冲高压电源。

10.根据权利要求1所述的一种低阶煤回转炉热解煤气除油尘净化装置，其特征在于，油罐设有2-3个；油罐为圆筒状容器；油罐中布置有加热盘管；油罐的顶部设有泵。

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