CN220812504U - 一种竖炉煤制气的后处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种竖炉煤制气的后处理装置，属于煤制气竖炉直接还原技术领域，解决现有技术中湿法除尘会导致煤气的温度大幅度降低或者煤气纯度较低等问题。该装置包括沿煤气流动方向依次连接的煤气上升管、煤气下降管、第一沉降室、第二沉降室和煤气重整炉，煤气上升管的进气口与煤制气系统的煤气出口连接；煤气重整炉包括重整炉体以及多个均匀布置的天然气喷嘴，上述天然气喷嘴与重整炉体的内腔连通。本实用新型可用于对竖炉用煤气的除尘。
Description
技术领域
本实用新型属于煤制气竖炉直接还原技术领域，尤其涉及一种竖炉煤制气的后处理装置。
背景技术
气基竖炉直接还原炼铁所采用的煤制气系统，在煤粉中通过水蒸气或氧气，使得煤粉转化为一氧化碳(即煤气)和氢气。
由于煤气中的含尘量较高，因此，通常会在后续采用文氏管对煤气进行湿法除尘。
但是，湿法除尘会导致煤气的温度大幅度降低，当需要用于气基竖炉直接还原时，还需要对除尘后的煤气进行再次加热，但是，煤气加热难度大，导致整个煤制气的工艺流程较为复杂，成本较高。
此外，现有技术中，在造气炉中，煤粉与水蒸气或氧气发生氧化反应，在整个过程中不可避免地会生成CO2，导致所制得的煤气纯度较低。
实用新型内容
鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种竖炉煤制气的后处理装置，解决现有技术中湿法除尘会导致煤气的温度大幅度降低或者煤气纯度较低等问题。
本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的。
本实用新型提供了一种竖炉煤制气的后处理装置包括沿煤气流动方向依次连接的煤气上升管、煤气下降管、第一沉降室、第二沉降室和煤气重整炉，煤气上升管的进气口与煤制气系统的煤气出口连接；煤气重整炉包括重整炉体以及多个均匀布置的天然气喷嘴，上述天然气喷嘴与重整炉体的内腔连通。
进一步地，沿煤气流动方向，煤气上升管向上倾斜，煤气下降管向下倾斜。
进一步地，煤气下降管延伸至第一沉降室的下部。
进一步地，煤气上升管和煤气下降管的连接处开设检修孔。
进一步地，第二沉降室为旋风分离结构。
进一步地，第二沉降室包括旋风锥和导风筒，旋风锥的侧面开设旋风入口，旋风入口与第一沉降室的出气口连接，旋风锥的底端封闭，导风筒设于旋风锥内，导风筒的底端与旋风锥之间具有气流环道，导风筒的顶端与旋风锥之间密封连接。
进一步地，旋风入口的出气方向相对于旋风锥的径向倾斜设置。
进一步地，导风筒与旋风锥同轴设置。
进一步地，第一沉降室和第二沉降室两者之间通过耐高温管路连接。
进一步地，第二沉降室的出气口通过连接法兰与重整炉体的进气口连接。
与现有技术相比，本实用新型至少可实现如下有益效果之一。
A)本实用新型提供的竖炉煤制气的后处理装置中，从煤制气系统的煤气出口中流出的煤气进入煤气上升管后，煤气中颗粒较大的粉尘在重力的作用下，会落在煤气上升管的侧壁，并向下运动返回至煤制气系统中，从而能够对煤气进行一次除尘；煤气经过第一沉降室能够进行二次除尘；经过第二沉降室能够进行三次除尘，从而能够对煤气进行多次有效除尘，降低煤气的含尘量。
B)本实用新型提供的竖炉煤制气的后处理装置中，通过煤气重整炉的设置，高温煤气中CO2与天然气中的CH4反应能够生成CO和H2(CO2+CH4＝2CO+2H2)，降低热煤气中CO2含量，提高煤气的还原势，这样，煤气重整炉能够对煤气进行重整和调温，重整后的煤气无需再进行冷却和加热，能够直接用于竖炉直接还原。
C)本实用新型提供的竖炉煤制气的后处理装置中，在供入竖炉之前，对于煤气除尘和重整，均采用罐体(例如，重整炉体、第一沉降室和第二沉降室)和管路(煤气上升管和煤气下降管)，利用粉尘自身的重力和运动状态的改变来实现除尘，无需对煤气进行降温，能够在无需降温的基础上，实现有效除尘，使得除尘和重整后的煤气能够直接用于竖炉。
本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本实用新型实施例一提供的竖炉煤制气的后处理装置的结构示意图。
附图标记：
1-煤气上升管；2-检修孔；3-煤气下降管；4-第一沉降室；5-第二沉降室；6-重整炉体；7-天然气喷嘴；8-导风筒；9-连接法兰。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本实用新型的一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。
实施例一
本实施例提供了一种竖炉煤制气的后处理装置，参见图1，包括沿煤气流动方向依次连接的煤气上升管1、煤气下降管3、第一沉降室4、第二沉降室5和煤气重整炉，煤气上升管1的进气口与煤制气系统的煤气出口连接；煤气重整炉包括重整炉体6以及多个均匀布置的天然气喷嘴7，天然气喷嘴7与重整炉体6的内腔连通。
具体来说，沿煤气流动方向，煤气上升管1向上倾斜，煤气下降管3向下倾斜，煤气下降管3延伸至第一沉降室4的下部；第一沉降室4和第二沉降室5两者之间通过耐高温管路连接，第二沉降室5的出气口通过连接法兰9与重整炉体6的进气口连接。
与现有技术相比，本实施例提供的竖炉煤制气的后处理装置，一方面，从煤制气系统的煤气出口中流出的煤气进入煤气上升管1后，煤气中颗粒较大的粉尘在重力的作用下，会落在煤气上升管1的侧壁，并向下运动返回至煤制气系统中，从而能够对煤气进行一次除尘；煤气经过第一沉降室4能够进行二次除尘；经过第二沉降室5能够进行三次除尘，从而能够对煤气进行多次有效除尘，降低煤气的含尘量。通过煤气上升管1、煤气下降管3、第一沉降室4和第二沉降室5能够将热煤气中粉尘脱除90％以上，达到竖炉的使用要求。
另一方面，通过煤气重整炉的设置，高温煤气中CO2与天然气中的CH4反应能够生成CO和H2(CO2+CH4＝2CO+2H2)，降低热煤气中CO2含量，提高煤气的还原势，这样，煤气重整炉能够对煤气进行重整和调温，重整后的煤气无需再进行冷却和加热，能够直接用于竖炉直接还原。
在此，需要强调的是，本实施例的竖炉煤制气的后处理装置中，在供入竖炉之前，对于煤气除尘和重整，均采用罐体(例如，重整炉体6、第一沉降室4和第二沉降室5)和管路(煤气上升管1和煤气下降管3)，利用粉尘自身的重力和运动状态的改变来实现除尘，无需对煤气进行降温，能够在无需降温的基础上，实现有效除尘，使得除尘和重整后的煤气能够直接用于竖炉。
示例性地，沿煤气流动方向，重整炉体6包括依次连接的扩径段、恒径段和缩径段，这样，煤气从扩径段进入重整炉体6，便于煤气与天然气的混合均匀，有利于重整反应的进行，恒径段为煤气与天然气反应提供足够的反应空间，缩颈段能够提高重整后煤气的流速，便于煤气排出煤气重整炉；天然气喷嘴7位于重整炉体6下部的扩径段，与重整炉体6底部的距离为15～20cm，天然气喷嘴7的出气角度与重整炉体6的切向的夹角为15～50°，天然气为旋流进入重整炉体6，便于与煤气的混合均匀，从而能够延长天然气和煤气的流动路径，进而延长反应时间。
为了便于煤气上升管1和煤气下降管3的检修，两者的连接处开设检修孔2，可以打开检修孔2，对煤气上升管1和煤气下降管3进行检修或清理。
对于第二沉降室5的结构，具体来说，其为旋风分离结构，包括旋风锥和导风筒8，旋风锥的侧面开设旋风入口，旋风入口的出气方向相对于旋风锥的径向倾斜设置，旋风入口与第一沉降室4的出气口连接，旋风锥的底端封闭，导风筒8设于旋风锥内且与旋风锥同轴设置，导风筒8的底端与旋风锥之间具有气流环道，导风筒8的顶端与旋风锥之间密封连接。这样，煤气从旋风入口进入旋风锥，并沿着旋风锥向下旋流至旋风锥的底端；由于旋风锥底端封闭，煤气仅能够气流环道流入导风筒8中，并沿着导风筒8向上运动并流出第二沉降室5，煤气中的粉尘则会沉积在旋风锥的底部。
示例性地，导风筒8为高温合金导风筒8，即导风筒8的材料为高温合金，高温合金导风筒8的厚度为20～40mm，耐热温度大于或等于1150℃。
需要说明的是，基于上述结构的竖炉煤制气的后处理装置，实施时的具体后处理过程如下：
从煤制气系统的煤气出口中流出的煤气进入煤气上升管1后，煤气中颗粒较大的粉尘在重力的作用下，会落在煤气上升管1的侧壁，并向下运动返回至煤制气系统中，对煤气进行一次除尘；第一沉降室4和第二沉降室5串联布置，中间通过耐高温管路连接，煤气下降管3延伸至第一沉降室4的下部，由于煤气经过煤气上升管1和煤气下降管3以后，流速大大降低，粉尘相应地也失去动力，一部分颗粒较大的粉尘会沉积在第一沉降室4的底部，气流沿着煤气下降管3与第一沉降室4的内壁之间向上流入耐高温管路，并通过耐高温管路从第二沉降室5的侧面进入第二沉降室5，由于第二沉降室5为旋风除尘结构，煤气沿着第二沉降室5的旋风锥内壁向下旋流至第二沉降室5的底部，粉尘落入第二沉降室5的底部，煤气旋流至第二沉降室5底部后通过气流环道进入导风筒8，反向沿着导流筒的中心线方向向上流动，并进一步进入煤气重整炉，第一沉降室4和第二沉降室5底部均留有排灰口，便于粉尘的清理。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种竖炉煤制气的后处理装置，其特征在于，包括沿煤气流动方向依次连接的煤气上升管、煤气下降管、第一沉降室、第二沉降室和煤气重整炉，所述煤气上升管的进气口与煤制气系统的煤气出口连接；
所述煤气重整炉包括重整炉体以及多个均匀布置的天然气喷嘴，上述天然气喷嘴与重整炉体的内腔连通。
2.根据权利要求1所述的竖炉煤制气的后处理装置，其特征在于，沿煤气流动方向，所述煤气上升管向上倾斜，所述煤气下降管向下倾斜。
3.根据权利要求1所述的竖炉煤制气的后处理装置，其特征在于，所述煤气下降管延伸至第一沉降室的下部。
4.根据权利要求1所述的竖炉煤制气的后处理装置，其特征在于，所述煤气上升管和煤气下降管的连接处开设检修孔。
5.根据权利要求1所述的竖炉煤制气的后处理装置，其特征在于，所述第二沉降室为旋风分离结构。
6.根据权利要求5所述的竖炉煤制气的后处理装置，其特征在于，所述第二沉降室包括旋风锥和导风筒，所述旋风锥的侧面开设旋风入口，所述旋风入口与第一沉降室的出气口连接，所述旋风锥的底端封闭，所述导风筒设于旋风锥内，所述导风筒的底端与旋风锥之间具有气流环道，所述导风筒的顶端与旋风锥之间密封连接。
7.根据权利要求6所述的竖炉煤制气的后处理装置，其特征在于，所述旋风入口的出气方向相对于旋风锥的径向倾斜设置。
8.根据权利要求6所述的竖炉煤制气的后处理装置，其特征在于，所述导风筒与旋风锥同轴设置。
9.根据权利要求1所述的竖炉煤制气的后处理装置，其特征在于，所述第一沉降室和第二沉降室两者之间通过耐高温管路连接。
10.根据权利要求1所述的竖炉煤制气的后处理装置，其特征在于，所述第二沉降室的出气口通过连接法兰与重整炉体的进气口连接。
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