TW201035305A - Process to the discharge of dust obtained by the plant of dedusting facility for raw gas - Google Patents

Description

201035305 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係一種如申請專利範圍第1項提及之將得自於 原料氣體除塵設備之粉塵排放的方法。 【先前技術】 固體燃料的熱汽化’例如各種不同的煤、泥炭、氫化 殘留物、剩料、廢棄物、生質燃料、及飛灰、或上述物質 的混合物的汽化，是在高壓及高溫的環境中進行，目的是 產生含有高能量及/或具有利於進一步化學合成之成分的 原料氣體。原料氣體含有飛灰，該飛灰是源自於汽化使用 之燃料所含的灰分。飛灰是以微粒的形式存在，在進一步 使用原料氣體之前，必須將飛灰分離出來，並排出壓力室。 如果是採用乾式分離法，例如以旋風分離器或過濾器進行 分離，通常是極爲細小的固體物在被排出壓力室之前會形 成微粒堆。位於微粒堆之空隙中的氣體（此處爲原料氣體） 〇 會與固體物一起被排出，因此在飛灰被進一步利用或清除 之前必須先去除這些原料氣體。 在將飛灰從原料氣體中分離出來後，應先將一段時間 產生的飛灰收集起來，然後再一起排出。這些飛灰通常是 從暫存容器被送到閘槽，該閘槽在此時仍處於同樣高的壓 力水準。接著將閘槽脫開，並解壓至一較低的壓力水準。 然後閘槽內的飛灰會被送出，以接受進一步的處理、清除 及/或儲存。待飛灰被清空後，將氣體通入空的閘槽使其回 201035305 復至系統壓力，並與暫存容器連接，以接受下一批飛灰。 例如 DE 40 08 742、DE 35 15 365、以及 US 7 182 799 均有提出這種將高壓汽化設備產生之原料氣體中的粉塵 去除之過濾設備的可能的構造方式及過濾元件的配置方 式。 爲了能夠不間斷的過濾原料氣體流，需要不定時利用 短時間的回沖清洗過濾元件，以清除形成於原料氣體側的 濾餅。爲此淨化氣體提供之壓力必須高於過濾器壓力，以 C) 便所形成之短時間氣流能夠達到要求的脈衝。 通常是由液空分離設備提供足量的氮氣對汽化設備之 閘槽進行加壓及淨化過濾元件。使用氮氣是一種經試驗證 明的有效方法，因此已被廣泛使用。但如果汽化的目的是 產生供後續進行各種化學合成所需的合成氣體，則該合成 氣體含有氮是一件很不利的事，因此其含氮量需根據化學 合成的種類受到嚴格的限制。 〇 【發明內容】 本發明的目的是提出一種能夠減少或完全避免氮氣進 入原料氣體的排出粉塵的方法，以盡可能從源頭就避免後 續進行的化學合成受到氮氣的干擾。 爲達到上述目的，本發明提出的方法是以含二氧化碳 之氣體或純二氧化碳氣體回沖設置在除塵器中的過濾元 件。 使用本發明的方法在清洗除塵器及/或回沖過濾元件 201035305 時不會有氮氣進到系統內，因爲本發明使用的是二氧化碳。 含二氧化碳之氣體中的惰性氣體（例如N2、Ar)及碳氫 化合物（例如CHc CxHy)的總合必須<50%，其餘的部分則是 二氧化碳及合成氣體成分（CO、H2)。 基本上以二氧化碳作爲煤塵高壓汽化過程的惰性化及 輸送介質是屬於已知的技術，例如DE 1 0 2007 020 333 A1 已有提及。 附屬項中的內容爲本發明的各種有利的實施方式，其 ❹ 中一種有利的實施方式是將含二氧化碳的回沖氣體預熱， 其目的是平衡在解壓過程（例如調節、容器加壓、輸入低壓 二氧化碳等）中必然會出現的二氧化碳溫度降低現象，以確 保設備的正常順轉。 這種實施方式是將回沖用的二氧化碳加熱到能夠使過 濾元件保持在要求之溫度的程度。 本發明的另外一種有利的實施方式是以含二氧碳的回 n 沖氣體使除塵器中的飛灰堆流化及鬆散化。這種流化及鬆 散化是有利的，因爲飛灰的平均粒徑很小，例如<2 // m。以 含二氧化碳的氣體或純二氧化碳作爲鬆散化氣體的優點是 只有這種氣體成分會進到原料氣體中。由於本發明的也將 含二氧化碳的回沖氣體用於閘槽的加壓，因此這種氣體成 分會在飛灰進入閘槽時進到原料氣體中，並將閘槽內的氣 體趕出去，使這些氣體回流到原料氣體中。 除了可以避免氮氣混入原料氣體外，本發明的另外一 201035305 個優點是淨化過濾所需的體積流小於使用氮氣所需的體積 流，這是因爲二氧化碳的密度較高，因此只需較少量的二 氧化碳體積流即可產生淨化過瀘元件所需的特定脈衝，連 帶的所需的壓縮功率亦較小。 爲了將含二氧化碳的氣體加熱，一種有利的作法是使 用外部加熱的輸送管路。 本發明的另外一種實施方式是將閘槽排出的氣體引入 一除塵裝置。 〇 根據本發明，可以將以這種方式除塵並排出閘槽的氣 體輸送到一個暫存緩衝容器，並將其中部分氣體用於執行 前面提及的操作步驟》 【實施方式】 本說明書中唯一的圖式是以簡化方式顯示一設備示意 圖，其中原料氣體（1)會流入過濾器或除塵器（2)。在通過過 濾元件（4)後，經除塵的原料氣體（3)會離開除塵器（2)。 0 被過濾器攔住並從過濾器上被沖洗下來的粉塵會集中 在除塵器（2)之集塵室（5)的輸出區，該輸出區有設置流化裝 置（7)，其作用是使粉麈鬆散化，以利於進一步的輸送，爲 此需將二氧碳或含二氧化碳的氣體經由管路（6)送入流化 裝置（7)。接著粉塵會經由連接管路（8)被送至閘槽（9)，閘槽 (9)的輸出區亦配備有靠輸入之二氧碳（或含二氧化碳的氣 體）及管路（10)以運轉的流化裝置（11)。 從閘槽（9)之拱頂流出的氣體會經由平衡管路（12)回流 201035305 至除塵器（2)的氣體室。 輸送二氧化碳或含二氧化碳之氣體的輸送管路（13)是 爲了淨化過濾元件（4)而設置，從輸送管路（13)流出的氣體 會經由回沖管路（14)以撞擊或脈衝方式衝擊過濾元件。 除了平衡管路（12)外，還有另外一條連接閘槽（9)之拱 頂的管路（15)，其作用是使氣體能夠流到過濾元件（17)。從 過濾元件（17)流出的氣體可以經由管路（18)流到緩衝容器 (21)，緩衝容器（21)內的氣體可以經由回收管路（19)流回閘 ^ 槽（9)，或是像流經管路（22)的解壓氣體一樣經由管路（20) 排放到大氣中或被送至其他地方供其他用途使用。 要將閘槽（9)加壓時，一種有利的方式是由過濾器（17) 以逆向方式進行（未在圖式中繪出）。爲此需將通往管路（18) 的閥關閉（和加壓時一樣）。例如可以使用供應輸送管路（6 及10)之回流氣體淨化過濾器（17)，其中氣體會經由管路（15) 對閘槽進行加壓。 Q 待達到壓力平衡後，即可經由輸出管路（16)將粉塵排 出。 以下將利用一過濾式除塵器說明除塵設備的作用方 式°但此處要強調的是，本發明的方法適用於所有需要以 氣體進行循環或不定時淨化的除塵設備： t胃飛灰的高壓原料氣體會被送至過濾器（2)。這樣就 可以獲得除過塵的合成氣體（3)及飛灰，其中飛灰會被暫時 存放在集塵室（5)中。集塵室（5)呈圓錐形，這個圓錐形匯入 201035305 通往閘槽（9)的連接管路（8)。在集塵室的圓錐形區有設置以 現有技術製作的流化或鬆散化裝置（7)，以利於將飛灰輸送 至閘槽。流化或鬆散化裝置（7)是由氣態二氧化碳（6)驅動。 集塵室（5)可以與過濾器外殻的容器底部整合在一起，或是 由一個始終與過濾器連接的個別容器構成。如果集塵室（5) 是由個別容器構成，則過濾器外殻的底部同樣也設有流化 或鬆散化裝置（7)，以協助將飛灰輸送至集塵室。如果是將 ^ 集塵室與過濾器外殼的容器底部整合在一起，也就是說集 Γ) 塵室與過濾器外殼構成時的一個幾何單元，則通常只需在 底部的圓錐區內或附近設置流化或鬆散化裝置即已足夠。 如果將粉塵從集塵室（5)送到閘門器（9)，則會輸入鬆散 化氣體，並將連接管路（8)打開。在此情況下，閘槽處於與 過濾器（2)及集塵器（5)相同的壓力水準。爲了使被流入閘槽 之飛灰擠出的氣體能夠流出，一種有利的方式是爲過濾器 (2)或集塵室設置一條平衡管路（12)。平衡管路（12)能夠將被 Q 擠出的氣體運送到另外一個地方，例如運送到其他的容器 或過濾器。 一種經證實的有利方式是使被擠出的氣體回流到輸出 固體物的容器。爲了使輸出容器保持一定的壓力，必須以 氣體將輸出容器內因固體物流出而空出的空間塡滿。由於 本發明是以二氧化碳作爲鬆散化氣體及閘槽的塡充氣體， 因此使閘槽內被擠出的氣體回流是一種有利的作法，因爲 集塵室（5)中飛灰堆的空隙一定會含有原料氣體。這些原料 201035305 氣體會和飛灰一起被運送到閘槽，且至少會有一部分原料 氣體會在閘槽內與被擠出的氣體混合，因而使被擠出的氣 體含有原料氣體，進而經由平衡管路部分回流至過濾器（2) 及集塵室（5)的原料氣體室。 和所有過濾式除塵器一樣，在淨化原料氣體的過程中 會在過濾元件上形成濾餅。當濾餅達到一事先設定的厚度 時，也就是當隨著濾餅厚度升高的壓力損失達到一定程度 時，就需要達到回沖動作以淨化過濾元件（4)。可以利用回 〇 沖氣體（13，14)沖洗單一或一整群過濾元件（4)。回沖氣體 會以與過濾方向相反的方向流過過瀘元件（4)，並以適當的 脈衝將濾餅分解開來。 如果是將飛灰送到閘槽，則平衡管路（12)及連接管路（8) 會被關閉，並與過濾器及集塵室脫鉤。被塡滿的閘槽（9)會 被解壓至一較低的壓力水準，這個壓力水準足以執行接下 來的步驟，解壓氣體會經由解壓氣體管路（15)被排出。一 〇 部分解壓氣體（18)會經由過濾器（17)被送到緩衝容器（21)中 暫存。剩下的解壓氣體（2 0)則會被排出。 使用至少一個緩衝容器（21)是有好處的，因爲這樣可 以將一部分從閘槽（9)流出的解壓氣體（18)作爲使閘槽在清 空後部分加壓的回收氣體（1 9)。因此可以減少由含二氧化 碳之氣體及原料氣體成分構成之氣體的被排出量。 緩衝容器的另外一個優點是使解壓氣體的量變得更均 勻。在典型的容器解壓過程中，最大的物料流量發生在開 201035305 始解壓的時候，然後會隨著容器壓力的降低而變小。如前 面所述，在要解壓的氣體中必然會含有少量的原料氣體成 分，因此必須將解壓氣體應用於適當的場合，或是將解壓 氣體清除。實務上通常是將解壓氣體送至燃燒裝置燃燒。 利用緩衝容器可以逐步將排出的氣體量均勻化，使燃燒裝 置能夠達到最佳的運轉。 飛灰會從閘槽（9)被送至輸出管路（16)，以接受進一步 的處理。和集麈室（5)—樣，在閘槽（9)的輸出區亦設有流化 ❹ 及鬆散化裝置（1 1 )，以利於飛灰的輸出。鬆散化及流化是 以二氧化碳（10)進行。待閘槽被清空後，閘槽必須回復到 與過濾器（2)及集塵室（5)相同的壓力水準，以便能夠接收下 一批存放在集塵室（5)中的飛灰。閘槽會被儲存在緩衝容器 (21)中的氣體（19)部分加壓。接著輸入二氧化碳（1〇)使閘槽 進一步達到所需的工作壓力，例如經由閘槽（9)的流化及鬆 散化裝置（11)輸入二氧化碳，或經由另外設置的輸入裝置 〇 (例如供輸入儲存之氣體（19)之用的輸入裝置）輸入二氧化 碳。 接下來的處理步驟可以是將飛灰送回到汽化流程、儲 存起來、或是清除掉。如果是最後一種情況，則必須將仍 留在飛灰堆之空隙中的原料氣體去除。例如US 48 3 8 898 A 及US 2007/0084 1 17 A1都有提出以多個步驟將從合成氣體 分離出的飛灰中的原料氣體成分去除掉的方法。 範例： -10- 201035305 二氧化碳的等熵解壓，例如二氧化碳在閥、還原元件、 或多孔圓盤發生的等熵解壓，會使二氧化碳的溫度明顯降 低。 例如二氧化碳從狀態l(pl=50 bar，T1 = 150°C )解壓至狀 態2(p2 = 2 bar，T2 = 126.7°C )。如果使用的是氮氣，則在相 同的狀態改變下，T2(N2) = 146.4°C 。爲了使溫度保持在 150°C，在 pi =50 bar的情況下必須將二氧化碳預熱至 170Ϊ：。如果 T1 = 80°C ，則在相同的解壓情況下， 〇 T2 = 40.7〇C (二氧化碳），T2(N2) = 73.6°C (氮氣）。 以上的例子是從閘槽加壓的典型工作參數選出的。 從這個例子可以看出，如果是使用二氧碳而不是氮 氣，則必須先將二氧化碳預熱，以補償阻氣時的冷卻效應。 爲了能夠保持於要求的過程溫度及避免超過容許溫度梯度 (例如過濾元件及鬆散化裝置的容許溫度梯度）’這樣做是 必需的。 Q 根據本發明，淨化過濾元件用的二氧化碳或含二氧化 碳之氣體的預熱程度要能夠在解壓到過濾器的工作壓力 時，使二氧化碳或含二氧化碳之氣體的溫度高於雙相區域 之界限。同時二氧化碳或含二氧化碳之氣體在解壓後的溫 度應高於原料氣體成分的凝結溫度。 由於流化及鬆散化元件的運轉亦需使用解壓的二氧化 碳或含二氧化碳之氣體，因此同樣的要求亦適用於流化及 鬆散化元件。同樣的，二氧化碳或含二氧化碳之氣體的預 201035305 熱程度要能夠在閘槽加壓時，使二氧化碳或含二氧化碳之 氣體的溫度高於雙相區域之界限。 【圖式簡單說明】 第1圖以簡化方式顯示一設備示意圖。 以下配合圖式及實施例對本發明的特徵、細節及儍點 做進一步的說明。 【主要元件符號說明】 1 原料氣體 2 過濾器，除塵器 3 經去除粉塵的原料氣體 4 過濾元件 5 集塵室 6 二氧化碳或含二 氧化碳之氣體的輸入管路 7 流化裝置 8 連接管路 9 閘槽 10 二氧化碳或含二 氧化碳之氣體的輸入管 11 流化裝置 12 平衡管路 13 氣體輸入管路 14 回沖管路 15 解壓氣體管路 16 輸出管路 -12- 201035305 17 解 壓 ^3 體管路 18 解 壓 體 19 回 收 7Γί\ 體 20 解 壓 體 21 緩 衝 容 器 22 解 壓 體

Claims (1)

1. 201035305 七、申請專利範圍： 1. 一種原料氣體除塵設備之粉塵排放的方法，其中該粉塵係 在具有至少一個配備閘槽之除塵器的使用下加壓汽化而 得；其特徵在於以含二氧化碳之氣體或純co2氣體回沖設 置在除麈器中的過濾元件。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中將含C〇2之回沖氣體 預熱。 3-如申請專利範圍第1或2項之方法，其中含C02之回沖氣 ^ 體係用於使除塵器中的飛灰堆流體化及鬆散化。 4_如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中含C02的回沖 氣體係用於閘槽之加壓。 5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中含C02的回沖氣體係 用於將閘槽中的粉塵鬆散化。 6. 如申請專利範圍第4或5項之方法，其係使含C02的氣體 通過其使用位置之外部加熱的輸送管路。 7. 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其係將閘槽排出的 〇 氣體輸入一除塵裝置。 8. 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其係將經過除塵、 自閘槽排出的氣體輸送到暫存緩衝槽，並將至少部分氣體 用於執行前述操作步驟。 -14 -