一种降低褐煤气化合成气中灰分含量的装置与方法

摘要

本发明提供一种在高温条件下降低褐煤气化合成气中灰分含量的装置与方法。其主要内容是褐煤气化生成的含粉尘高温合成气通过两个或两个以上的间歇移动床层，大部分粉尘被间歇移动床层的颗粒拦截，从而实现合成气的净化。该装置操作状态下，床层中的颗粒保持静止，以维持较高的除尘效率，但经一段时间运行，床层中会积累大量粉尘，导致除尘效率下降，此时通过控制阀门，让含有粉尘的颗粒移出床层，同时补充不含粉尘的颗粒，完成移动床层的除灰处理，即可恢复除尘效率。该装置结构简单，操作方便，气体压力和流量易控制，不需机械传动。该方法为高温合成气的除尘提供了一种可靠便捷的方式。

说明书

技术领域

本发明涉及煤化工技术领域，尤其是涉及一种降低褐煤气化合成气中灰 分含量的装置与方法

背景技术

目前，世界上许多国家都在研究洁净煤燃烧技术中的高温除尘技术，其 中高温合成气除尘是煤发电和煤化工行业中的重要工序。合成气的净化程度 不但关系到燃气轮机的安全运行，而且也是满足日益严格的环保法律法规的 要求。

目前，国际上普遍认为：能兼顾效率和连续运行性能的除尘工艺是最有 希望和发展前途的技术。现在主要的高温除尘技术主要包括：旋风除尘技术、 高温静电捕集除尘技术、陶瓷过滤除尘技术、金属毡过滤除尘技术、移动颗 粒层过滤除尘技术等等。这些技术都处于研究和发展阶段，除尘机理和除尘 效率各有特点。例如：旋风除尘技术是利用离心力作用将粉尘从气流中分离 捕集，但除尘效率仅为85％左右，只能分离粒径较大的粉尘；高温静电除尘 是利用高压电源和一对电极产生不均匀的电场以分离捕集气流中的粉尘，电 除尘的效率达95％，但是一次性投资和运行费用很高，还存在粉尘的比电阻 和气体成分等性质的敏感性及电极腐蚀等问题；陶瓷过滤除尘效率高，达99％ 以上，能去除5μm以上的尘粒，可耐高温，但存在密封问题、过滤膜孔隙 永久堵塞和压降持续增大问题等，影响可靠性和耐久性；金属毡过滤可对5 μm以下的尘粒进行精细除尘，常温下长期工作较好但存在不耐高温不耐腐 蚀的问题。

随着高温高压下除尘技术的发展，对除尘设备的简单化、高温化、高效 化要求日趋强烈。移动颗粒层过滤除尘在国际上普遍认为基本能实现兼顾效 率和连续运行性能的最有前途的技术之一。

发明内容

本发明创造要解决的问题是提供一种降低褐煤气化合成气灰分含量的 的装置和方法。本装置具有以下特征：结构简单、操作方便、持续性好、除 尘效率高、成本低、使用时间长、耐高温、气体压力和流量容易控制且不需 机械转动、能够在高温下操作、可靠便捷。

为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：一种降低褐煤气 化合成气中灰分含量的装置，包括除尘塔、除灰系统和除灰气体气源，所述 除尘塔内设有若干个倾斜的间歇移动床层，间歇移动床层内填充有可移动的 颗粒；所述除灰气体气源与除灰系统通过提升管连接，所述间歇移动床层与 提升管，除灰系统与间歇移动床层之间均通过管道连接，相连管道均设有球 阀，优选的，球阀为V型球阀。由于V型球阀在调节的时候不会破坏床层 中的耐磨介质颗粒，大部分的粉尘被间歇移动床层上的颗粒拦截，起到净化 合成气的作用。

进一步，所述间歇移动床层的数量为两个或两个以上，这样可以更为彻 底地除去粉尘，而且间歇移动床层为斜式的，为了后面除去颗粒吸附的灰分 步骤中，间歇移动床层里的颗粒流动便利。

进一步，所述除灰系统包括颗粒缓冲罐、扩大沉降罐、旋风分离器、细 粉布袋收集器，颗粒缓冲罐与扩大沉降罐连通，旋风分离器位于扩大沉降罐 内部，细粉布袋收集器位于扩大沉降罐的外部，且与旋风分离器连通，细粉 布袋收集器上设有清灰尾气排放管。

进一步，所述颗粒缓冲罐的侧壁上设有补料罐。

进一步，所述颗粒为珍珠岩，砂石，陶瓷，氧化硅中的一种，且颗粒为 球型，直径为0.5～1.0mm。理论上颗粒越小过滤效率越好，但是粒径小于 0.5mm后，就会导致床层间的压降过大，而大于1.0mm后滤饼层难以形成， 对粉尘颗粒的过滤效率就会降低很多。

进一步，所述间歇移动床层中床层高度为20～500mm，为了提高除尘效 率和维持可以接受的床层压降。

本发明还公开了一种使用如上所述的降低褐煤气化合成气中灰分含量 的装置的方法，包括如下步骤：

1)、将褐煤气化后的合成气从除尘塔的顶端通入塔内，合成气依次通 过若干个间歇移动床层，在间歇移动床层内颗粒的作用下，大部分灰分被拦 截；

2)、当间歇移动床层使用15天～90天后，间歇移动床层上会积累大量 的灰分，此时，需要对间歇移动床层进行除灰处理：在除灰系统运行过程中， 打开某一间歇移动床层的两端球阀，颗粒和吸附的灰分因重力下滑至提升管 中，然后通过气体输送进入扩大沉降罐内，颗粒因重力作用与灰分分离下落 到颗粒缓冲罐，然后下滑至间歇移动床层进行循环利用。

3)、将步骤2)中打开的间歇移动床层的两端球阀关闭，再打开其余某 段间歇移动床层两端球阀，重复上述步骤进行清灰。

优选的，步骤2)中，当除灰系统运行时，经旋风分离器分离后的细粉 在清灰气体携带下经旋风分离器分离进入细粉布袋收集器中进行收集，洁净 的除灰气体经除灰尾气排放管排空或者收集再利用；经旋风分离器分离的粗 粉经旋风分离器的料腿部位排出收集至粗粉布袋收集器，洁净的除灰气体排 空或收集再利用。

优选的，所述除灰气体气源为除尘后的合成气或者惰性气体。

优选的，当选用除尘后的合成气作为气源，所述除尘后的合成气为除灰 气体收集再利用；当选用惰性气体作为气源，优选氮气，则优选洁净的除灰 气体排出方式。

本发明创造具有的优点和积极效果是：结构简单、操作方便、持续性好、 除尘效率高、成本低、使用时间长、耐高温、气体压力和流量容易控制且不 需机械转动、能够在高温下对合成气进行除灰。本发明中的装置，除尘率达 99.0％-99.9％，除去粉尘的粒径在2μm-20μm，除尘装置处理的合成气的 50-200m³/h，净化后的合成气的出口灰分的浓度为4-30mg/m³。

附图说明

图1是一种降低褐煤气化合成气中灰分含量的装置的结构示意图；

图中：1、除尘塔；2、颗粒缓冲罐；3、扩大沉降罐；4、旋风分离器； 5、细粉布袋收集器；6、除灰气体气源；7、球阀；8、间歇移动床层；9、 提升管；10、清灰尾气排放管；11、补料管。

具体实施方式

一种降低褐煤气化合成气中灰分含量的装置，其特征在于：包括除尘塔 1、除灰系统(图中加虚框部分)和除灰气体气源6，所述除尘塔1内设有若 干个倾斜的间歇移动床层8，间歇移动床层8内填充有可移动的颗粒；所述 除灰气体气源6与除灰系统通过提升管9连接，所述间歇移动床层8与提升 管9，除灰系统与间歇移动床层8之间均通过管道连接，相连管道均设有球 阀7，球阀7为V型球阀。所述除灰系统包括颗粒缓冲罐2、扩大沉降罐3、 旋风分离器4、细粉布袋收集器5，颗粒缓冲罐2与扩大沉降罐3连通，旋 风分离器4位于扩大沉降罐3内部，细粉布袋收集器5位于扩大沉降罐3的 外部，且与旋风分离器4连通，细粉布袋收集器5上设有除灰尾气排放管10。 所述颗粒缓冲罐2的侧壁上设有补料罐11。

一种使用如上所述的降低褐煤气化合成气中灰分含量的装置的方法，其 特征在于：包括如下步骤：

1)、将褐煤气化的合成气从除尘塔1的顶端通入塔内，合成气依次通 过若干个间歇移动床层8，在间歇移动床层8内颗粒的作用下，大部分灰分 被拦截；

2)、当间歇移动床层8使用15天～90天后，间歇移动床层8上会积累 大量的灰分，此时，需要对间歇移动床层8进行除灰处理：在除灰系统运行 过程中，打开某一间歇移动床层8的两端球阀，颗粒和吸附的灰分因重力下 滑至提升管9中，然后通过气体输送进入扩大沉降罐3内，颗粒因重力作用 与灰分分离下落到颗粒缓冲罐，然后下滑至间歇移动床层8进行循环利用。

3)、将步骤2)中打开的间歇移动床层的两端球阀关闭，再打开其余某 段间歇移动床层两端球阀，重复上述步骤进行清灰。

步骤2)中，当除灰系统运行时，经旋风分离器4分离后的细粉在除灰 气体携带下经旋风分离器4分离进入细粉布袋收集器5中进行收集，洁净的 清灰气体经清灰尾气排放管10排空或者收集再利用；经旋风分离器分离4 的粗粉经旋风分离器4的料腿部位排出收集，洁净的清灰气体排空或收集再 利用。

下面实施例一～实施例四，均采用如上所述的结构。且采用如上的方法 降低褐煤气化合成气中灰分含量。

实施例一

间歇移动床层8为两个，所述颗粒为珍珠岩，球形且颗粒的粒径为 0.5mm。所述间歇移动床层8的高度为500mm。

且步骤2)中，间歇移动床层8使用15天后，进行除灰处理，选用的除 灰气体气源为除尘后的合成气，所述除尘后的合成气为除灰气体收集再利 用。

本实施例中的除尘率达99.5％，除去粉尘的粒径在2μm左右，除尘装 置处理的合成气的流量为100m³/h，净化后的合成气的出口灰分的浓度为 6mg/m³。

实施例二

间歇移动床层8为三个，所述颗粒为砂石，球形且颗粒的粒径为0.8mm。 所述间歇移动床层8的高度为400mm。

且步骤2)中，间歇移动床层8使用30天后，进行除灰处理，选用的除 灰气体气源为除尘后的合成气，所述除尘后的合成气为清灰气体收集再利 用。

本实施例中的除尘率达99.6％，除去粉尘的粒径在15μm左右，除尘装 置处理的合成气的流量为150m³/h，净化后的合成气的出口灰分的浓度为 14mg/m³。

实施例三

间歇移动床层8为四个，所述颗粒为陶瓷，且颗粒的粒径为0.8mm。 所述间歇移动床层8的高度为80mm。

且步骤2)中，间歇移动床层8使用45天后，进行除灰处理，选用的除 灰气体气源为除尘后的合成气，所述除尘后的合成气为清灰气体收集再利 用。

本实施例中的除尘率达99.4％，除去粉尘的粒径在18μm左右，除尘装 置处理的合成气的流量为200m³/h，净化后的合成气的出口灰分的浓度为 21mg/m³。

实施例四

间歇移动床层8为五个，所述颗粒为氧化硅，且颗粒的粒径为1.0mm。 所述所述间歇移动床层8的高度为30mm。

且步骤2)中，间歇移动床层8使用90天后，进行除灰处理，选用的除 灰气体气源为除尘后的合成气，所述除尘后的合成气为清灰气体收集再利 用。

本实施例中的除尘率达99.4％，除去粉尘的粒径在18μm左右，除尘装 置处理的合成气的流量为200m³/h，净化后的合成气的出口灰分的浓度为 28mg/m³。

以上对本发明创造的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创 造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明创造 范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。