一種含焦油煤氣中固體顆粒的排放裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低階煤經(jīng)流化床中低溫?zé)峤夂螽a(chǎn)生的煤氣、氣態(tài)煤焦油及固體顆?；旌衔锏姆蛛x排放裝置及方法，具體涉及一種含焦油煤氣中固體顆粒的排放裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，我國能源基本特征為貧油少氣富煤，而對于豐富的煤炭資源，目前的利用方式顯然過于粗放。從環(huán)境角度來看，近年來自然資源遭破壞和霧霾問題頻現(xiàn)，煤化工產(chǎn)業(yè)有著不可推脫的責(zé)任。而從市場角度分析，煤制甲醇、煤制合成氨等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)面臨嚴(yán)重的產(chǎn)能過剩，煤化工產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)問題逐漸顯現(xiàn)。鑒于環(huán)境和市場的雙重壓力，我國對于潔凈煤技術(shù)的需求迫在眉睫。
[0003]潔凈煤技術(shù)是指以煤炭利用過程中無污染、高能源轉(zhuǎn)換率的一系列新技術(shù)的總稱。包括以煤炭的熱解、氣化工藝為龍頭，碳一化學(xué)與不同單元過程的深加工工藝優(yōu)化組合，各單元集成為生產(chǎn)石油基替代燃料、高附加值化工產(chǎn)品及電力資源的工藝技術(shù)體系。煤炭的熱解按最終溫度的不同可分為低溫?zé)峤?500?600°C )、中溫?zé)峤?700?800°C )和高溫?zé)峤?950?1050 °C )，按煤粉顆粒與氣體在反應(yīng)器內(nèi)的相對運(yùn)動(dòng)狀態(tài)主要分為固定床和流化床。目前，以中低溫煤焦油為目標(biāo)的低階煤熱解技術(shù)主要以流化床中低溫?zé)峤饧夹g(shù)為主，該技術(shù)具有焦油產(chǎn)率高、能量利用效率高的優(yōu)勢。
[0004]由于流化床中低溫?zé)峤饧夹g(shù)的原料煤粉粒度較小，熱解后的大量固體顆粒(焦末、粉塵)會(huì)隨著氣態(tài)煤焦油和熱解煤氣進(jìn)入后續(xù)系統(tǒng)。若不及時(shí)將固體顆粒分離從出來，經(jīng)后續(xù)洗滌工藝產(chǎn)出的煤焦油固體雜質(zhì)含量會(huì)大幅增加，嚴(yán)重影響產(chǎn)品煤焦油的品質(zhì)。同時(shí)，隨著熱解產(chǎn)物向后續(xù)工藝系統(tǒng)的流動(dòng)，管道和設(shè)備壁面會(huì)出現(xiàn)一定程度的熱量損耗，溫度會(huì)逐漸下降，從而致使焦油冷凝并與固體顆粒團(tuán)聚，造成管路或設(shè)備堵塞。因此，在防止焦油冷凝的前提下實(shí)現(xiàn)高效的氣固分離與排放過程，是流化床中低溫?zé)峤饧夹g(shù)的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決上述低階煤流化床中低溫?zé)峤饧夹g(shù)中氣固分離與排放過程中出現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)問題，提供了一種防止焦油冷凝的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)高效氣固分離與排放的含焦油煤氣中固體顆粒的排放裝置與方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的排放裝置包括:包括自上而下依次相連通的多管旋風(fēng)分離器、變壓過濾器和冷卻倉，所述的多管旋風(fēng)分離器和變壓過濾器殼體內(nèi)壁設(shè)有耐火絕熱材料層；多管旋風(fēng)分離器頂部開設(shè)有與經(jīng)進(jìn)氣閥、預(yù)熱閥與含焦油煤氣和固體顆?；旌衔?、預(yù)熱氣相連通的入口，側(cè)壁上開設(shè)有與經(jīng)排氣閥與含焦油煤氣相連通的出口，所述的變壓過濾器腔內(nèi)設(shè)有濾芯，濾芯頂部通過管道、泄放閥和焦油回收系統(tǒng)相連通。
[0007]還包括一端通過管路與多管旋風(fēng)分離器連通、另一端通過管路與變壓過濾器連通的第一平衡閥，一端通過管路與變壓過濾器連通、另一端通過管路與冷卻倉連通的第二平衡閥。
[0008]所述的多管旋風(fēng)分離器出口與變壓過濾器入口之間設(shè)置有第一卸料閥，變壓過濾器出口與冷卻倉入口之間設(shè)置有第二卸料閥，冷卻倉出口通過第三卸料閥與儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)連通。
[0009]還包括壓縮機(jī)，壓縮機(jī)設(shè)有充壓/反吹氣入口，并通過充壓/反吹閥、管道與濾芯連通。
[0010]所述的冷卻倉內(nèi)部還設(shè)置有冷卻盤管。
[0011 ] 所述的耐火絕熱材料層包括耐火磚、耐火澆注料、耐火棉以及其中一種或兩種的組合；所述的濾芯包括燒結(jié)金屬粉末材質(zhì)、金屬纖維材質(zhì)或陶瓷材質(zhì)。
[0012]本發(fā)明的排放方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0013]I)裝置預(yù)熱:所有閥門初始狀態(tài)均為關(guān)閉，預(yù)熱開始時(shí)依次打開泄放閥、第一卸料閥和預(yù)熱閥，向裝置內(nèi)通入預(yù)熱氣，預(yù)熱氣經(jīng)多管旋風(fēng)分離器、變壓過濾器、濾芯、管道和泄放閥后排出；
[0014]2)氣固分離與收集:待變壓過濾器內(nèi)溫度高于焦油的冷凝溫度后，首先，依次關(guān)閉預(yù)熱閥、第一卸料閥和泄放閥；其次，依次打開排氣閥和進(jìn)氣閥；含焦油煤氣和固體顆?；旌衔飶亩喙苄L(fēng)分離器頂部進(jìn)入，經(jīng)分離后的含焦油固體顆粒堆積在多管旋風(fēng)分離器底部，含焦油煤氣經(jīng)排氣閥排出；
[0015]3)反吹、充壓和卸料:首先，打開充壓/反吹閥，利用壓縮機(jī)壓縮充壓/反吹氣對濾芯進(jìn)行反吹，確保濾芯未被堵塞；其次，利用反吹過程對變壓過濾器進(jìn)行充壓，待變壓過濾器與多管旋風(fēng)分離器內(nèi)壓力相等時(shí)，關(guān)閉充壓/反吹閥；再次，打開第一平衡閥，待多管旋風(fēng)分離器和變壓過濾器內(nèi)壓力平衡時(shí)，打開第一卸料閥，多管旋風(fēng)分離器內(nèi)堆積的含焦油固體顆粒在重力作用下進(jìn)入變壓過濾器；最后，依次關(guān)閉第一平衡閥和第一卸料閥；
[0016]4)過濾、減壓和泄放:緩慢打開泄放閥，泄放氣經(jīng)濾芯過濾后，依次經(jīng)管道、泄放閥、焦油回收系統(tǒng)后排出，待變壓過濾器內(nèi)壓力降至常壓時(shí)，關(guān)閉泄放閥；
[0017]5)焦油回收:泄放氣經(jīng)焦油回收系統(tǒng)冷卻、洗滌后，因溫度下降使焦油冷凝析出，在設(shè)備底部沉積后排至焦油存儲(chǔ)系統(tǒng)；
[0018]6)冷卻與排放:冷卻倉初始?jí)毫槌?，冷卻盤管內(nèi)冷卻介質(zhì)循環(huán)正常。首先，打開第二平衡閥，待冷卻倉與變壓過濾器內(nèi)壓力平衡時(shí)，打開第二卸料閥，固體顆粒在重力作用下進(jìn)入冷卻倉；其次，依次關(guān)閉第二平衡閥、第二卸料閥；最后，固體顆粒被冷卻降溫后，打開第三卸料閥，將固體顆粒排放至儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)。
[0019]所述的預(yù)熱氣為氣體、液體或固體燃料經(jīng)燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔狻?br>[0020]所述的含焦油煤氣和固體顆?；旌衔锏臏囟葹?00?700 °C，壓力為0.1?
7.0MPa，焦油含量為5?20wt%，焦油的冷凝溫度為350?450°C。
[0021]所述的充壓/反吹氣的溫度為100?200°C，壓力為0.1?7.5MPa。
[0022]所述的含焦油煤氣為低階煤經(jīng)經(jīng)流化床中低溫?zé)峤夂蟮漠a(chǎn)物。
[0023]1.防止焦油降溫冷凝。本發(fā)明在多管旋風(fēng)分離器和變壓過濾器殼體內(nèi)壁設(shè)置耐火絕熱材料，并在裝置開工運(yùn)行前進(jìn)行預(yù)熱處理，有效防止了熱解煤氣中焦油的冷凝。
[0024]2.高效氣固分離。本發(fā)明首先采用多管旋風(fēng)分離器對含焦油煤氣中的固體顆粒進(jìn)行分離沉降，保證了產(chǎn)品焦油和煤氣的品質(zhì)；其次采用變壓過濾器腔內(nèi)的濾芯在降壓泄放過程中對固體顆粒進(jìn)行了進(jìn)一步的分離沉降，從而可嚴(yán)格控制泄放氣的固體含量。
[0025]3.焦油回收。本發(fā)明采用焦油回收系統(tǒng)，通過對泄放氣的冷卻、洗滌，實(shí)現(xiàn)對泄放氣中焦油的回收利用。
[0026]4.固體顆粒余熱回收。通過冷卻倉內(nèi)的冷卻盤管對固體顆粒的余熱進(jìn)行回收利用。
[0027]5.裝置可連續(xù)運(yùn)行。通過對各裝置尺寸的合理設(shè)計(jì)，并配合充壓反吹閥、第一卸料閥、第二卸料閥和第三卸料閥的順序控制，可實(shí)現(xiàn)含焦油煤氣和固體顆粒混合物的連續(xù)進(jìn)料。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖中:1、預(yù)熱氣；2、含焦油煤氣和固體顆?；旌衔?；3、充壓/反吹氣；4、泄放氣；
5、焦油回收系統(tǒng)；6、焦油存儲(chǔ)系統(tǒng)；7、預(yù)熱閥；8、進(jìn)氣閥；9、壓縮機(jī)；10、充壓/反吹閥；11、泄放閥；12、管道；13、濾芯；14、多管旋風(fēng)分離器；15、變壓過濾器；16、冷卻倉；17、儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)；18、排氣閥；19、耐火絕熱材料層；20、第一卸料閥；21、第二卸料閥；22、冷卻盤管；23、第三卸料閥；24、含焦油煤氣；25、第一平衡閥；26、第二平衡閥。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0031]參見圖1，本發(fā)明包括多管旋風(fēng)分離器14、變壓過濾器15、冷卻倉16。多管旋風(fēng)分離器14可有效分離氣體和固體兩相流。多管旋風(fēng)分離器14和變壓過濾器15殼體內(nèi)壁設(shè)有耐火絕熱材料層19，耐火絕熱材料層19用于降低殼體外壁的操作溫度、減小熱量損失、降低殼體鋼材等級(jí)。變壓過濾器15腔內(nèi)設(shè)有濾芯13，濾芯13頂部通過管道12、泄放閥11和焦油回收系統(tǒng)5相連通，濾芯用于過濾固體顆粒，能夠有效避免泄放氣4夾帶固體顆粒。同時(shí)，濾芯13可在壓力為0.1?7.0MPa、溫度為500?700°C的條件下正常工作。
[0032]多管旋風(fēng)分離器14頂部設(shè)有含焦油煤氣和固體顆?；旌衔?入口，預(yù)熱氣I入口，含焦油煤氣24出口 ；底部通過第一卸料閥20與變壓過濾器15頂部連通。變壓過濾器15底部通過第二卸料閥21與冷卻倉16頂部連通。冷卻倉16底部通過第三卸料閥23與儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)17連通。
[0033]第一平衡閥25 —端通過管路與多管旋風(fēng)分離器14連通，另一端通過管路與變壓過濾器15連通。第一平衡閥25用于平衡多管旋風(fēng)分離器14和變壓過濾器15的壓力，確保卸料順暢。第二平衡閥26 —端通過管路與變壓過濾器15連通，另一端通過管路與冷卻倉16連通。第二平衡閥26用于平衡變壓過濾器15和冷卻倉17的壓力，確保卸料順暢。
[0034]所述的一種含焦油煤氣中固體顆粒的排放裝置，還包括壓縮機(jī)9。壓縮機(jī)9設(shè)有充壓/反吹氣3入口，并通過充壓/反吹閥10、管道12與濾芯13連通。壓縮機(jī)9為濾芯13的清理反吹以及變壓過濾器15的充壓過程提供氣源。
[0035]所述的一種含焦油煤氣中固體顆粒的排放裝置，還包括冷卻盤管22，冷卻盤管22設(shè)置于冷卻倉I內(nèi)部。冷卻盤管22內(nèi)通有冷卻介質(zhì)水，對高溫固體顆粒起到換熱降溫的作用。
[0036]所述的耐火絕熱材料層19包括耐火磚、耐火澆注料、耐火棉以及其中一種或兩種的組合。耐火絕熱材料可采用單層耐火絕熱材料，也可設(shè)置耐磨層和絕熱層兩層的組合。
[0037]所述的濾芯13包括燒結(jié)金屬粉末材質(zhì)、金屬纖維材質(zhì)或陶瓷材質(zhì)。
[0038]本發(fā)明的方法如下:
[0039]本發(fā)明的排放裝