一种恩德炉粉煤气化装置的煤气净化系统及工艺的制作方法

1.本发明涉及煤制气技术领域，尤其涉及一种恩德炉粉煤气化装置的煤气净化系统及工艺。


背景技术：

2.我国煤炭资源丰富，以煤制气的工艺技术多种多样，其中恩德炉粉煤气化技术是以低品质的粉煤为原料，它不与焦化行业等其它煤炭行业争煤源，原料可采用褐煤、长焰煤、不粘煤或弱粘煤，原料廉价，生产煤气成本低，且单台炉产气量大，出炉煤气含尘多，而且几乎不含焦油，炉出口温度高，压力较低，生产的产品煤气可用作工业燃料气或其它如合成氨的原料气。
3.公开号为cn1299859a的中国专利申请，公开了一种“沸腾床粉煤气化装置及其工艺流程”，仅涉及了恩德炉粉煤气化装置，包括发生炉、旋风分离器、废热锅炉及省煤器(蒸汽过热器和软水预热器)，煤气温度由炉出口930～950℃降至省煤器出口150～240℃。其没有涉及省煤器之后的煤气如何继续降温、净化和输送，即没有记载后续的煤气净化工艺及系统。
4.公告号为cn101629108b的中国发明专利，公开了“一种粉煤气化制取煤气的方法”，采用高温热风炉燃烧一部分产品煤气，利用燃烧后得到的高温烟气给粉煤气化炉所需要的气化剂(空气和蒸汽)进行预热。虽然提高了气化剂的温度，有利于提高煤的转化率，煤种适应性更强，但该工艺流程长，操作复杂，而且需要消耗一部分产品煤气，不仅降低了企业效益，还因为燃烧产生了烟气，污染环境。
5.公开号为cn107513436a的中国专利申请，公开了“一种新型粉煤气化高温除尘间冷工艺系统”，先通过金属膜除尘器对煤气进行过滤除尘，然后采用间接冷却的方式对煤气进行冷却。该技术方案采用干法过滤的方式，系统阻力大，过滤出来的干灰易扬尘，不好处理，易形成二次污染；采用间接冷却方式，传热系数小，用于生产规模大型化的工业化生产装置，需要的换热设备的体积庞大，造价高；另外煤气中的煤尘杂质容易在换热管上附着，影响传热效果，难于长期连续稳定生产。
6.因此，针对现有技术的局限性和不足，为大力推广粉煤气化制气工艺，完善恩德炉粉煤气化装置的整体工艺流程，使粉煤气化制气工艺适合大型化、规模化，必须寻求一种简单、经济、高效、环保的煤气净化工艺。


技术实现要素：

7.本发明提供了一种恩德炉粉煤气化装置的煤气净化系统及工艺，采用“水洗 文丘里 电除尘”的组合工艺，利用产品煤气的热量给恩德炉粉煤制气用的气化剂空气进行预热；煤气风机采用变频控制，兼顾了恩德炉粉煤气化装置在开工和正常生产两种状态下系统流量、压力的变化；本发明工艺流程简单，设备配置合理，运行稳定可靠，节能环保，适合粉煤气化工艺大型化、规模化生产。
8.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
9.一种恩德炉粉煤气化装置的煤气净化系统，包括空气煤气换热器、空喷塔、文丘里水膜除尘器、煤气风机、湿式电除尘器、空气风机及循环水系统；所述空气煤气换热器的高温煤气入口连接恩德炉粉煤气化装置的高温煤气出口，空气煤气换热器的换热后煤气出口连接空喷塔下部的煤气入口，空喷塔上部设水喷淋装置一；空喷塔上部的煤气出口连接文丘里水膜除尘器顶部的煤气入口，文丘里水膜除尘器的上部设多级水喷淋装置二；文丘里水膜除尘器下部的煤气出口通过煤气输送管道连接湿式电除尘器下部的煤气入口，煤气输送管道上设煤气风机；湿式电除尘器的顶部设净煤气出口；所述循环水系统通过给水管道连接水喷淋装置一和水喷淋装置二，通过回水管道一连接空喷塔底部的回水口，通过回水管道二连接文丘里水膜除尘器底部的回水口。
10.所述空气煤气换热器的空气入口通过空气风机与大气连通，换热后空气出口连接恩德炉的气化剂入口。
11.所述回水管道一和回水管道二上分别设水封槽。
12.一种恩德炉粉煤气化装置的煤气净化系统，还包括烟囱；所述烟囱底部的烟气入口通过烟气管道连接煤气风机下游的煤气输送管道，靠近湿式电除尘器的煤气输送管道上设阀门一，烟气管道上设阀门二。
13.所述湿式电除尘器的净煤气出口通过煤气出口管道连接煤气用户或煤气柜，煤气出口管道上设氧含量分析仪；氧含量分析仪与湿式电除尘器的供电电源联锁控制。
14.所述循环水系统由浊循环水池、浊循环水泵、晾水塔、净循环水池及净循环水泵组成，浊循环水池中设过滤除渣装置，浊循环水池的净水出口通过浊循环水泵连接晾水塔的循环水入口，晾水塔的循环水出口连接净循环水池，并通过净循环水泵连接给水管道。
15.所述煤气风机采用变频控制。
16.所述湿式电除尘器设有沉淀极冲洗装置，沉淀极冲洗装置的进水端与循环水系统的给水管道相连；湿式电除尘器底部通过回水管道三与循环水系统相连，回水管道三上设有水封槽。
17.一种恩德炉粉煤气化装置的煤气净化工艺，包括如下步骤：
18.1)由恩德炉粉煤气化装置来的高温煤气进入空气煤气换热器，与通过空气风机输送的空气进行换热，升温后的空气由空气煤气换热器流出，与外来蒸汽一起进入恩德炉的底部，作为粉煤制气用的气化剂；
19.2)通过空气煤气换热器换热降温后的煤气自空喷塔下部进入并向上运动，被从上向下喷洒的循环冷却水冷却，循环冷却水与煤气逆流接触，除去煤气中的大部分粉尘，同时煤气温度被降至60～70℃后从空喷塔上部煤气出口流出；
20.3)从空喷塔出来的煤气自文丘里水膜除尘器的顶部进入并向下运动，被从上向下喷洒的循环冷却水降温至约35℃，同时进一步除去粉尘，然后从文丘里水膜除尘器下部的煤气出口流出；
21.4)正常生产期间，阀门一处于打开状态，阀门二处于关闭状态；从文丘里水膜除尘器出来的煤气经煤气风机加压后，自湿式电除尘器的下部进入并向上运动，在高压电场的作用下进一步脱除其中的粉尘，冷却净化后的煤气从湿式电除尘器顶部的净煤气出口排出，送往煤气用户处或送入煤气柜储存；湿式电除尘器中，通过引入循环水对沉淀极进行连
续冲洗；
22.5)氧含量分析仪对自湿式电除尘器流出的净煤气进行在线监测，当净煤气中的氧含量达到设定的报警限值时自动报警，当净煤气中的氧含量达到设定的切断限值时，自动切断湿式电除尘器的供电电源；
23.6)空喷塔、文丘里水膜除尘器及湿式电除尘器排出的循环水经对应的水封槽后自流至循环水系统的循环水池，经过滤、除渣后，用循环水泵送至晾水塔降温冷却，最后送回至空喷塔、文丘里水膜除尘器及湿式电除尘器循环使用；
24.7)恩德炉粉煤气化装置开工期间，阀门一关闭，阀门二打开，恩德炉粉煤气化装置所产生的烟气，经空气煤气换热器、空喷塔及文丘里水膜除尘器进行多级降温、除尘净化后，由煤气风机抽送至烟囱高空排放至大气。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
26.1)恩德炉粉煤气化装置中省煤器出口煤气在水冷之前先与恩德炉的气化剂空气换热，既冷却了煤气，节约了冷却水量，又对空气进行了预热，气化剂温度的提高有利于加快恩德炉内的反应速率，提高气化强度和碳的转化率，有利于降低生产成本；
27.2)高温煤气采用空喷塔直接冷却，冷却效率高，运行稳定可靠，在给煤气降温的同时，还能对煤气除尘净化；
28.3)在空喷塔、文丘里水膜除尘器之后的煤气输送管道上设置变频控制的煤气风机，负荷调节范围大，且“一机两用”，即正常生产期间输送煤气，开工期间抽送烟气；
29.4)采用湿式电除尘器，利用高压电场脱除煤气中夹带的微小颗粒的尘，除尘效率高；电除尘器的沉淀极采用连续冲洗水，有效地防止尘的沉积，运行稳定可靠；在湿式电除尘器的煤气出口管路设置氧含量分析仪，且与湿式电除尘器实现安全联锁，保证设备安全；
30.5)工艺流程短，操作简单，适合于粉煤气化工艺的大型化、规模化生产。
附图说明
31.图1是本发明所述一种恩德炉粉煤气化装置的煤气净化系统的结构示意图。
32.图中：1.空气煤气换热器 2.空喷塔 3.文丘里水膜除尘器 4.煤气风机 5.湿式电除尘器 6.烟囱 7.水封槽 8.空气风机 9.氧含量分析仪 10.阀门一 11.阀门二 12.循环水系统 13.恩德炉粉煤气化装置
具体实施方式
33.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
34.如图1所示，本发明所述一种恩德炉粉煤气化装置的煤气净化系统，包括空气煤气换热器1、空喷塔2、文丘里水膜除尘器3、煤气风机4、湿式电除尘器5、空气风机8及循环水系统12；所述空气煤气换热器1的高温煤气入口连接恩德炉粉煤气化装置13的高温煤气出口，空气煤气换热器1的换热后煤气出口连接空喷塔2下部的煤气入口，空喷塔2上部设水喷淋装置一；空喷塔2上部的煤气出口连接文丘里水膜除尘器3顶部的煤气入口，文丘里水膜除尘器3的上部设多级水喷淋装置二；文丘里水膜除尘器3下部的煤气出口通过煤气输送管道连接湿式电除尘器5下部的煤气入口，煤气输送管道上设煤气风机4；湿式电除尘器5的顶部设净煤气出口；所述循环水系统12通过给水管道连接水喷淋装置一和水喷淋装置二，通过
回水管道一连接空喷塔2底部的回水口，通过回水管道二连接文丘里水膜除尘器3底部的回水口。
35.所述空气煤气换热器1的空气入口通过空气风机8与大气连通，换热后空气出口连接恩德炉的气化剂入口。
36.所述回水管道一和回水管道二上分别设水封槽7。
37.一种恩德炉粉煤气化装置的煤气净化系统，还包括烟囱6；所述烟囱6底部的烟气入口通过烟气管道连接煤气风机4下游的煤气输送管道，靠近湿式电除尘器5的煤气输送管道上设阀门一10，烟气管道上设阀门二11。
38.所述湿式电除尘器5的净煤气出口通过煤气出口管道连接煤气用户或煤气柜，煤气出口管道上设氧含量分析仪9；氧含量分析仪9与湿式电除尘器5的供电电源联锁控制。
39.所述循环水系统12由浊循环水池、浊循环水泵、晾水塔、净循环水池及净循环水泵组成，浊循环水池中设过滤除渣装置，浊循环水池的净水出口通过浊循环水泵连接晾水塔的循环水入口，晾水塔的循环水出口连接净循环水池，并通过净循环水泵连接给水管道。
40.所述煤气风机4采用变频控制。
41.所述湿式电除尘器5设有沉淀极冲洗装置，沉淀极冲洗装置的进水端与循环水系统12的给水管道相连；湿式电除尘器5底部通过回水管道三与循环水系统相连，回水管道三上设有水封槽。
42.一种恩德炉粉煤气化装置的煤气净化工艺，包括如下步骤：
43.1)由恩德炉粉煤气化装置13来的高温煤气进入空气煤气换热器1，与通过空气风机8输送的空气进行换热，升温后的空气由空气煤气换热器1流出，与外来蒸汽一起进入恩德炉的底部，作为粉煤制气用的气化剂；
44.2)通过空气煤气换热器1换热降温后的煤气自空喷塔2下部进入并向上运动，被从上向下喷洒的循环冷却水冷却，循环冷却水与煤气逆流接触，除去煤气中的大部分粉尘，同时煤气温度被降至60～70℃后从空喷塔2上部煤气出口流出；
45.3)从空喷塔2出来的煤气自文丘里水膜除尘器3的顶部进入并向下运动，被从上向下喷洒的循环冷却水降温至约35℃，同时进一步除去粉尘，然后从文丘里水膜除尘器3下部的煤气出口流出；
46.4)正常生产期间，阀门一10处于打开状态，阀门二11处于关闭状态；从文丘里水膜除尘器3出来的煤气经煤气风机4加压后，自湿式电除尘器5的下部进入并向上运动，在高压电场的作用下进一步脱除其中的粉尘，冷却净化后的煤气从湿式电除尘器5顶部的净煤气出口排出，送往煤气用户处或送入煤气柜储存；湿式电除尘器5中，通过引入循环水对沉淀极进行连续冲洗；
47.5)氧含量分析仪9对自湿式电除尘器5流出的净煤气进行在线监测，当净煤气中的氧含量达到设定的报警限值时自动报警，当净煤气中的氧含量达到设定的切断限值时，自动切断湿式电除尘器5的供电电源；
48.6)空喷塔2、文丘里水膜除尘器3及湿式电除尘器5排出的循环水经对应的水封槽7后自流至循环水系统12的循环水池，经过滤、除渣后，用循环水泵送至晾水塔降温冷却，最后送回至空喷塔2、文丘里水膜除尘器3及湿式电除尘器5循环使用；
49.7)恩德炉粉煤气化装置13开工期间，阀门一10关闭，阀门二11打开，恩德炉粉煤气
化装置13所产生的烟气，经空气煤气换热器1、空喷塔2及文丘里水膜除尘器3进行多级降温、除尘净化后，由煤气风机4抽送至烟囱6高空排放至大气。
50.所述恩德炉粉煤气化装置13由恩德炉、旋风分离器、废热锅炉及省煤器组成，其中恩德炉、旋风分离器、废热锅炉、省煤器依次通过管道连接。恩德炉粉煤气化装置所生产的煤气，无论是以“空气 蒸汽”为气化剂制取的发生炉煤气，还是以“富氧空气 蒸汽”为气化剂制取的半水煤气，其气体爆炸极限都较宽，尤其是爆炸极限上限在70％以上。正常生产期间，煤气净化系统必须正压操作，不允许外界空气向煤气系统泄漏，以免形成爆炸性混合气体。因此，煤气净化系统既要考虑合理的净化效率和降温效率，又要兼顾系统的阻力。
51.本发明中的煤气风机4的电机采用变频电机，通过改变电机的频率来改变输送介质的流量，以适应恩德炉粉煤气化装置13在开工期间和正常生产期间产生的烟气及煤气流量的变化。通过设置煤气风机4，在恩德炉粉煤气化装置13正常生产期间可弥补恩德炉出口煤气压力较低的不足，克服系统的阻力，确保整个煤气净化系统在正压条件下操作，保证系统安全，并满足后续用户对煤气输送的压力要求。在恩德炉粉煤气化装置13开工期间，可用于抽送恩德炉产生的烟气，满足恩德炉启炉要求，使炉膛内形成微负压，为气化炉内物料形成“流化”创造条件。开工期间的烟气经过空喷塔2和文丘里水膜除尘器3的洗涤，得到冷却和净化，满足环保要求。
52.所述湿式电除尘器5采用蜂窝管湿式电除尘器或管式湿式电除尘器。湿式电除尘器5出口的净煤气杂质含量相对较少，在此处设置氧含量分析仪9，既不影响在线监测和联锁控制，又利于氧含量分析仪9的长期稳定工作。
53.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。