一种水煤浆气化用旋风分离器及气化系统的制作方法

1.本实用新型属于水煤浆气化技术领域，特别涉及一种水煤浆气化用旋风分离器及气化系统。


背景技术：

2.自1993年全亚洲第一套德士古水煤浆气化炉在我国山东省鲁南化肥厂投入运行以来，我国煤化工领域发展迅猛，其中光煤气化工艺就衍生出几十种之多。而在众多煤气化工艺中又以合成气水激冷工艺为发展主流，它不仅包括德士古水煤浆气化，还有近几年新发展起来的华理四喷嘴水煤浆气化、晋华炉水煤浆气化、航天炉干煤粉气化等煤气化工艺。
3.华理四喷嘴气化技术的气化效率高，其水系统包括黑水收集处理和灰水循环利用两个方面。黑水主要为气化炉、旋风分离器和水洗塔去闪蒸系统含渣量较高的水，灰水为经过加药处理后返回气化系统较干净的水。煤气化水系统运行正常与否，将直接影响各主要设备的寿命，并且关系到气化系统能否长周期稳定运行。从煤气化行业几十年运行经验来看，工艺方面问题有50%出在水系统上。
4.煤是煤气化工艺反应的原料，也是水系统结垢的根源，原料煤中的大量钙镁元素经过气化反应后以ca
2
和mg
2
形式存在黑水中，同时煤气中co2会溶于黑水中形成co
32
‑
和hco3‑
离子，在水温高于60℃后就会较明显地生成caco3和mgco3沉淀，即垢的形成。这种垢的形成一般会经历成核长大过程，先是少量的垢核心在设备、管道内部附着、成型，然后更多的垢在核心周围聚集，形成更大的垢团，从而越积越多，垢片越来越厚。此外，黑水系统还会在酸性环境下产生少量硅酸盐结垢（以硅酸钙和硅酸镁为主）。
5.现有的水煤浆气化过程通常为：煤和氧气在气化炉内发生复杂的化学反应生成的合成气通过下降管引入气化炉下半截激冷室中水浴，洗掉气体携带的煤反应后剩余的部分灰渣，然后从水中逸出从中部出气化炉，经过混合器喷水增湿后进入旋风分离器除掉绝大部分气体携带灰渣，然后从顶部排出进入水洗塔经过自上而下的灰水逆流水洗，最后从水洗塔顶部送出，要求送出合成气含尘量≤1mg/nm
³
。这样就导致气化炉、旋风分离器和水洗塔中滞留合成气初步净化过程携带的灰渣，故它们底部排水称之为黑水。因旋风分离器渣水分离效果突出，出气化炉合成气携带灰渣绝大部分都截留在旋风分离器中，气化炉、旋风分离器和水洗塔底部黑水都排向蒸发热水塔。
6.尽管气化装置水系统在停车后可采用高压水枪清除设备与管道内壁的垢片，但开车后（尤其是开车初期）有些容器出水还是不畅通，特别是旋风分离器，堵塞比例最高，一旦堵塞后处理难度大、时间长，影响产能。


技术实现要素：

7.为了解决上述问题，本实用新型实施例提供了一种水煤浆气化用旋风分离器及气化系统，通过现场温度判断，旋风分离器的堵塞部位都发生在出水口附近，本专利通过对旋风分离器进行改进，减少其被堵塞的风险，提升产能。所述技术方案如下：
8.一方面，本实用新型实施例提供了一种水煤浆气化用旋风分离器，包括壳体1、壳体1内上部的细灰分离室和壳体1内下部的细灰收集室，所述细灰分离室的顶部设有排气口且其底部通过下降筒与细灰收集室连通，所述下降筒内设有喷水环，所述细灰收集室的下部为锥型结构2；所述锥型结构2的底端设有主排水口3，其中部设有备用排水口4；所述主排水口3为竖向设置的圆管，所述备用排水口4倾斜设置；所述主排水口3向上延伸形成与主排水口3同径的延伸管5，所述延伸管5的正上方设有与其同轴的伞形护罩6，所述伞形护罩6与延伸管5的顶端之间设有多根支撑筋7，多根支撑筋7均匀分布且均沿竖直方向设置，所述延伸管5的长度为160
‑
300mm；所述伞形护罩6为上小下大的圆锥形，其与延伸管5之间的距离大于延伸管5的内径，其底部的直径大于延伸管5的外径，其顶端较备用排水口4低。
9.具体地，本实用新型实施例中的壳体1的直径为1500
‑
2500mm，所述主排水口3的内径为100
‑
200mm，所述主排水口3与备用排水口4之间的距离为800
‑
1400mm，所述锥型结构2的锥度为45
°‑
75
°
。
10.其中，本实用新型实施例中的伞形护罩6底部的直径较延伸管5的外径大20
‑
50mm。
11.其中，本实用新型实施例中的伞形护罩6与延伸管5之间的距离较延伸管5的内径大20
‑
50mm。
12.具体地，本实用新型实施例中的支撑筋7的数量为3或4根。
13.另一方面，本实用新型实施例还提供了一种气化系统，包括磨煤装置、气化炉、混合器、水洗塔、蒸发热水塔和前述旋风分离器，所述磨煤装置通过管路与气化炉的进料口连接，所述气化炉的排气口通过带混合器的管路与旋风分离器的进气口连接，所述旋风分离器的排气口通过管路与水洗塔连接，所述气化炉的排水口、旋风分离器的排水口和水洗塔的排水口均通过管路与蒸发热水塔连接。
14.具体地，本实用新型实施例中的主排水口3和备用排水口4均通过管路与蒸发热水塔连接。
15.优选地，本实用新型实施例中的旋风分离器的排水口与蒸发热水塔之间的管路、气化炉的排水口与蒸发热水塔之间的管路和水洗塔的排水口与蒸发热水塔之间的管路均由多段短管拼接而成，相邻短管之间通过法兰可拆卸地连接。
16.本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
17.本实用新型实施例提供了一种水煤浆气化用旋风分离器及气化系统，申请人发现开车后系统脱落下来的垢片都集中在主排水口，造成堵塞，致排水不畅；本专利在主出水口上增加延伸管，改进后开车初期因冲洗不到位仅存的少量垢片脱落后主要集中在新加延伸管周围，后期在水的浸泡和扰动下逐渐破碎，然后随着水流排出容器。自2019年下半年在旋风分离器中实现如上改进，以后开车就再也没有发生开车初期堵塞现象，极大地加快了系统开车升压提负荷进度，创造了较大的经济效益，并且大大减轻了工人劳动强度（不需要疏堵）。
附图说明
18.图1是本实用新型实施例中的水煤浆气化用旋风分离器的部分结构示意图；
19.图2是图1的局部放大图；
20.图3是本实用新型实施例中的气化系统的原理框图。
21.图中：1壳体、2锥型结构、3主排水口、4备用排水口、5延伸管、6伞形护罩、7支撑筋。
具体实施方式
22.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
23.实施例1
24.参见图1
‑
2，本实用新型实施例提供了一种水煤浆气化用旋风分离器，包括壳体1（圆筒状结构）、壳体1内上部的细灰分离室和壳体1内下部的细灰收集室等，细灰分离室的顶部设有排气口且其底部通过下降筒（竖向设置，可位于壳体1的轴线上）与细灰收集室连通（通入细灰收集室的液体中），细灰分离室的上部设有进气口。下降筒内设有喷水环，细灰收集室的下部为锥型结构2。旋风分离器的结构与申请号为cn201410821204.1的专利的结构类似。锥型结构2的底端设有主排水口3（主要使用），其中部（锥面中部）设有备用排水口4（主排水口3被堵塞时使用）。具体地，主排水口3为竖向设置的圆管（其上设有阀门），备用排水口4倾斜设置（其上设有阀门，由内至外斜向下设置）。前述结构与现有的旋风分离器的结构基本相同，不同之处在于：针对易堵塞位置，通过设置相应的结构形成浸泡与扰动以排出垢片，主排水口3向上（竖直向上）延伸形成与主排水口3同径（至少内径相同，内外径相同也行）的延伸管5，延伸管5位于锥型结构2内且其正上方设有与其同轴的伞形护罩6，伞形护罩6与延伸管5的顶端（圆形端面，水平）之间设有多根支撑筋7（具体为竖向设置的圆形钢筋，相邻支撑筋7之间形成垢片通过的孔），多根支撑筋7均匀分布（围绕延伸管5的轴线）且均沿竖直方向设置。其中，根据多次试验，延伸管5的长度为160
‑
300mm，太短垢片积存空间不够，太长形成垢片积存死角。伞形护罩6为上小下大的圆锥形（优选为伞形），其与延伸管5之间的距离大于（稍大于）延伸管5的内径以便于垢片排出，其底部的直径大于（稍大于）延伸管5的外径以保证垢片落入延伸管5四周以形成浸泡和扰动，其顶端较备用排水口4低以避免对备用排水口4造成影响。
25.具体地，本实用新型实施例中的壳体1的直径为1500
‑
2500mm（具体可以为φ2000mm
×
9900(t/t)规格），主排水口3的内径为100
‑
200mm（具体可以为dn150规格），主排水口3与备用排水口4（与锥型结构2的连接处）之间的距离为800
‑
1400mm（具体可以为1000mm），锥型结构2的锥度为45
°‑
75
°
（具体可以为60
°
）。
26.其中，本实用新型实施例中的伞形护罩6底部的直径较延伸管5的外径大20
‑
50mm。
27.其中，本实用新型实施例中的伞形护罩6与延伸管5之间的距离较延伸管5的内径大20
‑
50mm。
28.具体地，本实用新型实施例中的支撑筋7的数量为3或4根，具体为4根。
29.实施例2
30.参见图3，本实用新型实施例提供了一种气化系统，包括磨煤装置、气化炉、混合器、水洗塔、蒸发热水塔和实施例1公开的旋风分离器等，磨煤装置通过管路与气化炉的进料口连接，气化炉的排气口通过带混合器的管路与旋风分离器的进气口连接，旋风分离器的排气口通过管路与水洗塔连接，气化炉的排水口（具体可以为dn300规格）、旋风分离器的排水口（具体可以为dn150规格）和水洗塔的排水口（具体可以为dn100规格）均通过管路与蒸发热水塔连接。蒸发热水塔分离的水在经过加药处理后可送至水洗塔再利用，水洗塔的
洗液可送入气化炉和混合器再利用，气化炉的底部设有收渣系统。前述各结构之间的管路上根据需要设置风机、泵、阀门和/或流量计等。
31.具体地，本实用新型实施例中的主排水口3和备用排水口4均通过管路与蒸发热水塔连接。
32.优选地，本实用新型实施例中的旋风分离器的排水口与蒸发热水塔之间的管路、气化炉的排水口与蒸发热水塔之间的管路和水洗塔的排水口与蒸发热水塔之间的管路均由多段（但是也不能过多，过多不便于密封和维护）短管拼接而成，相邻短管之间通过法兰（通常位于易于操作的位置）可拆卸地连接。每根短管的长度根据实际需要进行设计，如弯曲程度、冲洗位置和走向等。这样停车冲洗时我们就可以将短管拆除，冲洗人员基本上就可以对整个管道进行全方位冲洗了。
33.我公司设计的气化系统负荷每小时产液氨50吨，改进之前，平均每两个月倒一次气化炉，每次因排水堵塞影响产量按2小时算，一年影响产量大约50
×2×
6=600吨，液氨当前市场价格0.275万元/吨，在不考虑清垢人工成本的前提下，这样每年带来的经济效益增加约600
×
0.275=165万元。另外，本专利对旋风分离器改进的成本非常低，但是效果明显。
34.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。