净化器组件的制作方法

1.本实用新型涉及煤气净化技术领域，具体而言，涉及一种净化器组件。


背景技术：

2.煤炭气化的原理是指煤在特定环境内，使煤中有机质与注入的气化剂(氧气/氮气/二氧化碳气体、水蒸汽等，低温和高温两种气体)在一定的压力、温度作用情况下，煤炭燃烧产生高温与水蒸汽发生化学反应而分解产生煤气气体的一系列化学反应过程，将固体煤转化为含有co、h2、ch4等可燃气体和co2、n2等非可燃气体的过程。煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给蒸汽，三者缺一不可。气化过程发生的反应包括煤的热解、气化和燃烧反应。煤的热解是指煤从固相变为气、固、液三相产物的分解过程。
3.煤炭气化分为地面气化和地下原位气化，地面气化是在制造的可控气化炉中进行，煤炭经气化炉内恒压气化控制，可得到稳定的煤气成份，是理想的煤炭气化设备，而地下气化炉是在自然地质状态下通过钻井形成的原始地质煤层气化炉，由于自然地质特征煤层受到上下地层的挤压和地下水浸入的影响，气化通道内压力控制、地层压力作用下外力浸入地层与煤气压力作用下的泄露是正压与反压的两个方面，压力的变化或失衡会造成气化状态的改变，从而影响有效煤气成份的变化，况且煤层深度的不同地层压力会不同，需要有独有的技术和专用装备控制地下煤炭气化的过程，将地下煤炭气化炉视为可控的模拟地面气化炉，以便实现地下煤炭原位气化的高压、稳压、保压气化，高压是地层地质压力自然条件决定的，高压是一方面避免煤层地层外部压力大的浸入，高压又确保煤气气化炉内混合煤气流出地面的快速降温，从而降低一氧化碳氧化为二氧化碳的时间，但是，细小的煤灰粉尘颗粒会混合在煤气气流中，影响了煤气的纯净度。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的在于提供一种净化器组件，以解决相关技术中的煤气的纯净度较差的问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种净化器组件，包括：多个一级净化器，多个一级净化器依次连通；多个二级净化器，多个二级净化器依次连通，多个二级净化器中的位于首端的一个二级净化器与多个一级净化器中的位于末端的一个一级净化器连通；其中，一级净化器包括第一外壳、内冷却管、外冷却管以及第一进出口装置，第一进出口装置设置于第一外壳的上方，内冷却管设置于第一外壳的内部，外冷却管设置于第一外壳的外部，第一进出口装置包括蜗壳结构、进气口以及出气口，进气口设置于蜗壳结构的侧部，出气口设置于蜗壳结构的顶部。
6.进一步地，进气口的轴线与蜗壳结构的涡旋线相切，出气口的轴线与蜗壳结构的轴线重合。
7.进一步地，第一外壳远离第一进出口装置的一端设置有缩径段。
8.进一步地，第一外壳的内部设置有第一支架，第一外壳的外部设置有第二支架，内
冷却管设置于第一支架上，外冷却管设置于第二支架上。
9.进一步地，内冷却管和外冷却管均为螺旋状结构，内冷却管和外冷却管连通，净化器组件还包括进水口，进水口位于外冷却管靠近第一外壳底部的端部。
10.进一步地，净化器组件还包括收集装置，收集装置位于一级净化器的底部，并与一级净化器连通。
11.进一步地，二级净化器包括第二外壳、喷淋管以及第二进出口装置，喷淋管设置于第二外壳的内部，喷淋管上设置有多个喷嘴，喷嘴朝向第二外壳的内部设置。
12.进一步地，喷淋管为螺旋状，每圈喷淋管上对称设置有多个喷嘴。
13.进一步地，多个二级净化器包括除硫净化器组以及与除硫净化器组连通的除碳净化器组，除硫净化器组包括相互连通的第一除硫净化器和第二除硫净化器，除碳净化器组包括相互连通的第一除碳净化器和第二除碳净化器，第一除硫净化器的第二进出口装置和一级净化器的第一进出口装置连通，第二除硫净化器的第二进出口装置和第一除碳净化器的第二进出口装置连通。
14.进一步地，第二除硫净化器的底部和第一除硫净化器的喷淋管的进水口连通，第二除硫净化器的喷淋管的进水口位于第二除硫净化器的顶部，第二除碳净化器的底部和第一除碳净化器的喷淋管的进水口连通，第二除碳净化器的喷淋管的进水口位于第二除硫净化器的顶部。
15.进一步地，第二除硫净化器的喷淋管的进水口灌注石灰石水，第二除碳净化器的喷淋管的进水口灌注醇胺水溶液。
16.应用本实用新型的技术方案，多个一级净化器依次连通，多个二级净化器依次连通，多个二级净化器中的位于首段的二级净化器和多个一级净化器中位于末端的一级净化器连通。一级净化器包括第一外壳、内冷却管、外冷却管以及第一进出口装置，第一进出口装置设置在第一外壳的上方，内冷却管设置在第一外壳的内部，外冷却管设置在第一外壳的外部。第一进出口装置包括蜗壳结构、进气口以及出气口，进气口设在蜗壳结构的侧部，出气口设置在蜗壳结构的顶部。通过上述的设置煤气先通过进气口进入到蜗壳结构内，在蜗壳结构内发生旋转，进而使得煤气向下运动，即与内冷却管直接接触，进而实现了对煤气的降温。同时，由于内冷却管和外冷却管连通，这样使得煤气的冷却的效率更高。通过一级净化器能够有效地将煤气内的粉尘去除；同时通过内冷却管和外冷却管有效地进行了热交换，这样热交换获得了大量的热量，这些热量能够进行后续的其他操作(例如发电)。因此本技术的技术方案有效地解决了相关技术中的煤气的纯净度较差的问题。
附图说明
17.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
18.图1示出了根据本实用新型的净化器组件的实施例的整体结构示意图；
19.图2示出了图1的净化器组件的a处局部放大图；
20.图3示出了图1的净化器组件的一级净化器的结构示意图；
21.图4示出了图3的一级净化器的内冷却管的结构示意图；
22.图5示出了图3的一级净化器的外冷却管的结构示意图。
23.其中，上述附图包括以下附图标记：
24.100、一级净化器；110、第一外壳；111、缩径段；112、第一支架；113、第二支架；120、内冷却管；130、外冷却管；140、第一进出口装置；141、蜗壳结构；142、进气口；143、出气口；200、二级净化器；210、第二外壳；220、喷淋管；221、喷嘴；230、第二进出口装置；240、除硫净化器组；241、第一除硫净化器；242、第二除硫净化器；250、除碳净化器组；251、第一除碳净化器；252、第二除碳净化器；300、进水口；400、收集装置。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
27.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
28.如图1和图5所示，在本实施例中，净化器组件包括：多个一级净化器100和多个二级净化器200。多个一级净化器100依次连通。多个二级净化器200依次连通，多个二级净化器200中的位于首端的一个二级净化器200与多个一级净化器100中的位于末端的一个一级净化器100连通。其中，一级净化器100包括第一外壳110、内冷却管120、外冷却管130以及第一进出口装置140，第一进出口装置140设置于第一外壳110的上方，内冷却管120设置于第一外壳110的内部，外冷却管130设置于第一外壳110的外部，第一进出口装置140包括蜗壳结构141、进气口142以及出气口143，进气口142设置于蜗壳结构141的侧部，出气口143设置于蜗壳结构141的顶部。
29.应用本实施例的技术方案，多个一级净化器100依次连通，多个二级净化器200依次连通，多个二级净化器200中的位于首段的二级净化器200和多个一级净化器100中位于末端的一级净化器100连通。一级净化器100包括第一外壳110、内冷却管120、外冷却管130以及第一进出口装置140，第一进出口装置140设置在第一外壳110的上方，内冷却管120设置在第一外壳110的内部，外冷却管130设置在第一外壳110的外部。第一进出口装置140包
括蜗壳结构141、进气口142以及出气口143，进气口142设在蜗壳结构141的侧部，出气口143设置在蜗壳结构141的顶部。通过上述的设置煤气先通过进气口142进入到蜗壳结构141内，在蜗壳结构141内发生旋转，进而使得煤气向下运动，即与内冷却管120直接接触，进而实现了对煤气的降温。同时，由于内冷却管120和外冷却管130连通，这样使得煤气的冷却的效率更高。通过一级净化器100能够有效地将煤气内的粉尘去除；同时通过内冷却管120和外冷却管130有效地进行了热交换，这样热交换获得了大量的热量，这些热量能够进行后续的其他操作(例如发电)。因此本实施例的技术方案有效地解决了相关技术中的煤气的纯净度较差的问题。
30.如图1和图5所示，在本实施例中，进气口142的轴线与蜗壳结构141的涡旋线相切，出气口143的轴线与蜗壳结构141的轴线重合。上述的设置能够保证煤气在蜗壳结构141内进行旋转，进而有效地实现了煤气的向下运动。
31.如图1和图5所示，在本实施例中，第一外壳110远离第一进出口装置140的一端设置有缩径段111。缩径段111的设置能够使得向下运动的煤气转为向上运动。煤气沿着第一外壳110的侧壁向下运动至缩径段，在缩径段111的作用下，煤气向第一外壳110的中心汇聚，并向上移动，进而沿着出气口143流出。
32.如图1和图5所示，在本实施例中，第一外壳110的内部设置有第一支架112，第一外壳110的外部设置有第二支架113，内冷却管120设置于第一支架112上，外冷却管130设置于第二支架113上。第一支架112和第二支架113能够分别支撑内冷却管120和外冷却管130，使得内冷却管120和外冷却管130的位置稳定，同时，第一支架112和第二支架113的结构简单，便于设置。
33.如图1和图5所示，在本实施例中，内冷却管120和外冷却管130均为螺旋状结构，内冷却管120和外冷却管130连通，净化器组件还包括进水口300，进水口300位于外冷却管130靠近第一外壳110底部的端部。上述的设置能够保证内冷却管120和外冷却管130内充满液体。
34.如图1和图5所示，在本实施例中，净化器组件还包括收集装置400，收集装置400位于一级净化器100的底部，并与一级净化器100连通。收集装置400能够收集煤气中的粉尘等杂质。
35.如图1和图2所示，在本实施例中，二级净化器200包括第二外壳210、喷淋管220以及第二进出口装置230，喷淋管220设置于第二外壳210的内部，喷淋管220上设置有多个喷嘴221，喷嘴221朝向第二外壳210的内部设置。二级净化器200能够去除煤气中的非主要成分气体，喷嘴221喷出的容易能够与其发生反应进而使其去除。
36.如图1和图2所示，在本实施例中，喷淋管220为螺旋状，每圈喷淋管220上对称设置有多个喷嘴221。上述的设置使得喷嘴221的喷射面积较大。
37.如图1和图2所示，在本实施例中，多个二级净化器200包括除硫净化器组240以及与除硫净化器组240连通的除碳净化器组250，除硫净化器组240包括相互连通的第一除硫净化器241和第二除硫净化器242，除碳净化器组250包括相互连通的第一除碳净化器251和第二除碳净化器252，第一除硫净化器241的第二进出口装置230和一级净化器100的第一进出口装置140连通，第二除硫净化器242的第二进出口装置230和第一除碳净化器251的第二进出口装置230连通。除碳净化器组250和除硫净化器组240分别能够去除煤气中的二氧化
碳和含硫气体，这样使得煤气的纯净度更好。同时由于除碳净化器组250包括相互连通的第一除碳净化器251和第二除碳净化器252，除硫净化器组240包括相互连通的第一除硫净化器241和第二除硫净化器242，这样能够进一步地提高净化效果。
38.如图1和图2所示，在本实施例中，第二除硫净化器242的底部和第一除硫净化器241的喷淋管220的进水口300连通，第二除硫净化器242的喷淋管220的进水口300位于第二除硫净化器242的顶部，第二除碳净化器252的底部和第一除碳净化器251的喷淋管220的进水口300连通，第二除碳净化器252的喷淋管220的进水口300位于第二除硫净化器242的顶部。上述的设置能够有效地保证净化的效果。
39.如图1和图2所示，在本实施例中，第二除硫净化器242的喷淋管220的进水口300灌注石灰石水，第二除碳净化器252的喷淋管220的进水口300灌注醇胺水溶液。除硫净化器组240采用石灰石水喷淋溶液，为的是将吸收硫酸盐化合物地下灌注进原始煤层内，不需要对硫酸盐化合物进行后续加工处理。除碳净化器组250是碳捕获与气提即利用流程中重要一环，采用含量30％醇胺水溶液吸收高压煤气中二氧化碳，醇胺水溶液是循环利用催化剂在内喷淋管220净化吸收装置内吸收煤气中二氧化碳，形成的碳酸盐化合物进入气提塔内加热分解出二氧化碳，碳酸盐化合物进入二氧化碳气提塔内加热热源来自内冷却管和外冷却管。
40.在本实施例的技术方案中，煤气从地下煤层气化炉/腔经采气井口产出产生高温高压高粉尘煤气，高温高压煤气首先进入热回收除尘环节(一级净化器100)，高温高压煤气经蜗壳结构141进入一级净化器100内形成高速旋流煤气，煤气在高速旋转中与内热回收换热器(内冷却管120和外冷却管130)碰撞实现热交换，高温煤气因旋转致使第一外壳110升温，在外表面缠绕的外冷却管130提取第一外壳110表面热，形成内外两套换热器结构。换热流体介质自外冷却管130的底部入口流入自上部末端出口流出，直接与内冷却管120伸出管法兰连接，内冷却管120形成串接换热器，内冷却管120的底部管末端缩径段111部位穿出，高温热回收流体实现换热对煤气降温。外冷却管130与大气接触可采用导热系数高的螺旋铜管加工制造，内冷却管120工作在高温高压高粉尘含硫腐蚀环境，采用采用碳钢或不锈钢管制作螺旋盘管回收煤气热能，煤气在离心作用下煤气中粉尘沿第一外壳110内壁沉降到第一外壳110底部出口实现除尘，高速旋转的煤气与内冷却管120碰撞换热实现煤气热回收，高温煤气(350℃以上)从地下气化炉产出含有巨大的高温热能，回收热能可用于orc发电、可用于对二氧化碳捕获后的气提再生，可有效降低二氧化碳捕获再利用的成本，而煤气净化过程中应用设备及现场照明也需要电力供应，特别是众多气化井运行时高温煤气热可产生巨大的电力供应。该装置运行中为避免煤气温度降低导致的旋转中粉尘焦油的冷却而凝结在装置内壁和螺旋盘管上形成隔热层，煤气净化系统在多级串联使用时将控制煤气温度不低于110℃。
41.在高压含粉尘煤气进入二级净化器200时，通过喷淋管220向第二外壳210内高速旋转煤气喷射脱硫石灰石水溶液脱硫，喷淋石灰石水溶液与硫反应产生硫酸盐
‑‑
石膏，同时石灰石水溶液与煤气粉尘、焦油碰撞，实现脱硫、除尘、除焦油功能。脱硫化合物、煤气粉尘、焦油旋转中碰撞形成雨滴状混合物沉降到第二外壳210底部出口排出回收装置内。石灰石水作为脱硫溶液对二氧化碳也会产生反应，但其不影响对煤气的除酸处理功能。当喷淋管220用于煤气脱硫功能时，具有脱硫、除尘、除焦油功能。
42.当二级净化器200用于碳捕获时，喷淋管220外层表面、第二外壳210的内壁与高速旋转煤气接触的表面固化一层γ-碳酸酐酶，碳酸酐酶将有助于促进、加速二氧化碳捕获。高压煤气进入二级净化器200内，喷淋管220向第二外壳210内喷射脱碳溶液
‑‑
30％含量mdea水溶液(醇胺水溶液)，mdea水溶液借助碳酸酐酶催化作用可大幅增加二氧化碳吸收率。mdea水溶液脱碳过程会吸收煤气中的硫化氢h2s成份，提高煤气脱硫率。
43.单级脱硫、脱碳效率不低于70％，双级串联脱硫效率不低于90％，脱除煤气中的含硫、含碳化合物，
44.应用中脱硫、脱碳的二级净化器采用前后4个装置(第一除硫净化器241；第二除硫净化器242；第一除碳净化器251；第二除碳净化器252)串联安装，其中2级串联脱硫装置采用石灰石水喷淋溶液，为的是将吸收硫酸盐化合物地下灌注进原始煤层内，不需要对硫酸盐化合物进行后续加工处理；后2级串联脱碳装置是碳捕获与气提即利用流程中重要一环，采用含量30％mdea水溶液吸收高压煤气中二氧化碳，mdea溶液是循环利用催化剂在内螺旋喷淋盘管净化吸收装置内吸收煤气中二氧化碳，形成的碳酸盐化合物进入气提塔内加热分解出二氧化碳二氧化碳，碳酸盐化合物进入二氧化碳气提塔内加热热源来自高温高压煤气热回收装置供热。
45.第一除硫净化器241；第二除硫净化器242；第一除碳净化器251；第二除碳净化器252组成了高温高压高粉尘煤气七级串联净化处理的后四级，该七级串联净化装置是利用煤气高压在第一外壳110和第二外壳210的结构形成的离心力g加速度脱除固态粉尘、液态含水及形成的水合物；高温煤气中的焦油颗粒在第一外壳110内与煤灰颗粒、微量水调高速旋转碰撞结合沉入第一外壳110底部形成煤灰浆统一回收。
46.进入脱硫流程的煤气温度控制在110℃～90℃，这个温度范围是为避免煤气中焦油因煤气温度降低在七级装置的前三级内形成盘管壁、及第一外壳110内结焦降低装置吸热能力，同时此温度范围内煤气在进入4-5级除硫净化器组240与喷淋管220的硫吸收溶液产生激冷降温，喷淋出溶液在与含硫物质发生反应脱硫的同时再次将煤气中微量煤灰及焦油形成大颗粒沉降到第二外壳210底部排出；煤气在进入第6-7级除碳净化器组250时同时具有除尘清除焦油功能。
47.七级串联煤气净化热回收包括一级净化器100、除硫净化器组240(4-5级的每一下锥体出口经管路集中接入一个废弃物缓冲容器中，再由缓冲容器经管道接入三相分离器中，以便对固态、液态、气态(泄露煤气)分离处理/燃烧，经三相分离后的固液物质被输送到预置地面大型缓冲防泄露池中，为地下高压灌注做准备。
48.最后串联的二级除碳净化器组250为二氧化碳捕捉回收装置起到二氧化碳吸收塔作用，碱性溶液首先进入第7级喷淋管220或并联同时泵入6-7级喷淋管220，6-7级的喷淋管220在喷射碱性二氧化碳吸收溶液的同时沉降碳酸化合物及吸附煤气粉尘和焦油，液态混合物自第二外壳210在下端沉降出进入一个液固两相分离器中，液态碳酸溶液经分离器进入co2气提塔配套的换热器。
49.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因
此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
50.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
51.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
52.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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。