含灰气体的分级净化设备及含灰气体的分级净化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种含灰气体的分级净化设备及含灰气体的分级净化方法。
【背景技术】
[0002]基于工业生产和环境保护的需要，含灰气体在进入后续工段或排入大气前，往往需进行净化处理，以满足工业生产和大气排放对气体中含灰量的要求。根据工艺性质和要求以及气体中灰颗粒的理化特点，实际工业过程已形成了不同的含灰气体净化工艺。
[0003]湿式洗涤除尘对大于I μπι的细灰有相对较高的脱除效率。当含灰气体中灰的比重不很高、细灰含量较多但小于I μ m的超细灰含量较低、灰颗粒具有一定的亲水性且除尘后对于气体中的含灰量的要求较低，可以选择湿式洗涤除尘装置，例如:对煤等固态含碳物质的热转化过程产生的气体，多选择所述的工艺。但是，当含灰气体中灰含量较高、小于I μ m的超细灰占比重大且细灰颗粒的疏水性较强时，上述工艺很难达到理想的净化效果，例如:采用高灰分煤通过粉煤加压气化生产洁净合成气，就不适用上述工艺。
[0004]现有技术中，对于气体中小于Iym超细颗粒的脱除，主要途径是在除尘设备前设置预处理设施，使其通过物理或化学作用长大成较大颗粒后加以脱除。但是该工艺的脱除效果不佳，含尘气体中小于I μ m超细颗粒的脱除效率不足60%，处理得到的清洁合成气中的细灰的含量为150mg/m3，大于要求的关于清洁合成气中细灰含量小于lmg/Nm3的标准，并且该方法容易引起湿式洗涤净化工艺的设备的堵塞现象，进一步影响了处理效果，从而严重影响工业生产。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于克服了现有技术中，对于灰气体中灰含量较高、小于I μ m的超细灰占比重大且细灰颗粒的疏水性较强的含灰气体的处理效率不高，处理后气体中的Iym以下超细灰的比例大，且容易引起净化工艺的设备的堵塞的缺陷，提供了一种含灰气体的分级净化设备及含灰气体的分级净化方法。本发明的含灰气体的分级净化方法大大提高了含尘气体中小于I μπι超细颗粒的脱除效率，脱除效率达95%以上，处理得到的清洁合成气中的细灰的含量为1.0mg/Nm3以下，同时不会引起泡沫洗涤器的堵塞，工艺简单方便，能够满足不同工业生产的需要。
[0006]本发明的目的之一在于，提供一种含灰气体的分级净化设备，所述的分级净化设备包括依次连接的一喷淋塔、一文氏管洗涤器、一分离器和一泡沫洗涤器。
[0007]本领域技术人员应理解:本发明中，所述的喷淋塔可以为单独的喷淋塔，也还可以为和上游工序的其他设备耦合的喷淋塔，所述的上游工序是指本领域含灰气体的净化工艺的常规的上游工序。
[0008]本发明中，所述的喷淋塔为本领域常规的喷淋塔。所述的喷淋塔较佳地包括一喷淋塔塔体、一喷淋层、一第一液体进口、一第一气体进口、一第一气体出口和一第一废水出口。较佳地，所述的喷淋层位于所述的喷淋塔塔体的上部，且与所述的第一液体进口相连通。较佳地，所述的第一气体进口和所述的第一液体进口均位于所述的喷淋塔塔体的侧边，所述的第一气体进口位于所述的第一液体进口的下方。较佳地，所述的第一气体出口位于所述的喷淋塔塔体的顶部。较佳地，所述的第一废水出口位于所述的喷淋塔塔体的底部。
[0009]本发明中，所述的文氏管洗涤器又称文丘里洗涤器。所述的文氏管洗涤器为本领域常规的文氏管洗涤器。
[0010]较佳地，所述的文氏管洗涤器包括一洗涤部、一合成气管、一个灰水管和一出气管。较佳地，所述的合成气管位于所述的洗涤部的一侧边；所述的出气管位于所述的洗涤部的另一侧边；所述的灰水管位于所述的洗涤部的顶部；所述的灰水管的喷水口和所述的合成气管相互连通，所述的合成气管内设置有一个套管，所述的灰水管的喷水口与所述的套管的进气口相对，所述的灰水管的近邻所述的喷水口处设置有一个旋流器；所述的套管沿着气流方向包括依次相连的一个渐缩部、一个喉颈部和一个渐扩部，所述的渐缩部的口径沿着气流方向逐渐减小，所述的喉颈部为中空圆柱形，所述的渐扩部的口径沿着气流方向逐渐增大。
[0011]其中，较佳地，所述的合成气管的直径为D，且所述的合成气管的直径D为300-800mm。所述的灰水管的喷水口距离所述的喉颈部的长度Hl较佳地为0.1D?0.2D，更佳地为0.15D。所述的喉颈部的长度H2较佳地为0.1D?0.2D，更佳地为0.15D。所述的旋流器距离所述的灰水管的喷水口的距离H3较佳地为0.1D?0.2D，更佳地为0.15D。所述的渐扩部的长度H4较佳地为0.5D?4.2D，更佳地为2.所述的喉颈部的直径Dl较佳地为0.2D?0.5D，更佳地为0.3D。
[0012]其中，所述的渐缩部的收缩角α较佳地为20° -60°，更佳地为37° ;所述的渐扩部的扩展角β较佳地为5° -30°，更佳地为10°。
[0013]本发明中，所述的分离器为本领域常规的分离器，较佳地为旋风分离器。所述的分离器较佳地包括一分离部、一第二气体进口、一第二气体出口和一第二废水出口。较佳地，所述的第二气体进口位于所述的分离部的侧边。较佳地，所述的第二气体出口位于所述的分离部的顶部。较佳地，所述的第二废水出口位于所述的分离部的底部。
[0014]本发明中，所述的泡沫洗涤器为本领域常规的泡沫洗涤器。较佳地，所述的泡沫洗涤器包括一洗涤塔、一第三气体进口、一第三气体出口、一第三液体进口、一第三废水出口和一储液槽。较佳地，所述的第三气体进口位于所述的洗涤塔的侧边。较佳地，所述的第三液体进口位于所述的洗涤塔的侧边。更佳地，所述的第三气体进口和所述的第三气体出口分别位于所述的洗涤塔的对立的两侧。较佳地，所述的第三气体出口位于所述的洗涤塔的顶部。较佳地，所述的储液槽位于所述的洗涤塔的底部。较佳地，所述的第三废水出口位于所述的洗涤塔的底部，且与所述的储液槽相连。
[0015]本发明中，所述的泡沫洗涤器较佳地为中国专利CN203128516U中要求保护的泡沫洗涤器。该专利中要求保护的泡沫洗涤器均适用于本发明。
[0016]作为本发明的一较佳的实例:所述的洗涤塔内自上而下依次层隔设有彼此相通的:一用于去除液滴夹带的除沫器，一用于实现气液接触进行精洗的第一段塔板层和一用于气液接触进行粗洗的喷淋层；所述的第三气体进口的垂直位置位于所述的喷淋层和所述的储液槽之间；所述的第三液体进口的垂直位置位于所述的除沫器和所述的第一塔板层之间。
[0017]作为本发明的一更佳的实例:所述的洗涤塔内自上而下依次层隔设有彼此相通的:一用于去除液滴夹带的除沫器，一用于实现气液接触进行精洗的第一段塔板层，一用于次精洗的第二段塔板层和一用于气液接触进行粗洗的喷淋层；所述的第三气体进口的垂直位置位于所述的喷淋层和所述的储液槽之间；所述的第三液体进口的垂直位置位于所述的除沫器和所述的第一塔板层之间；所述的第一段塔板层、第二段塔板层和喷淋层相通。
[0018]本发明中，所述的喷淋塔的第一气体出口与所述的文氏管洗涤器的合成气管的进口相连通，所述的文氏管洗涤器的出气管与所述的分离器的第二气体进口相连通，所述的分离器的第二气体出口与所述的泡沫洗涤器的第三气体进口相连通。
[0019]本领域技术人员均应理解:本发明中，各设备之间的连通一般均为通过管线连通。
[0020]所述的分级净化设备较佳地还包括一循环水泵。所述的循环水泵与所述的泡沫洗涤器的储液槽连接。
[0021]本发明的目的之二在于，提供一种含灰气体的分级净化方法，所述的方法使用如上所述的含灰气体的分级净化设备；所述的分级净化方法包括以下步骤:将待处理气体通入所述的喷淋塔中，洗涤后，在所述的喷淋塔的第一气体出口处得初处理气体，所述的初处理气体经过所述的文氏管洗涤器洗涤，再经过所述的分离器分离，得再处理气体，所述的再处理气体进入泡沫洗涤器洗涤，即可；
[0022]其中，所述的喷淋塔中的水的温度比所述的待处理气体的温度低10°C?200°C，所述的喷淋塔中的水的用量为:每立方米的待处理气体使用0.001?1L的水；所述的文氏管洗涤器中的水的温度比所述的初处理气体的温度低10°c?200°C，所述的文氏管洗涤器中的水的用量为:每立方米的初处理气体使用0.001?1L的水；所述的泡沫洗涤器中的水的温度比所述的再处理气体的温度低0°C?200°C。
[0023]本发明的含灰气体的分级净化方法，对于各个设备的参数进行了优选，该方法使用的设备与这些参数整体协同，实现了对含灰气体的净化的如上所述的好的效果。
[0024]喷淋塔是一种常见的湿式洗涤装置，一般而言，湿式洗涤装置的捕集机理主要是依靠液滴和尘粒之间的惯性碰撞及拦截作用，其主要用于脱除大于Iym的颗粒。而本发明，对喷淋塔的洗涤过程的各参数进行了优选和调整，在本发明限定的各参数条件下，喷淋塔中的洗涤过程不仅仅是湿式洗涤的过程，而是湿式洗涤和蒸汽相变冷凝洗涤同步进