专利名称：：煤气发生炉外排热脏煤气净化技术与设备系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种气体净化技术与设备系统，更具体地说，涉及煤气净化技术与设备系统，尤其适用于油田油改煤项目中。
背景技术：
：大气污染是我国目前最突出的环境问题之一，大气污染物有颗粒物和气态物两类，其中气态污染物占主要部分，在每年全世界排入大污染物中占75%以上。工业废气是大气污染物的重要来源，大量工业废气排入大气，必然使大气环境质量下降，给人体健康带来严重危害，给国民经济造成巨大损失。所谓煤气发生炉外排热脏煤气是指煤气发生炉每次起炉时，为防止因管路中含氧而引起爆炸，用热脏煤气将管道中空气排出而形成的煤气与空气混合物。因现在的环保要求越来越高，且热脏煤气中含有的一氧化碳通过呼吸道进入人体后，能使人的血细胞运氧量下降造成人体缺氧，严重能危及人的生命，并且其中少量的苯并芘类多环芳烃能使人体直接致癌，已经引起人类的高度重视，所以煤气发生炉外排热脏煤气的处理与净化势在必行。此外，随着国际油价的大幅度上涨，考虑到经济运行成本，由燃油转变成燃煤改革势在必行。如上文所述，煤气发生炉起炉时在达到稳定煤气前产生的外排煤气和排空通往燃气锅炉管道中的空气如果不处理将对附近的环境和人类的生活将造成极大的危害，因此必需处理和净化外排热脏煤气。目前国内外处理煤气的主要方法是先经过初冷器降低煤气温度，然后再经过脱硫塔、洗氨塔、洗苯塔等一系列过程后外排。此种方法不仅设备占地面积大，而且操作繁琐、费用高，净化率小只有60%80%，而且存在着洗涤后的溶液容易造成二次污染问题。
发明内容在煤气发生炉开始使用时，常常需要排空管内残余的煤气、空气混合物。但是由于所排放的气体会污染环境，以及带来其他上述问题，为此，本发明提供了一种设置在煤气发生炉排空管道后端、用在煤气发生炉开始排空阶段、用于针对外排热脏煤气进行净化的系统。其目的旨在降低排空热脏煤气对环境的污染程度，从而有效的使用煤气发生炉，特别是在当前由燃油转变成燃煤的趋势下，扩展了煤气的使用性能，保证其达到使用要求。为了实现上述目的，本发明一种煤气发生炉外排热脏煤气净化系统，包括串接的初冷器、电捕焦油器和催化焚烧炉。其中，煤气经过初冷器降温后进入电捕焦油器，经过电捕焦油器除焦油后进入催化焚烧炉，焚烧后的气体排放到空气中。由于热脏煤气中含有一定量的焦油(7%)，长期使用将会引起通风管路以及催化焚烧炉入口的堵塞，并有可能污染到催化焚烧炉内的催化床层，所以先通过电捕焦油器除去热脏煤气中的焦油，然后热脏煤气进入催化焚烧炉进行催化焚烧。本发明的煤气发生炉外排热脏煤气净化系统，其进一步改进在于，催化焚烧炉包括催化床层和位于气体入口和出口位置的换热器，待焚烧煤气通过换热器预热进入焚烧炉内，焚烧后的气体经换热器传热后排出焚烧炉。催化焚烧炉还包括输送燃料进入炉内的风机和管道。催化焚烧炉中的催化剂选用过渡金属氧化物。而电捕焦油器可选用蜂窝式电捕焦油器；其电晕丝采用O0.3X7X7的多股不锈钢绞线，绝缘箱内侧选用316L不锈钢材料。本发明的技术方案是针对煤气发生炉外排热脏煤气专门开发的。本发明解决了煤气发生炉在开始使用排空管道内残余煤气/空气混合物过程中外排煤气污染环境的问题。通过电捕焦油器与催化焚烧相结合的方法处理煤气发生炉外排热脏煤气的排放污染，达到净化目的。本发明的系统具有运行费用低、设备结构紧凑合理、自动化程度高、操作方便、安全可靠、维修方便的优点。图l是煤气净化技术与设备系统系统的流程示意图。具体实施方式参考图l所示本发明煤气净化系统的整体结构，其中包括串接的初冷器2、电捕焦油器3和催化焚烧炉7。电捕焦油器3可选用如下生产厂家和型号的电捕焦油器襄樊九鼎昊天环保设备有限公司生产的076-II型、襄樊净天环保设备有限公司生产的11-贝876-II型、襄阳新天静电设备厂生产的YLA-76型以及临昀环宇电子有限公司产的XDCJ-76型。优选方式下，选用蜂窝式电捕焦油器，这类电捕焦油器具有结构紧凑、无电场空穴、煤气处理量大、阻力小、沉淀极有效表面积大、除油效率高的优点。为保证气体在电捕焦油器内有足够的停留时间，设备直径设为3416mm，高为14464mm，扩大蜂窝截面积，这样与现有技术的设备相比可以保证煤气与沉淀极充分接触，提高焦油去除效率。而本发明的催化焚烧炉可选用江苏通用环保设备有限公司产的有机废气催化焚烧炉、宜兴智博环境设备有限公司产的工业废气催化焚烧炉、江苏景能环境工程有限公司产的工业有机废气焚烧炉以及张家港市三省净化设备有限公司产的有机废气焚烧炉；本发明优先选用专用煤气催化焚烧炉。上述系统的主要工作流程为，参考图1所示，通常，煤气发生炉排出的温度可达200摄氏度的煤气经过初冷器2降温后进入电捕焦油器3，经过电捕焦油器3去除焦油后煤气进入煤气催化焚烧炉7，焚烧后的气体通过风机ll排放到空气中(图中标号10表示净化气排空)。此外，对于蜂窝式电捕焦油器，由于传统的电捕焦油器内污垢多，电晕丝底部附着焦油渣，在液体表面张力的作用下，形成局部尖端，在尖端部分场强增大，引起频繁放电，造成放电击穿。因此为解决这个问题，优先方式下，电晕丝采用OO.3X7X7的多股不锈钢绞线。增加电晕丝表面积，提高捕集焦油的效率，同时在电晕丝底部增加不锈钢套管及控制钩，减少电晕丝挂焦油并延长其使用寿命。并把阴极线上下固定吊架改成上下带有吊钩和调节钩的可调吊架，上吊架由3个绝缘瓷瓶悬吊，下吊架重锤垂直下拉，阴极线可进行个别调整找正，保证整体电场电压升高。防止因无法进行单根阴极线调整，出现个别阴极线过早放电现象。在工艺上，蜂窝式电捕焦油器有如下改进，(1)将绝缘箱内侧改为不锈钢材料(316L)，采用提高液氨温度(一般上段液氨温度为4CTC，下段液氨温度为32。C)及氮气温度(一般为4(TC)，这样可以减少电加热的加热量，并保证绝缘箱温度在80-10(TC，这样可以有效防止绝缘箱内瓷缸被击裂导电。(2)电捕焦油器电源改为L-C恒流，与传统可控硅相比局部由电晕放电向火花击穿过渡是需要时间和功率的，对于可控硅，其一旦导通切出一块电压U以后，向放电区馈送的功率为IJ2/R。由电晕放电向火花击穿过渡时，放电区的电阻R随离子浓度的增加而减少，这就促使U2/R更大，放电更容易发展，R进一步降低，这相当于正反馈物理过程，很容易导致火花击穿。用恒流供电时，情况正好相反，这时向放电馈送的功率为1&。R减小，1&也减小抑制了放电的进一步发展，相当于负反馈物理过程，因此就会使火花击穿的临界电压明显提高。保证足够的电晕电流，实现电压自动跟踪。可控硅电源供电时制是电压而电流是随机量。在焦油浓度较大、集尘极积存的焦油较厚时，电晕电流往变得很小。而用恒流源供电时，控制量是电流，不论工况如何，电晕电流可根据需要确定。而电压是随机量，与前者正好形成对偶关系。故恒流供电可轻而易举地实现电压自动跟踪，而不需要任何反馈电路。提高捕焦效率，由于采用恒流供电技术，注入到电场的电功率增加，所以除焦效率得到提高。对于煤气催化焚烧炉，如图所示，包括催化床层6以及位于气体入口和出口位置的换热器5。催化焚烧炉在工艺上，由于从电捕焦油器中出来的热脏煤气温度较低，如果直接进行焚烧则系统须提供较大的热能，这样势必会消耗大量的燃料；又因为热脏煤气中的有害物质直接焚烧的温度较高，因此我们采用焚烧炉焚烧热预热低温热脏煤气与炉内加载催化层床来降低系统提供的热能，从而节约燃料并回收利用了焚烧热能。待焚烧的煤气通过换热器5预热后进入焚烧炉7内，焚烧后的气体流经换热器5传热后排出所述焚烧炉7。此外风机8通过管道输送燃料进入炉内(图中标号9表示燃料的管路)。煤气催化焚烧炉本体采用耐高温宇航材料，圆筒型结构，炉内外壳同样采用采用耐高温宇航材料，保温性能极好，热效极高，其特点为耐火度可达150(TC以上。炉内壁在高温燃烧下不易损坏，均匀布风强压涡流湍动，燃烧速率快，喷风结构坚固耐用。内设螺旋换热器充分预热煤气。设有防爆门，当系统内压过高或有故障时可紧急排放。焚烧过程采用催化焚烧，因为催化剂有提高反应速率；降低反应温度，见下表。减少反应器的体积。目前用于催化焚烧的催化剂除铂、钯类贵金属外，非金属催化剂的研制与应用也日益广泛。对于碳氢化合物和一氧化碳，催化剂的活性顺序Pb>Pt>Cr304>Pd0>Cr03>Mn203>Cu0>Ce02>Fe203>V205>Ni0>Mn203>Ti02.本发明优先采用过渡金属氧化物作为代替贵金属的产品，对甲烷等烃类和一氧化碳等物质具有较强的活性作用，同时这些材料较容易获得，因此降低了设备的成本。常见的过渡金属氧化物有MnOx、CoOx和CuOx等。如下表所示催化燃烧与直接燃烧的对比温度:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>在控制方式上，本发明所有净化过程均为全自动控制，采用PLC计算机可编程控器，通过气动组件系统实现工艺过程的全部自动化，整个系统运行过程中计算机实行适时记忆，如遇突然停电或下班停机时，计算机会记忆当时的工作状态，待来电或下次开机时，计算机会自动指令延续上次的状态运行下去，同时出现异常故障时计算机会指令自动停机并发出声光报警，因此，操作简单、安全、可靠，自动化水平较高，可实现无人操作。本发明的技术原理由于热脏煤气中含有一定量的焦油(7%)，长期使用将会引起通风管路以及催化焚烧炉入口的堵塞，并有可能污染到催化焚烧炉内的催化床层，所以先通过电捕焦油器除去热脏煤气中的焦油，然后热脏煤气进入催化焚烧炉进行催化焚烧。综上，本发明首先通过增大直流电捕焦油器接触面积、配备防腐焦油电晕线来提高其工作效率；其次在催化焚烧炉中加载蜂窝式过渡金属氧化物催化层床降低有害物质的燃点，并配有换热器用于预热从直流电捕焦油器出来的低温煤气。本系统采用PLC计算机可编程控制器进行控制，通过启动组件系统实现工艺过程的全部自动化，整个系统运行过程中计算机实行实时记忆，从而通过电捕焦油器与催化焚烧相结合的方法处理注气炉外排热脏煤气的排放污染问题，达到净化目的。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披露的技术范围内，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。权利要求1.一种煤气发生炉外排热脏煤气净化技术与设备系统，其特征在于，包括依次串接的初冷器(2)、电捕焦油器(3)和催化焚烧炉(7)；其中，煤气经过所述初冷器(2)降温后进入所述电捕焦油器(3)，经过所述电捕焦油器(3)除焦油后进入所述催化焚烧炉(7)，焚烧后的气体排放到空气中。全文摘要本发明公开了一种尤其适用于油田油改煤项目的煤气发生炉外排热脏煤气净化技术与设备系统，包括串接的初冷器(2)、电捕焦油器(3)和催化焚烧炉(7)；其中，煤气经过初冷器(2)降温后进入电捕焦油器(3)，经过电捕焦油器(3)除焦油后进入煤气催化焚烧炉(7)，焚烧后气体排放到空气中。本发明针对煤气发生炉外排热脏煤气专门研制，解决了煤气发生炉在开始使用排空管道内残余煤气/空气混合物过程中外排煤气污染环境的问题；通过电捕焦油器与催化焚烧相结合的方法处理煤气发生炉外排热脏煤气的排放污染，达到净化目的。本发明的系统具有运行费用低、设备结构紧凑合理、自动化程度高、操作方便、安全可靠、维修方便的优点。文档编号C10K1/00GK101157870SQ20071020261公开日2008年4月9日申请日期2007年11月21日优先权日2007年11月21日发明者张文刚,王连仲申请人:大连中山环保设备有限公司