一种内置旋风除尘器和颗粒可分选式颗粒床的粉煤热解除尘系统的制作方法

本实用新型属于煤炭分质梯级利用领域，具体涉及粉煤热解过程中的除尘系统，尤其是一种内置旋风除尘器和颗粒可分选式颗粒床的粉煤热解除尘系统。
背景技术：
：低阶煤分质梯级利用是我国十三五煤化工的重要领域，特别是针对我国大量的低阶粉煤，如何有效利用成为研究的重点。采取热解技术把低阶煤油气拿出来，剩下的半焦再去发电或作为气化原料，与煤气化技术对比，投资小，水耗低，是我国提倡的煤炭清洁高效利用的技术路径。但粉煤热解过程中，热解气携带大量的粉尘颗粒，粉煤热解过程中热解粉焦和热解油气的高温在线分离是该工艺遇到的主要技术难题之一。粉煤在中、低温热解过程中产生的含尘热解气体温度高、易相变。热解粉焦和热解油气高温在线分离效果不理想，最终导致煤焦油中的固含量偏高，油品质量较差，无法满足煤焦油进一步深加工的质量指标。同时，粉煤热解过程中含尘热解气高温气固在线分离对除尘设备的要求较苛刻，主要应满足以下条件：（1）耐高温（500～600℃）；（2）具有良好的保温效果和抗腐蚀性。如果保温效果不好或者温度发生变化，热解气中可冷凝气体会生成带粉尘的焦油，黏附在除尘设备上，在高温条件下加速设备老化甚至使其失去作用；（3）在除尘器中的停留时间要短，在最短的时间内除去热解气中夹带的粉尘，避免热解气在除尘设备中发生二次裂解等副反应，影响焦油品质；（4）高温条件下，滤材或设备寿命要长，易再生，过滤效率高。因此，粉煤热解过程中含尘热解气的除尘方法及关键设备的研发，已经成为煤炭中低温热解领域亟需解决的问题。技术实现要素：本实用新型针对现有技术的不足，设计并开发出一种内置旋风除尘器和颗粒可分选式颗粒床的粉煤热解除尘系统，该系统结合反应器本身的特点，利用热解半焦作为过滤料，并结合其他除尘设备，能够低成本、高效率的解决粉煤热解气的除尘难题，降低热解气含尘量，使热解气含尘低于50mg/Nm3，从而实现焦油中的含尘低，达到焦油后续处理要求。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：本实用新型提供了一种粉煤热解除尘系统。根据本实用新型的实施例，该系统包括：热解反应器、旋风除尘器和颗粒床，其特征在于：所述旋风除尘器和颗粒床内置于所述热解反应器中，所述颗粒床位于所述热解反应器下部且固定连接于所述热解反应器的侧壁上，并且布置在所述热解反应器的热解气出口的前端，其中：所述颗粒床包括集料器、进气端、出气端和下部出料口，其中，所述集料器倾斜设置在所述热解反应器内，所述集料器的上端与所述热解反应器的侧壁连接，所述集料器的下端与出气栅板连接，所述集料器位于所述颗粒床的上部，用于将半焦颗粒汇集流入颗粒床中，所述集料器的下部设有颗粒分选板，分选气源通过气体通道与所述颗粒分选板连接，所述进气端为进气栅板结构，所述进气栅板结构包括进气栅板和多个第一折流板，所述第一折流板的一端与所述进气栅板连接，另一端沿右下方方向延伸作为自由端，相邻的所述第一折流板自由端之间的间隔形成所述进气栅板的开口，使得在所述进气栅板的开口处形成的折流往右下方方向流动，所述出气端为出气栅板结构，所述出气栅板结构包括出气栅板和多个第二折流板，所述第二折流板的一端与所述出气栅板连接，另一端沿左下方方向延伸作为自由端，相邻的所述第二折流板自由端之间的间隔形成所述出气栅板的开口，使得在所述出气栅板的开口处形成的折流往右上方方向流动；所述旋风除尘器包括进气端、出气口和出料管，所述进气端用于通入所述热解反应器内产生的携带半焦颗粒的热解气，所述旋风除尘器的出气口通过连接通道与所述颗粒床的所述进气端连接，用于将经过所述旋风除尘器的热解气二次除尘，其中，所述连接通道内设有进气分布板。发明人发现，根据本实用新型实施例的粉煤热解除尘系统，采取热解过程中产生的热半焦作为颗粒床的过滤料进行除尘，除尘工艺简单、节能，并设计了栅板结构的进气端和出气端，控制进气、出气速度，除尘压降小，除尘效果好；而且，结合其他除尘设备，进行二次除尘，能够低成本、高效率的解决粉煤热解气的除尘难题，降低热解气含尘量，使热解气含尘低于50mg/Nm3，从而实现焦油中的含尘低，达到焦油后续处理要求。根据本实用新型的实施例，所述第一折流板与竖直线的夹角为15-60度，所述第二折流板与竖直线的夹角为15-60度。根据本实用新型的实施例，所述颗粒床为平板式结构，所述集料器为集料板。根据本实用新型的实施例，所述颗粒分选板上具有多个孔，所述分选气源提供的分选气通过颗粒分选板的所述孔，把所述集料器上的半焦中的细颗粒带走，粗颗粒进入所述颗粒床。根据本实用新型的实施例，所述颗粒床的所述下部出料口插入所述热解气反应器的出料系统的出料半焦中，并且，通过所述热解反应器出料量来控制所述颗粒床内半焦颗粒的移动速度；所述旋风除尘器的出料管插入到所述热解气反应器的出料系统的出料半焦中。根据本实用新型的实施例，所述进气分布板采用折板式分布结构，使热解气均匀的进入颗粒床。根据本实用新型的实施例，所述分选气的气速为0.5-3m/s，其中小于0.5mm的半焦颗粒被分离出去。根据本实用新型的实施例，热解气经过所述进气栅板结构和所述出气栅板结构的流速为0.05-0.5m/s，所述进气端和所述出气端的间距为50-300mm。根据本实用新型的实施例，所述热解反应器包括：进料口、热解气出口、出料口和蓄热式辐射管，所述进料口设置在所述热解反应器的顶壁上，所述热解气出口设置在所述热解室的侧壁上，所述蓄热式辐射管沿所述反应器的高度方向多层布置，每层具有多根沿水平方向布置的所述蓄热式辐射管。本实用新型的有益效果在于：1）采取热解过程中产生的热半焦作为颗粒床的过滤料进行除尘，除尘工艺简单、节能。2）设计了栅板结构的进气端和出气端，控制进气、出气速度，除尘压降小，除尘效果好。3）结合内置式旋风除尘器，进行二次除尘，能够低成本、高效率的解决粉煤热解气的除尘难题，降低热解气含尘量，使热解气含尘低于50mg/Nm3，从而实现焦油中的含尘低，达到焦油后续处理要求。4）在集料器上设置颗粒分选板，分选气经均布后通过颗粒分选板，把集料器中的热半焦中细颗粒带走，较粗的颗粒进入颗粒床，降低半焦中细颗粒对除尘效果的影响。附图说明图1为本实用新型粉煤热解除尘系统的整体结构图。图2为本实用新型旋风除尘器和颗粒床的结构示意图。其中，1、热解反应器；2、旋风除尘器；21、进气端；22、出气口；23、出料管；3、颗粒床；31、集料器；32、进气端；321、进气栅板；322、第一折流板；33、出气端；331、出气栅板；332、第二折流板；34、下部出料口；35、颗粒分选板；351、分选气通道；36、进气分布板；41、进料口；42、热解气出口；43、出料口；5、辐射管。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种内置旋风除尘器和颗粒可分选式颗粒床的粉煤热解除尘系统，图1为该粉煤热解除尘系统的整体结构图，如图1所示，包括热解反应器1、旋风除尘器2和颗粒床3，其中，所述旋风除尘器和颗粒床内置于所述热解反应器中，所述颗粒床位于所述热解反应器下部且固定连接于所述热解反应器的侧壁上，并且布置在所述热解反应器的热解气出口42的前端。根据本实用新型的具体实施例，该颗粒床外形、及其与所述热解反应器具体的“固定连接方式”不受特别限制，只要保证颗粒床能够稳定的连接在热解反应器内即可。优选的，所述颗粒床外形可以是箱体结构，该箱体结构的前后侧壁沿热解反应器的内腔延伸，所述前后侧壁的两端与分别与反应器的侧壁焊接固定。由此，本除尘系统利用热解反应器中内置式旋风除尘器和利用热解过程中产生的热半焦作为过滤料的颗粒床结合的方式，并利用分选气得到颗粒较大的半焦作为颗粒床床料，解决了粉煤热解过程中热解气除尘难的问题。根据本实用新型的具体实施例，图2为本实用新型旋风除尘器和颗粒床的结构示意图，如图2所示，所述颗粒床包括集料器31、进气端32、出气端33和下部出料口34，所述颗粒床的结构不受特别限制，只要能够固定连接在热解反应器内部的侧壁即可。根据一些具体的实施例，所述颗粒床可以为平板式结构。其中，所述集料器倾斜设置在所述热解反应器内，所述集料器的上端与所述热解反应器的侧壁连接，所述集料器的下端与出气栅板连接，所述集料器位于所述颗粒床的上部，用于将半焦颗粒汇集流入颗粒床中，所述集料器的结构不受特别限制，只要能够收集热解反应器产生的半焦颗粒即可。根据一些具体的实施例，所述集料器的材质可以为耐热金属材质，例如钢板、铁板等；所述集料器的形状可以为平板状或者圆盘状，优选的，为集料板。所述集料器的下部设有颗粒分选板35，分选气源（未示出）通过气体通道与所述颗粒分选板连接。所述进气端为进气栅板结构，所述进气栅板结构包括进气栅板321和多个第一折流板322，所述第一折流板的一端与所述进气栅板连接，另一端沿右下方方向延伸作为自由端，相邻的所述第一折流板自由端之间的间隔形成所述进气栅板的开口，使得在所述进气栅板的开口处形成的折流往右下方方向流动；所述出气端为出气栅板结构，所述出气栅板结构包括出气栅板331和多个第二折流板332，所述第二折流板的一端与所述出气栅板连接，另一端沿左下方方向延伸作为自由端，相邻的所述第二折流板自由端之间的间隔形成所述出气栅板的开口，使得在所述出气栅板的开口处形成的折流往右上方方向流动。该栅板结构的进气端和出气端，便于控制进气和出气速度，除尘压降小，除尘效果好。根据本实用新型的具体实施例，如图2所示，所述旋风除尘器包括进气端21、出气口22和出料管23，所述进气端用于通入所述热解反应器内产生的携带半焦颗粒的热解气，所述旋风除尘器的出气口通过连接通道与所述颗粒床的所述进气端32连接，用于将经过所述旋风除尘器的热解气二次除尘，其中，所述连接通道内设有进气分布板36，优选的，进气分布板采取折板式分布结构，使热解气较均匀的进入颗粒床入口。由此，热解过程中产生的高温热解气携带小颗粒的半焦一起进入内置旋风除尘器进行初除尘，经旋风除尘器后的热解气进入颗粒床进行二次除尘。发明人发现，根据本实用新型实施例的该粉煤热解除尘系统，采取热解过程中产生的热半焦作为颗粒床的过滤料进行除尘，除尘工艺简单、节能，并设计了栅板结构的进气端和出气端，控制进气、出气速度，除尘压降小，除尘效果好；而且，结合其他除尘设备，进行二次除尘，能够低成本、高效率的解决粉煤热解气的除尘难题，降低热解气含尘量，使热解气含尘低于50mg/Nm3，从而实现焦油中的含尘低，达到焦油后续处理要求。根据本实用新型的具体实施例，所述第一和第二折流板的材质、连接方式不受具体限制，只要能够使除尘后的热解气排出颗粒床即可，根据一些具体的实施例，所述折流板可以为耐高温的材质，优选为钢板；所述折流板与所述出气栅板可以采用固定连接的方式，优选为焊接。所述第一折流板与竖直线的夹角不受特别限制，优选为15-60度，所述第二折流板与竖直线的夹角不受特别限制，优选为15-60度。由此，栅板开口面积能够保证热解气经过栅板结构的流速为0.05-0.5m/s的速度，并且，进气端和出气端的间距优选为50-300mm，保障热解气除尘效果，同时热解反应器的炉膛压力不会太高。根据本实用新型的具体实施例，由于热解过程中半焦粒径分布较广，小颗粒半焦进入颗粒床后，既带来颗粒床压降大的问题，同时部分细颗粒可能被热解气又带出来，降低了除尘效果。为了解决该问题，如图2所示，本实用新型所述集料器的下部设有颗粒分选板35，分选气源（未示出）通过气体通道351与所述颗粒分选板连接。所述颗粒分选板上具有多个孔，所述分选气源提供的分选气通过颗粒分选板的所述孔，把所述集料器上的半焦中的细颗粒带走，粗颗粒进入所述颗粒床。由此，分选气经均布后通过颗粒分选板，把集料器中的热半焦中细颗粒带走。分选气气速不受特别限制，优选的，通过设置分选气气速为0.5-3m/s，将小于0.5mm的半焦颗粒都能被分离出去，提高除尘效果。根据本实用新型的具体实施例，为了不使经初步除尘的热解气与含尘热解气混合，要求热解气进入旋风分离后，各个除尘系统的料管都插入出料半焦中。如图1所示，所述颗粒床的所述下部出料口34插入所述热解气反应器的出料系统的出料半焦中，并且，通过所述热解反应器出料量来控制所述颗粒床内半焦颗粒的移动速度；所述旋风除尘器的出料管23插入到所述热解气反应器的出料系统的出料半焦中。由此，热解过程中产生的高温半焦通过集料器进入颗粒床中堆积起来，并通过热解反应器出料量控制颗粒床的移动速度，含尘热解气从颗粒床的进气端进入，通过折流和颗粒过滤后从颗粒床的出气端出来，实现了热解气的除尘。根据本实用新型的具体实施例，如图1所示，所述热解反应器还包括：进料口41、热解气出口42、出料口43和蓄热式辐射管5，所述进料口设置在所述热解反应器的顶壁上，所述热解气出口设置在所述热解室的侧壁上，所述蓄热式辐射管沿所述反应器的高度方向多层布置，每层具有多根沿水平方向布置的所述蓄热式辐射管。由此，原料从热解反应器的上部进料口进入，利用自重力下行，通过辐射管加热，发生热解反应，释放出热解气和半焦。在本实用新型的另一个方面，本实用新型提供了一种利用前面所述的粉煤热解除尘系统进行粉煤热解除尘的方法。根据本实用新型的实施例，该方法可以包括以下步骤：a.将粉煤通过热解反应器的进料口加入到所述热解反应器中，在所述热解反应器中完成热解过程。根据本实用新型的实施例，所述粉煤通过所述进料口进入到所述热解反应器中，经所述蓄热式辐射管加热后，被加热的粉煤在热解反应器中发生热解反应，生产热解气和半焦颗粒。b．热解产生的半焦，通过集料器，进入颗粒床，堆积成过滤料；所述颗粒床中的所述过滤料通过所述颗粒床下部出料口排出，并通过所述热解反应器的出料口排出。根据本实用新型的实施例，所述热解反应器产生的半焦颗粒经所述颗粒床的集料器收集，进入到所述颗粒床，并在所述颗粒床内进行堆积，用于对所述颗粒床内的热解气进行除尘过滤，其中，所述分选气源提供的分选气通过颗粒分选板的所述孔，把所述集料器上的半焦中的细颗粒带走，粗颗粒进入所述颗粒床。由此，分选气经均布后通过颗粒分选板，把集料器中的热半焦中细颗粒带走。所述颗粒床中的半焦颗粒沿着所述颗粒床逐渐下移，通过所述颗粒床的下部出料口进入所述热解反应器，然后通过所述热解反应器的出料口排出，并且可以通过所述热解反应器的出料量来控制所述颗粒床中半焦颗粒的移动速度。c．热解产生的热解气从进气端进入旋风除尘器中，对所述热解气进行初步除尘。根据本实用新型的实施例，所述旋风除尘器包括进气端21、出气口22和出料管23，所述进气端用于通入所述热解反应器内产生的携带半焦颗粒的热解气，所述旋风除尘器的出气口通过连接通道与所述颗粒床的所述进气端连接，用于将经过所述旋风除尘器的热解气二次除尘，其中，所述连接通道内设有进气分布板，优选的，进气分布板采取折板式分布结构，使热解气较均匀的进入颗粒床入口。由此，热解过程中产生的高温热解气携带小颗粒的半焦一起进入内置旋风除尘器进行初除尘。d.经初步除尘的热解气从进气端进入所述颗粒床，对所述热解气进行进一步除尘。根据本实用新型的实施例，所述颗粒床包括集料器31、进气端32、出气端33和下部出料口34，其中，所述集料器倾斜设置在所述热解反应器内，所述集料器的上端与所述热解反应器的侧壁连接，所述集料器的下端与出气栅板连接，所述集料器位于所述颗粒床的上部，用于将半焦颗粒汇集流入颗粒床中，所述集料器的下部设有颗粒分选板，分选气源通过气体通道与所述颗粒分选板连接。所述进气端为进气栅板结构，所述进气栅板结构包括进气栅板321和多个第一折流板322，所述第一折流板的一端与所述进气栅板连接，另一端沿右下方方向延伸作为自由端，相邻的所述第一折流板自由端之间的间隔形成所述进气栅板的开口，使得在所述进气栅板的开口处形成的折流往右下方方向流动；所述出气端为出气栅板结构，所述出气栅板结构包括出气栅板331和多个第二折流板332，所述第二折流板的一端与所述出气栅板连接，另一端沿左下方方向延伸作为自由端，相邻的所述第二折流板自由端之间的间隔形成所述出气栅板的开口，使得在所述出气栅板的开口处形成的折流往右上方方向流动。由此，初步除尘的热解气经旋风除尘器的出气口通过连接通道与输入到颗粒床的所述进气端，并在颗粒床内进行二次除尘，优选的，栅板开口面积能够保证热解气经过栅板结构的流速为0.05-0.5m/s的速度，以保障热解气除尘效果。e.经进一步除尘的热解气经所述热解反应器的热解气出口排出。利用热解反应系统对澳大利亚褐煤进行处理，增加了颗粒床除尘与只采取旋风除尘器的对比见表1。表1：澳大利亚褐煤热解处理除尘对比表序号热解气除尘方式除尘后含尘量1旋风除尘125mg/Nm32旋风+颗粒床除尘37mg/Nm3利用热解反应系统对印尼褐煤进行处理，增加了颗粒床除尘与只采取旋风除尘器的对比见表2。表2：印尼褐煤热解处理除尘对比表序号热解气除尘方式除尘后含尘量1旋风除尘132mg/Nm32旋风+颗粒床除尘34mg/Nm3在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。当前第1页1 2 3