一种粗煤气除尘和降温系统及方法与流程

本发明涉及煤气转化技术领域，具体涉及一种粗煤气除尘和降温系统及方法。

背景技术：

自上世纪末期气流床气化技术在我国开始使用，迄今为止已有二十几年的时间，有数百台气化炉在进行使用。这些气化炉由于结构设计不够合理，存在无法彻底将气体中的固体颗粒彻底洗涤干净和洗涤后的气体温度较高的缺点，此外，这些气化工艺中的热量回收基本都采用直接激冷的热量回收方式，气化炉激冷段激冷后的高温热水需要连续外排到后续处理单元进行热量回收，存在热量回收效率低和回收蒸汽品质差的缺点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种粗煤气除尘和降温系统及方法，用以解决现有粗煤气除尘和降温工艺中存在无法彻底将夹杂在气体中的固体颗粒彻底洗涤干净、洗涤后的气体温度较高、热量回收效率低和回收的蒸汽品质差问题。

为实现上述目的，本发明提供一种粗煤气除尘和降温系统，所述粗煤气除尘和降温系统包括气化炉、混合器、汽包、洗气塔和循环洗涤水泵，所述气化炉内部从上至下依次设置有相互连通的气化段和激冷段，所述气化段设置有进料口，所述气化段内设置有第一膜式水冷壁，所述第一膜式水冷壁设置有第一进水口和第一蒸汽出口，所述激冷段设置有第一循环洗涤水入口、第一出渣口和第一粗煤气出口，所述混合器设置有与所述第一粗煤气出口连通的第一粗煤气入口、第二粗煤气出口和第二循环洗涤水入口，所述汽包设置有与所述第一进水口连通的第一出水口、第二蒸汽出口以及与所述第一蒸汽出口连通的第一蒸汽入口，所述洗气塔设置有第三粗煤气出口、与所述第二粗煤气出口连通的第二粗煤气入口、洗涤水入口、黑水出口以及与所述循环洗涤水泵的输入口连通的第一循环洗涤水出口，所述循环洗涤水泵的输出口分别与所述第一循环洗涤水入口和第二循环洗涤水入口连通。

优选的，所述气化段与激冷段之间还设置有分别与气化段和激冷段连通的辐射废锅，所述辐射废锅设置有第二出渣口，所述辐射废锅内部设置有第二膜式水冷壁，所述第二膜式水冷壁设置有与所述第一出水口连通的第二进水口和与所述第一蒸汽入口连通的第三蒸汽出口。

优选的，所述第一出水口设置在汽包的底部。

优选的，所述混合器为文丘里洗涤器，所述第二粗煤气入口设置在所述洗气塔的中下部，所述第一循环洗涤水出口设置在所述洗气塔的下部，所述黑水出口设置在所述洗气塔的底部，所述洗涤水入口设置在所述洗气塔的中上部。

对应的，本发明的另一目的在于提供一种粗煤气除尘和降温方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，将煤浆和氧气通过进料口导入所述气化段内进行反应，得到粗煤气和固体颗粒；

步骤2，将粗煤气和固体颗粒通入所述激冷段，利用所述循环洗涤水泵泵入的洗涤水对粗煤气和固体颗粒进行洗涤，降低粗煤气的温度，除去部分固体颗粒；

步骤3，将在所述激冷段洗涤后的粗煤气通入所述混合器内，利用所述循环洗涤水泵泵入的洗涤水对粗煤气进行洗涤，除去粗煤气中夹杂的部分固体颗粒，降低粗煤气的温度；

步骤4，将在所述混合器洗涤后的粗煤气通入所述洗气塔内，利用洗涤水对粗煤气进行再次洗涤，除去粗煤气中夹杂的剩余固体颗粒，降低粗煤气的温度。

优选的，所述固体颗粒包括灰渣和未反应的煤灰。

优选的，在执行所述步骤2之前还执行以下步骤：步骤5，将所述气化段内的粗煤气和固体颗粒通入所述辐射废锅内，通过与所述第二膜式水冷壁内的循环水进行热交换对粗煤气进行降温。

优选的，在执行所述步骤5之后还执行以下步骤：将所述第一膜式水冷壁和第二膜式水冷壁内产生的水蒸气通入所述汽包中进行汽水分离，得到水蒸气和水，将分离出的水导入第一膜式水冷壁循环利用。

本发明具有如下优点：本发明的粗煤气除尘和降温系统具有可有效将气体中的固体颗粒洗涤干净、有效降低气体的温度、热量回收效率高和回收的蒸汽品质高的优点。

附图说明

图1为本发明实施例1中粗煤气除尘和降温系统的结构示意图。

图2为本发明实施例2中粗煤气除尘和降温系统的结构示意图。

图3为本发明粗煤气除尘和降温方法的流程图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

如图1所示，粗煤气除尘和降温系统包括气化炉1、混合器2、洗气塔3、循环洗涤水泵4和汽包5，气化炉1内部从上至下依次设置有相互连通的气化段11和激冷段13，气化段11和激冷段13的连接通道作为气化段11的粗煤气出口，同时也是激冷段13的粗煤气入口。气化段11顶部设置有进料口111，煤浆和氧气混合后通过进料口111进入气化段11发生燃烧反应，产生粗煤气、灰渣和未反应的煤灰，其中灰渣和未反应的煤灰统称为固体颗粒。为了对气化段11内热量进行回收，气化段11内设置有第一膜式水冷壁，第一膜式水冷壁设置有第一进水口113和第一蒸汽出口114。通过在气化段11内设置第一膜式水冷壁，提高了气化炉1对热量的回收效率。激冷段13设置有第一循环洗涤水入口131、第一粗煤气出口133和用来排放灰渣和未反应的煤灰的第一出渣口132，混合器2设置有与第一粗煤气出口133连通的第一粗煤气入口21、第二粗煤气出口22和第二循环洗涤水入口23，在本实施例中，混合器2为文丘里洗涤器。循环洗涤水泵4设置有输入口41和输出口42，输出口42分别与第一循环洗涤水入口131和第二循环洗涤水入口23连通。汽包5设置有与第一进水口113连通的第一出水口51、第二蒸汽出口52以及与第一蒸汽出口114连通的第一蒸汽入口53，其中，第一出水口51设置在汽包5的底部。汽包5为常见的汽水分离装置，第一膜式水冷壁中的液态水受热蒸发形成大量的水蒸气，水蒸气携带部分液态水通过第一蒸汽入口53进入汽包5，在汽包5内发生汽水分离，得到液态水和高品质的水蒸气，水蒸气通过第二蒸汽出口52排出进行后续利用，而分离出的液态水则依次通过第一出水口51和第一进水口113进入第一膜式水冷壁重复利用。既充分回收了气化段11内的热量，又产生了高品质的水蒸气，同时还使得液态水到循环利用，大大降低对水资源的消耗。洗气塔3的顶部设置有第三粗煤气出口31，洗气塔3的中下部设置有与第二粗煤气出口22连通的第二粗煤气入口32，洗气塔3的中上部设置有洗涤水入口35，洗气塔3的底部设置有黑水出口33，洗气塔3的下部设置有与输入口41连通的第一循环洗涤水出口34。粗煤气和固体颗粒在激冷段13内被循环洗涤水泵4泵入的洗涤水对其进行洗涤，降低了粗煤气的温度，除去了部分固体颗粒，而洗涤完毕的粗煤气中夹杂着固体颗粒依次通过第一粗煤气出口133和第一粗煤气入口21进入混合器2内，循环洗涤水泵4将洗气塔3内的洗涤水通过第二循环洗涤水入口23泵入的混合器2内对粗煤气进行再次洗涤，除去粗煤气中夹杂的部分固体颗粒，进一步降低了粗煤气的温度，从第二粗煤气出口22出来的粗煤气通过第二粗煤气入口32进入洗气塔3，进入洗气塔3内的粗煤气首先在洗气塔3的底部黑水中进行水浴，通过水与粗煤气接触，可有效洗去夹杂在粗煤气中的固体颗粒，同时水与粗煤气接触降低了粗煤气的温度，水浴过的粗煤气在洗气塔3内向上流动，当流动至洗气塔3中上部时，粗煤气与向下流动的洗涤水接触，利用洗涤水将粗煤气中剩余的固体颗粒彻底洗涤干净，同时再次对粗煤气进行了降温处理。粗煤气与夹带在粗煤气中的液态水从第三粗煤气出口31排出，进入下游工序进行处理，洗气塔3中生成的水和固体颗粒混合而成的黑水则可以通过洗气塔3底部的黑水出口33排出。

实施例2

如图2所示，本实施例以实施例1为基础，与实施例1不同之处在于，本实施例中的粗煤气除尘和降温系统增加了辐射废锅12。辐射废锅12用于对粗煤气在进入激冷段13之前进行降温，辐射废锅12设置在气化段11与激冷段13之间并且分别与气化段11和激冷段13连通，辐射废锅12设置有用来排放灰渣和未反应的煤灰的第二出渣口121，辐射废锅12内部设置有第二膜式水冷壁，第二膜式水冷壁设置有第二进水口122和第三蒸汽出口123，第二进水口122与第一出水口51连通，第三蒸汽出口123与第一蒸汽入口53连接，气化炉1内产生的粗煤气一般温度都在1600℃左右，进入辐射废锅12后，粗煤气与第二膜式水冷壁内的循环水进行热交换使得粗煤气的温度降至700℃左右。第二膜式水冷壁内的循环水由于受热产生大量的水蒸气，夹着这液态水的水蒸气依次通过第三蒸汽出口123和第一蒸汽入口53进入汽包5，在汽包5内发生汽水分离，得到液态水和高品质的水蒸气，既对辐射废锅12内的热量进行回收，又提高了汽包5水蒸气的产量。

工作原理：混合后煤浆和氧气通过进料口111进入气化段11发生燃烧反应，产生粗煤气和固体颗粒，粗煤气和固体颗粒从气化段11进入辐射废锅12，在辐射废锅12内粗煤气与第二膜式水冷壁内的循环水进行热交换使得粗煤气的温度降低。同时，第一膜式水冷壁与第二膜式水冷壁内的循环水由于受热产生大量的水蒸气，水蒸气与部分液态水通过第一蒸汽入口53进入汽包5，在汽包5内发生汽水分离，得到液态水和水蒸气，水蒸气通过第二蒸汽出口52排出进行后续利用，分离出的液态水则被导入第一膜式水冷壁和第二膜式水冷壁内重复利用，从辐射废锅12出来的粗煤气和固体颗粒在激冷段13内被循环洗涤水泵4泵入的洗涤水对其进行洗涤，降低粗煤气的温度，除去了部分固体颗粒，洗涤完毕的粗煤气中夹杂着固体颗粒进入混合器2内，循环洗涤水泵4将洗气塔3内的洗涤水泵入到混合器2内对粗煤气进行再次洗涤，除去粗煤气中夹杂的部分固体颗粒，降低粗煤气的温度，最后粗煤气进入洗气塔3，进入洗气塔3内的粗煤气首先在洗气塔3的底部进行水浴，通过水与粗煤气进行接触，可有效洗去夹杂在粗煤气中的固体颗粒，同时水与粗煤气接触降低了粗煤气的温度，水浴过的粗煤气在洗气塔3内向上流动，当流动至洗气塔3中上部时，粗煤气与向下流动的洗涤水接触，利用洗涤水将粗煤气中剩余的固体颗粒彻底洗涤干净，同时再次对粗煤气进行了降温处理。粗煤气与夹带在粗煤气中的液态水从第三粗煤气出口31排出，进入下游工序进行处理，洗气塔3中生成的水和固体颗粒混合而成的黑水则可以通过洗气塔3底部的黑水出口33排出，本实施例中，由于循环洗涤水泵4将洗气塔3内的洗涤水泵入到混合器2和激冷段13循环利用，因而减少了黑水处理单元的黑水处理量，减少了系统循环水量的消耗，使得系统更加节能环保。

图3示出了根据图1所示的粗煤气除尘和降温系统的粗煤气除尘和降温方法的流程图，包括以下步骤：

步骤1，将煤浆和氧气通过进料口111导入气化段11内进行反应，得到粗煤气和固体颗粒。

将混合后的煤浆和氧气通过进料口111导入气化段11内进行燃烧反应，得到粗煤气和固体颗粒，在本实施例中，固体颗粒包括灰渣和未反应的煤灰，粗煤气和固体颗粒从气化段11与激冷段13之间的通道进入激冷段13，同时第一膜式水冷壁中产生的水蒸气与部分液态水通过第一蒸汽入口53通入汽包5，在汽包5内发生汽水分离，得到液态水和高品质的水蒸气，水蒸气通过第二蒸汽出口52排出进行后续利用，分离出的液态水则通过第一出水口51和第一进水口113导入第一膜式水冷壁重复利用。

步骤2，将粗煤气和固体颗粒通入激冷段13，利用循环洗涤水泵4泵入的洗涤水对粗煤气和固体颗粒进行洗涤，降低粗煤气的温度，除去部分固体颗粒。

粗煤气和固体颗粒进入激冷段13后，循环洗涤水泵4向激冷段13内泵入从第一循环洗涤水出口34输出的洗涤水，对粗煤气和固体进行洗涤，降低了粗煤气的温度，除去了部分固体颗粒，洗涤完毕后，粗煤气中夹杂着固体颗粒进入混合器2内。

步骤3，将在激冷段13洗涤后的粗煤气通入混合器2内，利用循环洗涤水泵4泵入的洗涤水对粗煤气进行洗涤，除去粗煤气中夹杂的部分固体颗粒，降低粗煤气的温度。

粗煤气进入混合器2后，循环洗涤水泵4向混合器2内泵入从第一循环洗涤水出口34输出的洗涤水，对粗煤气进行洗涤，降低粗煤气的温度，除去粗煤气中夹杂的部分固体颗粒。

步骤4，将在混合器2洗涤后的粗煤气通入洗气塔3内，利用洗涤水对粗煤气进行再次洗涤，除去粗煤气中夹杂的剩余固体颗粒，降低粗煤气的温度。

进入洗气塔3内的粗煤气首先在洗气塔3底部的黑水中进行水浴，通过水与粗煤气进行接触，可有效洗去夹杂在粗煤气中的固体颗粒，同时水与粗煤气接触降低了粗煤气的温度，水浴过的粗煤气在洗气塔3内向上流动，当流动至洗气塔3中上部时，粗煤气与向下流动的洗涤水接触，利用洗涤水将粗煤气中剩余的固体颗粒彻底洗涤干净，同时再次对粗煤气进行了降温处理。粗煤气与夹带在粗煤气中的液态水从第三粗煤气出口31排出，进入下游工序进行处理，洗气塔3中生成的水和固体颗粒混合而成的黑水则可以通过洗气塔3底部的黑水出口33排出。

进一步的，为了对进入激冷段13之前的粗煤气降温，提高热量回收效率，还应执行以下步骤：步骤5，将气化段11内的粗煤气和固体颗粒通入辐射废锅12内，通过与第二膜式水冷壁内的循环水进行热交换对粗煤气进行降温。

在粗煤气从气化段11出来之后进入激冷段13之前，粗煤气还应进入辐射废锅12内，在辐射废锅12内粗煤气与第二膜式水冷壁内的循环水进行热交换使得粗煤气的温度降低，而第二膜式水冷壁内的循环水由于受热产生大量的水蒸气。为了能将第二膜式水冷壁产生的水蒸气进行回收，在执行步骤5之后还执行以下步骤：将所述第一膜式水冷壁和第二膜式水冷壁内产生的水蒸气通入所述汽包中进行汽水分离，得到水蒸气和水，将分离出的水导入第一膜式水冷壁循环利用。

将第一膜式水冷壁和第二膜式水冷壁中产生的水蒸气与部分液态水通过第一蒸汽入口53通入汽包5，在汽包5内发生汽水分离，得到液态水和高品质的水蒸气，水蒸气通过第二蒸汽出口52排出进行后续利用，分离出的液态水则从第一出水口51出来后分别通过第一进水口113和第二进水口122导入第一膜式水冷壁和第二膜式水冷壁重复利用。既充分回收了辐射废锅12内的热量，又产生了高品质的水蒸气，同时还使得液态水得到循环利用，大大降低对水资源的消耗。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。