一种热解荒煤气粘结除尘方法及移动床过滤除尘器与流程

本发明属于煤热解技术领域，具体涉及一种热解荒煤气粘结除尘方法及移动床过滤除尘器。

背景技术：

煤热解是煤炭分级分质利用的龙头，无论何种热解方法，热解产生的荒煤气除尘是热解的关键，热解荒煤气里含有大量焦油气，降温焦油会凝析，所以一般采用高温在线除尘，热解除尘分为粗除尘和精除尘，粗除尘的主要是旋风除尘器，旋风切割粒径的局限无法除去3um以下的粉尘，致使焦油产品粉尘含量无法控制在5％以内，后续的加工成本急剧上升，甚至无法满足深加工的要求，为保证系统能够稳定运行，需要高温下更精细的除尘方式。

荒煤气精除尘可选的方式主要有颗粒层除尘、金属管过滤除尘、电除尘等。但是由于荒煤气中的焦油气很不稳定，不断发生缩聚和裂解反应，电除尘和膜管过滤易积碳无法稳定长周期运行；而颗粒除尘在足够低的气速条件下可以达到工艺要求，其去除机理是通过碰撞减速拦截除尘，要求气速不高于0.2米/秒，太低的气速会造成设备特别庞大，设备庞大，在工业上几乎无法实施，加之滤料温度和气体温度需保持一致，防止焦油析出，滤料需吹灰，或烧焦再生，再生烧焦系统复杂，投资运行成本高。

技术实现要素：

为了解决现有技术荒煤气精除尘技术所存在的不足，本发明提供了一种荒煤气热解粘结除尘方法，其利用低温颗粒原煤，将荒煤气冷却，同时让荒煤气中的部分高沸点的煤焦油析出并附着在煤粒上，利用焦油的粘接性将碰撞的粉尘捕获除尘，实现除尘和焦油轻质化目的。

同时，本发明提供了一种能够实现上述荒煤气热解粘结除尘方法的移动床过滤除尘器，其结构设计简单巧妙，运行稳定且能耗低。

本发明所采用的技术方案是：

一种热解荒煤气粘结除尘方法，该方法是将低温原料粒煤与高温荒煤气逆向换热，荒煤气冷却，析出部分高沸点的煤焦油并附着在粒煤上，使粒煤外表面具有粘性可通过碰撞粘结吸附捕获荒煤气中的粉尘，使荒煤气除尘后排出，而粉尘和煤焦油粘附在粒煤表面经进一步热解固化形成半焦，同时，煤焦油发生二次热解，其中重质组分裂解为轻质组分，使焦油轻质化，而粉尘固化在半焦上，达到荒煤气除尘与煤焦油轻质化同时进行的目的。

进一步限定，所述方法具体为：

(1)将原料煤筛选出大于3mm小于80mm的粒煤，进入移动床过滤除尘器缓慢向下移动，移动速度不大于1.5m/h，与逆流向上的高温荒煤气换热，荒煤气的气速不大于1m/h，使480-800℃的高温荒煤气降至150-280℃冷却，析出部分高沸点的煤焦油并附着在粒煤上，使粒煤的外表面具有粘性；

(2)荒煤气中的粉尘通过碰撞、粘结，被吸附在粒煤外表面，使荒煤气实现精除尘，粉尘和煤焦油附着在粒煤表面进入热解反应器中进一步热解固化形成半焦，同时，煤焦油发生二次热解，其中重质组分裂解为轻质组分，使焦油轻质化，而粉尘固化在半焦上，达到荒煤气除尘与煤焦油轻质化同时进行的目的。

进一步限定，所述步骤(2)具体为：

(2.1)荒煤气经气体分布器3使其在移动床过滤除尘器中均匀分散，分散过程中气流扰动对粒煤进行松散，使荒煤气中的粉尘通过碰撞、粘结，被吸附在粒煤外表面，使荒煤气实现精除尘；

(2.2)荒煤气中析出的煤焦油和粉尘附着在粒煤表面，进入热解反应器中进一步热解固化形成半焦，热解温度为550～850℃，同时，煤焦油发生二次热解，其中重质组分裂解为轻质组分，使焦油轻质化，而粉尘固化在半焦上，达到荒煤气除尘与煤焦油轻质化同时进行的目的。

进一步限定，所述步骤(2.1)具体为：

荒煤气经气体分布器3使其在移动床过滤除尘器中均匀分散，分散过程中气流扰动对粒煤进行松散，同时对气体分布器3周围加热，防止析出的煤焦油积碳，而荒煤气中的粉尘通过碰撞、粘结，被吸附在粒煤外表面，使荒煤气实现精除尘。

一种上述的热解荒煤气粘结除尘方法用移动床过滤除尘器，其包括粒煤仓1、移动床过滤仓2、伴热管组以及气体分布器3；其中，

粒煤仓1，其出料口与移动床过滤仓2的入料口a连通；

伴热管组，设置在移动床过滤仓2的侧壁上，对移动床过滤仓2仓壁伴热保温，减少热损，保证侧壁温度，防止焦油在仓壁冷凝析出。气体分布器3，设置在移动床过滤仓2的下部，对进入移动床过滤仓2内的气体引流分散，使其在移动床过滤仓2内分布均匀。

进一步限定，上述气体分布器3为双层夹套结构，其内部设置有可充装热蒸汽的空腔通道5，可在空腔通道5中充装热蒸汽有效防止焦油积碳。

进一步限定，上述气体分布器3包括进气管33、单层盘管31以及设置在盘管31内与盘管31连通的分布支管32，进气管33两端设置在移动床过滤仓2的侧壁上且贯穿与单层盘管31内部。

进一步限定，上述气体分布器3包括进气管33、分布支管32以及同心设置的多层盘管31，相邻盘管31之间通过分布支管32连通，进气管33两端设置在移动床过滤仓2的侧壁上且贯穿与盘管31内部并与多层盘管31连通。

进一步限定，上述盘管31是截面为倒v型的空心管结构，一方面利用盘管31的倒v型顶部对上升的荒煤气进行局部聚集，增加气压，提高其流动速度；另一方面，利用倒v型顶部对热解的半焦进行疏散，防止其结板或焦油积碳。

进一步限定，上述盘管31的顶部夹角为30～70°。

本发明的荒煤气热解粘结除尘方法主要是利用了利用原料粒煤与荒煤气逆向换热析出的少部分具有的粘结性高温焦油捕获粉尘，粉尘和析出的高温煤焦油粘结在颗粒煤表面在下一步的热解过程中固化。与现有技术相比，其主要具有以下有益效果：

(1)本发明利用荒煤气中的热能使粒煤加热，同时利用低温粒煤对高温荒煤气降温，析出荒煤气中的高沸点煤焦油成分附着在粒煤上，捕获荒煤气中的粉尘，之后粒煤进入热解反应器中进一步热解固化形成半焦，将粒煤热解与荒煤气除尘耦合，使热能充分利用，降低能耗。

(2)本发明的荒煤气析出的高沸点煤焦油成分在煤热解过程中发生二次热解，重质组分裂解为轻组分，从而达到降低焦油的密度，使焦油轻质化，即除尘、煤热解以及焦油轻质化一体化完成。

(3)本发明利用荒煤气中析出的高沸点、高粘附性的煤焦油捕获荒煤气中的粉尘，除尘效率高而且滤料无需再生循环，工艺简单。

(4)本发明的移动床过滤除尘器设备体积小，结构简洁，运行稳定，而且能耗低，除尘效果高，具有很好的推广应用前景。

附图说明

图1为移动床过滤除尘器的结构示意图。

图2为图1中a-a剖视面的进气分布器3结构示意图。

图3为进气分布器3的盘管31截面图。

图中，1-粒煤仓，2-移动床过滤仓，3-气体分布器，31-盘管，32-分布支管，33-进气管，4-上伴热管，5-空腔通道，6-下伴热管，a-入料口，d-排料口，b-干净荒煤气出口，c1，c2-高温荒煤气入口，e1，e2-蒸汽入口，f1，f2-蒸汽出口。

具体实施方式

现结合附图和实施例对本发明的技术方案进行进一步说明，而且本发明不仅限于下述的实施情形。

实施例1

本实施例的移动床过滤除尘器包括粒煤仓1、移动床过滤仓2、伴热管组以及气体分布器3；

其中，粒煤仓1是用于缓存粒煤，其底部呈漏斗状，方便粒煤下移排料，在粒煤仓1的底部开有出料口，出料口下端与移动床过滤仓2的入料口a连通。

本实施例的移动床过滤仓2在顶部开设有入料口a和干净荒煤气出口b、底部开设有出料口，该移动床过滤仓2的底部也设计为漏斗形，使粒煤缓慢自上而下经吸附焦油、热解为半焦后与粘结的粉尘固化后从排料口d排出。在移动床过滤仓2的下部侧壁上开设有气体分布器3安装口，通过气体分布器3向移动床过滤仓2内通入高温荒煤气并对荒煤气分散、引流，使其在移动床过滤仓2内分布均匀，并自下而上移动与自上而下逆向流动的粒煤形成逆流换热。

参见图2、3，本实施例的气体分布器3为单层夹套结构，其夹套内部是可充装热蒸汽的空腔通道5，具体包括进气管33、分布支管32和同心设置的两层盘管31，内外两层盘管31之间通过分布支管32连通，内外两层盘管31之间的水平间隔为400mm，还可以在250～550mm范围内调整。分布支管32为两端开口的套管结构，分别与内外层盘管31连通。进气管33为套管结构，其高温荒煤气入口(c1，c2)端穿过移动床过滤仓2的气体分布器3安装口延伸至移动床过滤仓2的外部，与上一工序的设备连通，另一端延伸至内层盘管31内，将高温荒煤气输送至移动床过滤仓2内，再通过内外层盘管31改变其流动方向和流动速度，使其经气体分布器3后在移动床过滤仓2内分布均匀，即该进气管33贯穿移动床过滤仓2的相对两侧壁，其上一端开设有与夹套空腔连通的热蒸汽入口e2，另一端热蒸汽出口f2，使热蒸汽从一侧进入后经分布支管32和内、外盘管31扩散后从另一侧出来，保证气体分布器3的温度恒定，防止焦油在气体分布器3附近积碳。本实施例的盘管31是截面为倒v型的空心管结构，即其是下部敞口、顶部为倒v形的引流槽结构，且其为空腔结构，其顶部夹角为60°，斜边与水平方向的夹角也均为60°，使进入气体分布器3的高温荒煤气经分布支管32、内、外盘管31的下敞口引流槽的引流、聚集、分散后均匀分布。

为了保证移动床过滤仓2内粒煤的温度并保持移动床过滤仓2内温度，在移动床过滤仓2的外壁上设置有伴热管组，伴热管组在在移动床过滤仓2的外壁上自下而上均匀环形缠绕，伴热管组包括位于气体分布器3上方的上伴热管4和位于气体分布器3下方的下伴热管6，上伴热管4和下伴热管6连通，蒸汽入口e1设置在移动床过滤仓2的底部外壁的下伴热管6下端，蒸汽出口f1设置在移动床过滤仓2的上部侧壁外的上伴热管4的上端，使热蒸汽下进上出。

用上述移动床过滤除尘器可以实现本发明的荒煤气粘结除尘方法，该方法具体由以下步骤实现：

(1)将原料煤筛选出大于3mm小于80mm的粒煤经粒煤仓1，进入移动床过滤仓2缓慢向下移动，移动速度不大于1.5m/h，与逆流向上的高温荒煤气换热，荒煤气的气速不大于1m/h，使480-800℃的高温荒煤气降至150-280℃冷却，析出部分高沸点的煤焦油并附着在粒煤上，使粒煤的外表面具有粘性；

(2)荒煤气中的粉尘通过碰撞、粘结，被吸附在粒煤外表面，使荒煤气实现精除尘，粉尘和煤焦油附着在粒煤表面进入热解反应器中进一步热解固化形成半焦，同时，煤焦油发生二次热解，其中重质组分裂解为轻质组分，使焦油轻质化，而粉尘固化在半焦上，达到荒煤气除尘与煤焦油轻质化同时进行的目的。

具体为：

(2.1)荒煤气经气体分布器3的盘管31、分布支管32的引流、聚集，改变流速和流动方向，使其在移动床过滤仓2中均匀分散，分散过程中气流扰动对粒煤进行松散，同时通过伴热管组对气体分布器3周围加热，防止析出的煤焦油积碳，而荒煤气中的粉尘通过碰撞、粘结，被吸附在粒煤外表面，使荒煤气实现精除尘。

(2.2)荒煤气中析出的煤焦油和粉尘附着在粒煤表面，进入热解反应器中进一步热解固化形成半焦，热解温度为550～850℃，同时，煤焦油发生二次热解，其中重质组分裂解为轻质组分，使焦油轻质化，而粉尘固化在半焦上，达到荒煤气除尘与煤焦油轻质化同时进行的目的。

实施例2

与实施例1的不同之处在于：本实施例的气体分布器3为双层设置，其上下层间间隔为500mm，还可以在350-600mm范围内根据实际运行需要进行调整。在气体分布器3的内部设置有可充装热蒸汽或热水的空腔通道5，具体包括进气管33、分布支管32和同心设置的两层盘管31，内外两层盘管31之间通过分布支管32连通，内外两层盘管31之间的水平间隔为250mm，分布支管32为两端开口的套管结构，分别与内外层盘管31连通。进气管33为套管结构，其高温荒煤气入口(c1，c2)端穿过移动床过滤仓2的气体分布器3安装口延伸至移动床过滤仓2的外部，与上一工序的设备连通，另一端延伸至内层盘管31内，将高温荒煤气输送至移动床过滤仓2内，再通过内外层盘管31改变其流动方向和流动速度，使其经气体分布器3后在移动床过滤仓2内分布均匀，即该进气管33贯穿移动床过滤仓2的相对两侧壁，其上一端开设有与夹套空腔连通的热蒸汽入口e2，另一端热蒸汽出口f2，使热蒸汽从一侧进入后经分布支管32和内、外盘管31扩散后从另一侧出来，保证气体分布器3的温度恒定，防止焦油在气体分布器3附近积碳。本实施例的盘管31是截面为倒v型的空心管结构，即其是下部敞口、顶部为倒v形的引流槽结构，且其为空腔结构，其顶部夹角为70°，斜边与水平方向的夹角也均为55°，使进入气体分布器3的高温荒煤气经分布支管32、内、外盘管31的下敞口引流槽的引流、聚集、分散后均匀分布。

为了保证移动床过滤仓2内粒煤的温度并保持移动床过滤仓2内温度，在移动床过滤仓2的外壁上设置有伴热管组，伴热管组在在移动床过滤仓2的外壁上自下而上均匀环形缠绕，伴热管组包括位于气体分布器3上方的上伴热管4和位于气体分布器3下方的下伴热管6，上伴热管4和下伴热管6连通，蒸汽入口e1设置在移动床过滤仓2的底部外壁的下伴热管6下端，蒸汽出口f1设置在移动床过滤仓2的上部侧壁外的上伴热管4的上端，使热蒸汽下进上出。

其他部件与实施例1相同。

用上述移动床过滤除尘器可以实现本发明的荒煤气热解粘结除尘方法，该方法具体由以下步骤实现：

(1)将原料煤筛选出大于3mm小于80mm的粒煤经粒煤仓1，进入移动床过滤仓2缓慢向下移动，移动速度不大于1.5m/h，与逆流向上的高温荒煤气换热，荒煤气的气速不大于1m/h，使480-800℃的高温荒煤气降至150-280℃冷却，析出部分高沸点的煤焦油并附着在粒煤上，使粒煤的外表面具有粘性；

(2)荒煤气中的粉尘通过碰撞、粘结，被吸附在粒煤外表面，使荒煤气实现精除尘，粉尘和煤焦油附着在粒煤表面进入热解反应器中进一步热解固化形成半焦，同时，煤焦油发生二次热解，其中重质组分裂解为轻质组分，使焦油轻质化，而粉尘固化在半焦上，达到荒煤气除尘与煤焦油轻质化同时进行的目的。

具体为：

(2.1)荒煤气经上下双层设置的气体分布器3的分布支管32和内、外层盘管31的引流、聚集，改变流速和流动方向，使其在移动床过滤仓2中均匀分散，分散过程中气流扰动对粒煤进行松散，同时通过伴热管组对气体分布器3周围加热，防止析出的煤焦油积碳，而荒煤气中的粉尘通过碰撞、粘结，被吸附在粒煤外表面，使荒煤气实现精除尘。

(2.2)(2.2)荒煤气中析出的煤焦油和粉尘附着在粒煤表面，进入热解反应器中进一步热解固化形成半焦，热解温度为550～850℃，同时，煤焦油发生二次热解，其中重质组分裂解为轻质组分，使焦油轻质化，而粉尘固化在半焦上，达到荒煤气除尘与煤焦油轻质化同时进行的目的。。

实施例3

与实施例1的不同之处在于：本实施例的气体分布器3为双层设置，其上下层间间隔为600mm，还可以在350-600mm范围内根据实际运行需要进行调整。在气体分布器3的内部设置有可充装热蒸汽或的空腔通道5，具体包括进气管33、分布支管32和同心设置的两层盘管31，内外两层盘管31之间通过分布支管32连通，内外两层盘管31之间的水平间隔为550mm，分布支管32为两端开口的套管结构，分别与内外层盘管31连通。进气管33为套管结构，其高温荒煤气入口(c1，c2)端穿过移动床过滤仓2的气体分布器3安装口延伸至移动床过滤仓2的外部，与上一工序的设备连通，另一端延伸至内层盘管31内，将高温荒煤气输送至移动床过滤仓2内，再通过内外层盘管31改变其流动方向和流动速度，使其经气体分布器3后在移动床过滤仓2内分布均匀，即该进气管33贯穿移动床过滤仓2的相对两侧壁，其一端开设有与夹套空腔连通的热蒸汽入口e2，另一端热蒸汽出口f2，使热蒸汽从一侧进入后经分布支管32和内、外盘管31扩散后从另一侧出来，保证气体分布器3的温度恒定，防止焦油在气体分布器3附近积碳。本实施例的盘管31是截面为倒v型的空心管结构，即其是下部敞口、顶部为倒v形的引流槽结构，且其为空腔结构，其顶部夹角为30°，斜边与水平方向的夹角也均为75°，使进入气体分布器3的高温荒煤气经分布支管32、内、外盘管31的下敞口引流槽的引流、聚集、分散后均匀分布。

为了保证移动床过滤仓2内粒煤的温度并保持移动床过滤仓2内温度，在移动床过滤仓2的外壁上设置有伴热管组，伴热管组在在移动床过滤仓2的外壁上自下而上均匀环形缠绕，伴热管组包括位于气体分布器3上方的上伴热管4和位于气体分布器3下方的下伴热管6，上伴热管4和下伴热管6连通，蒸汽入口e1设置在移动床过滤仓2的底部外壁的下伴热管6下端，蒸汽出口f1设置在移动床过滤仓2的上部侧壁外的上伴热管4的上端，使热蒸汽下进上出。

其他部件及其连接关系与实施例1相同。

用上述移动床过滤除尘器实现荒煤气热解粘结除尘方法的具体步骤与实施例1相同。

实施例4

与实施例1的不同之处在于：本实施例的气体分布器3为单层夹套结构，其内部设置有可充装热蒸汽或热水的空腔通道5，具体包括进气管33、单层盘管31以及设置在盘管31内与盘管31连通的分布支管32，分布支管32为两端开口的套管结构，分别与内外层盘管31连通。进气管33为套管结构，其高温荒煤气入口c1，c2端穿过移动床过滤仓2的气体分布器3安装口延伸至移动床过滤仓2的外部，与上一工序的设备连通，另一端延伸至盘管31，将高温荒煤气输送至移动床过滤仓2内，再通过盘管31和分布支管32改变其流动方向和流动速度，使其经气体分布器3后在移动床过滤仓2内分布均匀，即该进气管33贯穿移动床过滤仓2的相对两侧壁，其一端开设有与夹套空腔连通的热蒸汽入口e2，另一端热蒸汽出口f2，使热蒸汽从一侧进入后经分布支管32和盘管31扩散后从另一侧出来，保证气体分布器3的温度恒定，防止焦油在气体分布器3附近积碳。本实施例的盘管31是截面为倒v型的空心管结构，即其是下部敞口、顶部为倒v形的引流槽结构，且其为空腔结构，其顶部夹角为50°，斜边与水平方向的夹角也均为65°，使进入气体分布器3的高温荒煤气经分布支管32、盘管31的下敞口引流槽的引流、聚集、分散后均匀分布。

为了保证移动床过滤仓2内粒煤的温度并保持移动床过滤仓2内温度，在移动床过滤仓2的外壁上设置有伴热管组，伴热管组在在移动床过滤仓2的外壁上自下而上均匀环形缠绕，伴热管组包括位于气体分布器3上方的上伴热管4和位于气体分布器3下方的下伴热管6，上伴热管4和下伴热管6连通，蒸汽入口e1设置在移动床过滤仓2的底部外壁的下伴热管6下端，蒸汽出口f1设置在移动床过滤仓2的上部侧壁外的上伴热管4的上端，使热蒸汽下进上出。

其他部件与实施例1相同。

利用该移动床过滤除尘器实现的荒煤气热解粘结除尘方法为：

将低温原料粒煤与高温荒煤气逆向换热，荒煤气冷却，析出部分高沸点的煤焦油并附着在粒煤上，使粒煤外表面具有粘性可通过碰撞粘结吸附捕获荒煤气中的粉尘，使荒煤气除尘后排出，而粉尘和煤焦油附着在粒煤表面进一步热解固化形成半焦，同时，煤焦油发生二次热解，其中重质组分裂解为轻质组分，使焦油轻质化，而粉尘固化在半焦上，达到荒煤气除尘与煤焦油轻质化同时进行的目的。具体与实施例1的步骤相同。

实施例5

与实施例4的不同之处在于：本实施例的气体分布器3为上下双层设置，上下层间间隔为500mm，还可以在350-600mm范围内根据实际运行需要进行调整。气体分布器3包括进气管33、单层盘管31以及设置在盘管31内与盘管31连通的分布支管32，本实施例的盘管31是截面为倒v型的空心管结构，即其是下部敞口、顶部为倒v形的引流槽结构，且其为空腔结构，其顶部夹角为60°，斜边与水平方向的夹角也均为60°，使进入气体分布器3的高温荒煤气经分布支管32、盘管31的下敞口引流槽的引流、聚集、分散后均匀分布。

为了保证移动床过滤仓2内粒煤的温度并保持移动床过滤仓2内温度，在移动床过滤仓2的外壁上设置有伴热管组。

其他部件与实施例4相同。

本发明可解决煤热解除尘技术中的难题，所用设备体积小，结构简洁，可回收荒煤气中的热能，滤料无需再生循环，并可将煤焦油轻质化，具有很好的推广应用前景。