一种内置颗粒床和管式过滤器的粉煤热解除尘系统的制作方法

一种内置颗粒床和管式过滤器的粉煤热解除尘系统的制作方法
【专利摘要】本发明创造属于煤炭分质梯级利用领域，主要涉及一种粉煤热解过程中的除尘系统。本发明针对现有技术的不足，设计并开发了一种内置颗粒床和管式过滤器的粉煤热解除尘系统，本发明结合反应器本身的特点，采用内置颗粒床对热解气进行初步除尘处理，经颗粒床初步除尘后的热解气进入管式过滤器进行二次除尘，并利用热解半焦作为过滤料，使用的滤材易再生，从而能够低成本、高效率的解决粉煤热解气的除尘难题。
【专利说明】
一种内置颗粒床和管式过滤器的粉煤热解除尘系统
技术领域
[0001] 本发明创造属于煤炭分质梯级利用领域，主要涉及一种粉煤热解过程中的除尘系 统。
【背景技术】
[0002] 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。目前，粉煤的热解技术主要有颗粒除尘过滤器和热解气除尘装置等。然而，经过热解技 术得到的粉煤热解粉焦和热解油气组分极为复杂、煤焦油中的固含量偏高、油品质量较差 等缺点使得其难以直接利用和储存，难以工业化应用。粉煤热解过程中含尘热解气的除尘 技术及关键设备的开发研究，已经成为煤炭中低温热解领域亟待开发的课题之一。

【发明内容】

[0003] 本发明针对现有技术的不足，设计并开发了一种内置颗粒床和管式过滤器的粉煤 热解除尘系统，本发明结合反应器本身的特点，采用内置颗粒床对热解气进行初步除尘处 理，经颗粒床初步除尘后的热解气进入管式过滤器进行二次除尘，并利用热解半焦作为过 滤料，使用的滤材易再生，从而能够低成本、高效率的解决粉煤热解气的除尘难题。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为： 本发明提供了一种粉煤热解除尘系统，包括:热解反应器、颗粒床和管式过滤器，所述 颗粒床设置在所述热解反应器内，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，并且设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、出气端和颗粒床出口，所述集料器倾斜设置于所述颗 粒床的上部，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所述 出气端连接，用于把所述热解反应器产生的半焦颗粒汇集流入所述颗粒床中；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 的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的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； 所述管式过滤器设置在所述热解反应器的外部，与所述热解反应器的热解气出口连 通，其包括过滤管、伴热器和吹扫再生装置，所述过滤管设置在所述管式过滤器的内部，用 于对所述颗粒床排出的热解气进行进一步除尘处理;所述伴热器外包着所述过滤管，用于 加热所述过滤管;所述吹扫再生装置设置在所述管式过滤器的上部，所述吹扫再生装置分 别与所述过滤管和所述伴热器连通。
[0005] 根据本发明的实施例，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。
[0006] 根据本发明的实施例，所述颗粒床为平板式结构，所述集料器为集料板;所述颗粒 床出口设置在所述颗粒床的下部，并且插入到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。
[0007] 根据本发明的实施例，所述管式过滤器还包括集气管和油气收集系统，所述集气 管与所述过滤管连通，用于收集所述过滤管中的净热解气，所述油气收集系统与所述集气 管连通，用于回收焦油。
[0008] 根据本发明的实施例，所述吹扫再生装置包括吹扫气加热器和蓄热式辐射管，所 述吹扫气加热器分别和所述伴热器和所述过滤管连通，用于提供高温气体。
[0009] 根据本发明的实施例，所述过滤管垂直于所述管式过滤器的高度方向呈多层分 布，每层具有多根沿竖直方向布置的所述过滤管，优选的，所述过滤管的壁厚小于5mm，同时 孔隙率大于30%，优选的，所述过滤管可以采取微孔陶瓷过滤器或金属烧结过滤管;并且，所 述过滤管设有吹扫气阀门，用于控制所述吹扫再生装置产生的吹扫气进入所述过滤管，优 选的，当所述管式过滤器进出口压力差超过设定值时，所述吹扫气阀门就会开启，使得所述 吹扫再生装置产生的吹扫气进入所述过滤管。
[0010] 根据本发明的实施例，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。
[0011] 根据本发明的实施例，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。
[0012] 在本发明的另一个方面，本发明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。根据本发明的实施例，该方法包括以下步骤： a. 将粉煤通过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； b. 热解产生的半焦颗粒，通过所述集料器进入所述颗粒床进行堆积，用于过滤； c. 热解产生的热解气从所述进气端进入所述颗粒床，对所述热解气进行初步除尘处 理； d. 经初步除尘的热解气由所述出气端出来后进入所述管式过滤器，使用再生气进行 进一步除尘处理，得到净热解气； e. 经进一步除尘的净热解气通过所述集气管收集后，进入所述油气回收系统，进行回 收。
[0013] 根据本发明的实施例，所述步骤b中的所述半焦颗粒是由所述热解反应器产生的 半焦颗粒经过所述集料器汇集流入到所述颗粒床的，在所述颗粒床中进行堆积，用于实现 对所述热解气的初步除尘处理，然后经由所述颗粒床出口进入到所述热解气反应器，通过 所述热解反应器的出料口排出；所述步骤C中的所述颗粒床用于对所述热解气进行初步除 尘处理，可以过滤所述热解气中携带的2.5um以上的半焦颗粒;步骤d中的所述管式过滤器 用于对经初步除尘的热解气进行进一步除尘处理，在所述过滤管中可以过滤经初步除尘的 热解气携带的〇.5um以上的半焦颗粒，所述再生气为吹扫再生装置产生的高温气体，在所述 吹扫再生装置中加热到460-600°C后，进入所述过滤管进行反吹，把所述过滤管上积存的半 焦颗粒吹扫下来，实现了过滤管的再生，所述再生气还可以作为所述伴热器的加热源，将所 述伴热器加热至450-550°C，优选的，所述再生气为惰性气体，如氮气或者二氧化碳。
[0014]本发明的有益效果在于： (1) 本发明提供的粉煤热解除尘系统具有耐高温的优点，能够在500~600 °C的高温下 正常工作； (2) 本发明提供的粉煤热解除尘系统具有良好的保温效果和抗腐蚀性，能够有效地预 防热解气中可冷凝气体由于温度变化生成含粉尘焦油导致其黏附在除尘设备上，从而，能 够有效地避免在高温条件下加速设备老化甚至使其失去作用； (3) 本发明提供的粉煤热解除尘系统中的热解气在除尘器中停留时间短，能够在最短 的时间内除去热解气中夹带的粉尘，有效避免了热解气在除尘设备中发生二次裂解等副反 应，保证了焦油品质； (4) 本发明提供的粉煤热解除尘系统结合反应器本身的特点，采用内置颗粒床对热解 气进行初步除尘处理，经颗粒床初步除尘后的热解气进入管式过滤器进行二次除尘，并利 用热解半焦作为过滤料，使用的滤材易再生，从而能够低成本、高效率的解决粉煤热解气的 除尘难题。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明粉煤热解除尘系统的结构图。
[0016] 图2为本发明颗粒床的结构图。
[0017] 其中，1、进料口，2、热解反应器，3、蓄热式辐射管，4、颗粒床，41、集料器，42、进气 端，43、出气端，44、颗粒床出口，45、进气栅板，46、第一折流板，47、出气栅板，48、第二折流 板，5、热解气出口，6、出料口，7、管式过滤器，71、过滤管，72、伴热器，73、吹扫再生装置， 731、吹扫气加热器，732、蓄热式辐射管，74、集气管。
【具体实施方式】
[0018] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0019] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语"上"、"下"、"左"、"右"、"内"、"外"等指示 的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描 述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作， 因此不能理解为对本发明的限制。此外，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。在本发明的描述中，除非 另有说明，"多个"的含义是两个或两个以上。
[0020] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相 连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可 以是机械连接，也可以是点连接;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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本 发明中的具体含义。
[0021] 根据本发明的一个方面，本发明提供了一种内置颗粒床和管式过滤器的粉煤热解 除尘系统，图1为本发明粉煤热解除尘系统的结构图。如图1所示，该内置颗粒床和管式过滤 器的粉煤热解除尘系统包括:热解反应器2、颗粒床4和管式过滤器7,所述颗粒床设置在所 述热解反应器内，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 设置在所述热解反应器的热解气出口 5的前端;其中： 所述颗粒床包括集料器41、进气端42、出气端43和颗粒床出口 44，所述集料器倾斜设置 于所述颗粒床的上部，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 端与所述出气端连接，用于把所述热解反应器产生的半焦颗粒汇集流入所述颗粒床中；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45和多个第一折流板46,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 述第一折流板的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47和多个第二折流板48,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的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； 所述管式过滤器7设置在所述热解反应器的外部，与所述热解反应器的热解气出口连 通，其包括过滤管71、伴热器72和吹扫再生装置73,所述过滤管设置在所述管式过滤器的内 部，用于对所述颗粒床排出的热解气进行进一步除尘处理；由于热解气中的焦油露点高，所 以在过滤器中设置了伴热器，所述伴热器外包着所述过滤管，并利用加热器产生的高温气 体作为加热源，用于加热所述过滤管，要求伴热器温度为450-550°C ;所述吹扫再生装置设 置在所述管式过滤器的上部，所述吹扫再生装置分别与所述过滤管和所述伴热器连通。
[0022] 根据本发明的具体实施例，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 后侧壁的两端分别与热解反应器的侧壁焊接固定。由此，本系统利用热解过程中产生的热 半焦作为过滤料的内置式颗粒床和利用管式过滤器结合的方式，解决了粉煤热解过程中热 解气除尘难的问题。
[0023] 本发明人发现，本发明中的一种内置颗粒床和管式过滤器的粉煤热解除尘系统， 通过结合反应器本身的特点，采用内置颗粒床对热解气进行初步除尘处理，经颗粒床初步 除尘后的热解气进入管式过滤器进行二次除尘，并利用热解半焦作为过滤料，使用的滤材 易再生，从而能够低成本、高效率的解决粉煤热解气的除尘难题。
[0024] 根据本发明的实施例，适用于该内置颗粒床和管式过滤器的粉煤热解除尘系统的 所述热解反应器包括:进料口 1、热解气出口 5、出料口 6和蓄热式辐射管3。所述进料口设置 在所述热解反应器的顶壁上，用于将物料加入到热解反应器中。所述出料口设置在所述热 解反应器底端，用于将热解反应器产生的半焦颗粒排出去，并且，能够防止经过颗粒床的热 解气再次进入反应器中。所述热解气出口设置在所述热解室的侧壁上，并且与所述颗粒床 固定连接，用于将经过颗粒床初步除尘后的热解气排出热解反应器。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，用 于加热热解反应器，同时能够打散从进料口加入的物料，使其混合均匀。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。热解过程中产生的高温热解气携带小颗粒的半焦进入颗粒床进行除尘，利用固体颗粒 沉降、阻挡及各种作用力，把半焦中的细颗粒分离下来进入颗粒床中，而较洁净的热解气从 热解气出口排出来。所述较洁净的热解气进入管式过滤器中，通过过滤管进行过滤处理后， 把热解气携带的〇.5um以上的颗粒进一步过滤，实现了热解气中进一步除尘处理。根据一些 具体的实施例，本内置颗粒床，利用热解副产物-高温半焦作为颗粒床料，颗粒床料通过集 料板收集后进入颗粒床，利用移动床的方式，把热解气中2.5um以上的颗粒去除;经颗粒床 过滤后的热解气还含有小于2.5um的细小颗粒，为了达到更洁净的热解气，还设置了管式过 滤器，进行进一步除尘过滤处理。
[0025] 根据本发明的实施例，适用于该内置颗粒床和管式过滤器的粉煤热解除尘系统的 所述第一折流板的材质、连接方式和设置方位不受具体限制，只要能够使热解气进入颗粒 床即可。根据一些具体的实施例，所述第一折流板可以为耐高温的材质，优选的，为钢板;所 述第一折流板的一端与所述进气栅板可以采用固定连接的方式，优选的，为焊接;所述第一 折流板的另一端的设置方位可以为所述进气栅板的右下方任意方向，优选的，所述第一折 流板与竖直线的夹角为15-60度。由此，可以保证热解反应器产生的热解气能够折流，沿着 右下方方向流入颗粒床。
[0026] 根据本发明的实施例，适用于该内置颗粒床和管式过滤器的粉煤热解除尘系统的 所述第二折流板的材质、连接方式和设置方位不受具体限制，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，所述第二折流板可以为耐高温的材质，优选的， 为钢板;所述第二折流板的一端与所述出气栅板可以采用固定连接的方式，优选的，为焊 接;所述第二折流板的另一端的设置方位可以为所述出气栅板的左下方任意方向，优选的， 所述第二折流板与竖直线的夹角为15-60度。由此，可以保证颗粒床中经过初步除尘的热解 气能够折流，沿着右上方方向流出颗粒床。
[0027] 根据本发明的实施例，适用于该内置颗粒床和管式过滤器的粉煤热解除尘系统的 所述颗粒床的具体形状和固定连接方式不受具体限制，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，所述颗粒床的具体形状可以为平板式结构或者箱 体结构，优选的，为平板式结构;所述颗粒床与所述热解反应器的固定连接方式可以焊接。
[0028] 根据本发明的实施例，适用于该内置颗粒床和管式过滤器的粉煤热解除尘系统的 所述集料器的材质和形状不受具体限制，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高温的材质，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。由此，可以保证热解反应器产 生的半焦颗粒能更大限度的收集进入颗粒床中。
[0029] 根据本发明的实施例，适用于该内置颗粒床和管式过滤器的粉煤热解除尘系统的 所述颗粒床出口设置在所述颗粒床的下部，并且插入到所述热解气反应器的出料系统的出 料半焦中，用于将颗粒床中的半焦颗粒排出去，并且，可以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。
[0030] 根据本发明的实施例，适用于该内置颗粒床和管式过滤器的粉煤热解除尘系统的 所述进气栅板结构和所述出气栅板结构的栅板中开口面积不受具体限制，只要能够保证热 解气经过所述进气栅板结构和所述出气栅板结构的流速即可。根据一些具体的实施例，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可以为0.05-0.5m/s。并且，所述进 气端和所述出气端的间距可以为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。
[0031] 根据本发明的实施例，适用于该内置颗粒床和管式过滤器的粉煤热解除尘系统的 所述管式过滤器还可以包括集气管74,用于收集所述过滤管中的净热解气。根据一些具体 的实施例，所述管式过滤器还可以包括油气收集系统，所述油气收集系统与所述集气管连 通，用于回收焦油。
[0032] 根据本发明的实施例，适用于该内置颗粒床和管式过滤器的粉煤热解除尘系统的 所述吹扫再生装置73包括吹扫气加热器731和蓄热式辐射管732,用于向所述过滤管和所述 伴热器提供高温气体。根据一些具体的实施例，所述吹扫气加热器中设置了蓄热式辐射管 作为加热源，所述蓄热式辐射管沿所述吹扫再生装置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，用于加热所述吹扫再生装置;所述吹扫气加热器分 别和所述伴热器和所述过滤管连通，用于将通入所述吹扫气加热器的气体加热成高温气体 后提供给所述过滤管和所述伴热器。并且，所述高温气体在所述伴热器中可作为加热源对 其进行加热，优选的，所述高温气体可采用惰性气体，例如氮气或二氧化碳气体;所述高温 气体经所述蓄热式辐射管加热后的温度为460-600°C;所述高温气体作为加热源将所述伴 热器加热至450-550°C。此外，所述高温气体除了给所述伴热器加热后，主要作为再生气，即 所述高温气体在所述过滤管中可作为再生气对过滤管进行反吹，把过滤管上积存的半焦吹 扫下来，从而实现了过滤管的再生。
[0033] 根据本发明的实施例，适用于该内置颗粒床和管式过滤器的粉煤热解除尘系统的 所述过滤管的材质、壁厚和设置方式不受具体限制，只要能够利用所述吹扫再生装置产生 的吹扫气进行二次除尘处理即可。根据一些具体的实施例，所述过滤管的材质可以采取微 孔陶瓷过滤器或金属烧结过滤管;为了降低所述过滤管的阻力，所述过滤管的壁厚可以是 小于5mm，同时孔隙率大于30%;所述过滤管的设置方式可以采用垂直于所述管式过滤器的 高度方向呈多层分布，每层具有多根沿竖直方向布置的所述过滤管。并且，所述过滤管上还 可设有吹扫气阀门，用于控制所述吹扫再生装置产生的吹扫气进入所述过滤管，优选的，当 所述管式过滤器进出口压力差超过设定值时，所述吹扫气阀门就会开启，使得所述吹扫再 生装置产生的吹扫气进入所述过滤管。所述吹扫再生装置产生的吹扫气是作为再生气通过 过滤管上的吹扫气阀门的，进入所述过滤管的高温高压惰性气体对所述过滤管进行反吹， 把过滤管上积存的半焦吹扫下来，实现了过滤管的再生。由此，能够有效地利用所述吹扫再 生装置产生的吹扫气对经颗粒床初步除尘后的热解气进行二次除尘处理。
[0034] 根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种利用前面所述的内置颗粒床的粉 煤热解除尘系统进行粉煤热解除尘的方法。根据本发明的实施例，该方法包括以下步骤： a.将粉煤通过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。 根据本发明的实施例，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。
[0035] b.热解产生的半焦颗粒，通过所述集料器进入所述颗粒床进行堆积，用于过滤。根 据本发明的实施例，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初步除尘过 滤。所述颗粒床中的半焦颗粒沿着所述颗粒床逐渐下移，通过所述颗粒床出口进入所述热 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。
[0036] c.热解产生的热解气从所述进气端进入所述颗粒床，对所述热解气进行初步除尘 处理。根据本发明的实施例，适用于该内置颗粒床和管式过滤器的粉煤热解除尘系统的所 述颗粒床为平板式结构，主要包括集料器、进气端、出气端和颗粒床出口，其中，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，所述第一折流板与垂直 线角度为15-60度，相邻的所述第一折流板的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，所述第二折流板与垂直线的角度为15-60度，相邻的所述第二折流板的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〇. 05-0.5m/s，所述进气端和所述出气端的间距为50-300mm。颗粒 床出口插入热解气反应器的出料端，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，通过半焦颗粒过滤后，可以过滤所述热解气中携带的2.5um以上的半焦颗粒，得到 初步除尘热解气。其中，所述热解气以〇. 05-0.5m/s的流速经由所述颗粒床的进气端折流进 入到所述颗粒床中，通过所述颗粒床中的半焦颗粒进行初步除尘过滤处理，可以过滤所述 热解气中携带的2.5um以上的半焦颗粒，然后以0.05-0.5m/s的流速经由所述颗粒床的出气 端排出，得到初步除尘后的热解气。
[0037] d.经初步除尘的热解气由所述出气端出来后进入所述管式过滤器，使用再生气 进行进一步除尘处理，得到净热解气。根据本发明的实施例，适用于该内置颗粒床和管式过 滤器的粉煤热解除尘系统的所述管式过滤器设置在所述热解反应器的外部，与所述热解反 应器的热解气出口连通，其包括过滤管、伴热器和吹扫再生装置，用于对经颗粒床初步除尘 后的热解气进行二次除尘处理。所述管式过滤器可将惰性气体引入所述吹扫再生装置进行 加热，用于向所述过滤管和所述伴热器提供高温气体，根据一些具体的实施例，所述高温气 体为惰性气体，例如氮气或者二氧化碳，并且，所述高温气体经所述蓄热式辐射管加热后的 温度为460-60(TC。所述高温惰性气体在所述伴热器中可作为加热源对其进行加热，优选 的，所述高温气体作为加热源将所述伴热器加热至450-550°C ;所述高温惰性气体在所述过 滤管中可作为再生气对过滤管进行反吹，把过滤管上积存的半焦吹扫下来，从而实现了过 滤管的再生。
[0038] 根据本发明的实施例，适用于该内置颗粒床和管式过滤器的粉煤热解除尘系统的 所述过滤管内置于所述管式过滤器中，可以采取微孔陶瓷过滤器或金属烧结过滤管，为了 降低过滤管的阻力，所述过滤管的壁厚可以是小于5mm，同时孔隙率大于30%;所述过滤管的 设置方式可以采用垂直于所述管式过滤器的高度方向呈多层分布，每层具有多根沿竖直方 向布置的所述过滤管。并且，所述过滤管上还可设有吹扫气阀门，用于控制所述吹扫再生装 置产生的吹扫气进入所述过滤管，优选的，当所述管式过滤器进出口压力差超过设定值时， 所述吹扫气阀门就会开启，使得所述吹扫再生装置产生的吹扫气进入所述过滤管。所述吹 扫再生装置产生的吹扫气是作为再生气通过过滤管上的吹扫气阀门的，进入所述过滤管的 高温高压惰性气体对所述过滤管进行反吹，把过滤管上积存的半焦吹扫下来，实现了过滤 管的再生。由此，能够有效地利用所述吹扫再生装置产生的吹扫气对经颗粒床初步除尘后 的热解气进行二次除尘处理。所述经颗粒床初步除尘的热解气由所述热解反应器的热解气 出口出来后进入所述管式过滤器的过滤管中，使用再生气进行进一步除尘处理，在所述过 滤管中可以将经颗粒床初步除尘的热解气中携带的〇.5um以上的半焦颗粒过滤掉，得到净 热解气。
[0039] e.经进一步除尘的净热解气通过所述集气管收集后，进入所述油气回收系统，进 行回收。根据本发明的实施例，适用于该内置颗粒床和管式过滤器的粉煤热解除尘系统的 所述管式过滤器还可以包括集气管，用于收集所述过滤管中的净热解气。根据一些具体的 实施例，所述管式过滤器还可以包括油气收集系统，所述油气收集系统与所述集气管连通， 用于回收焦油。
[0040] 本发明人发现，本发明中的一种内置颗粒床和管式过滤器的粉煤热解除尘系统， 通过结合反应器本身的特点，采用内置颗粒床对热解气进行初步除尘处理，经颗粒床初步 除尘后的热解气进入管式过滤器进行二次除尘，并利用热解半焦作为过滤料，使用的滤材 易再生，从而能够低成本、高效率的解决粉煤热解气的除尘难题。
[0041 ] 实施例1 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。
[0042]表1:澳大利亚褐煤热解处理除尘对比
[0043] 实施例2 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。
[0044] 表2:印尼褐煤热解处理除尘对比
[0045]本发明提供的内置颗粒床的粉煤热解除尘系统具有耐高温、保温效果良好和抗腐 蚀性的优点，能够在500~600°C的高温下正常工作，并且有效地预防热解气中可冷凝气体 由于温度变化生成含粉尘焦油导致其黏附在除尘设备上，从而，能够有效地避免在高温条 件下加速设备老化甚至使其失去作用。而且，本发明提供的内置颗粒床的粉煤热解除尘系 统中的热解气在颗粒床中停留时间短，能够在最短的时间内除去热解气中夹带的粉尘，有 效避免了热解气在除尘设备中发生二次裂解等副反应，保证了焦油品质;并且，通过结合反 应器本身的特点，采用内置颗粒床对热解气进行初步除尘处理，经颗粒床初步除尘后的热 解气进入管式过滤器进行二次除尘，并利用热解半焦作为过滤料，使用的滤材易再生，从而 能够低成本、高效率的解决粉煤热解气的除尘难题。
[0046]在本说明书的描述中，参考术语"一个实施例"、"一些实施例"、"示意性实施例"、 "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发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的 示意性表述不一定指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 点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本 发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下 可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物 限定。
【主权项】
1. 一种粉煤热解除尘系统，其特征在于，包括:热解反应器、颗粒床和管式过滤器，所述 颗粒床设置在所述热解反应器内，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，并且设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、出气端和颗粒床出口，所述集料器倾斜设置于所述颗 粒床的上部，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所述 出气端连接，用于把所述热解反应器产生的半焦颗粒汇集流入所述颗粒床中；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 的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的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； 所述管式过滤器设置在所述热解反应器的外部，与所述热解反应器的热解气出口连 通，其包括过滤管、伴热器和吹扫再生装置，所述过滤管设置在所述管式过滤器的内部，用 于对所述颗粒床排出的热解气进行进一步除尘处理;所述伴热器外包着所述过滤管，用于 加热所述过滤管;所述吹扫再生装置设置在所述管式过滤器的上部，所述吹扫再生装置分 别与所述过滤管和所述伴热器连通。2. 如权利要求1中所述的粉煤热解除尘系统，其特征在于，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。3. 如权利要求1中所述的粉煤热解除尘系统，其特征在于，所述颗粒床为平板式结构， 所述集料器为集料板;所述颗粒床出口设置在所述颗粒床的下部，并且插入到所述热解气 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。4. 如权利要求1-3中所述的粉煤热解除尘系统，其特征在于，所述管式过滤器还包括集 气管和油气收集系统，所述集气管与所述过滤管连通，用于收集所述过滤管中的净热解气， 所述油气收集系统与所述集气管连通，用于回收焦油。5. 如权利要求1-3中所述的粉煤热解除尘系统，其特征在于，所述吹扫再生装置包括吹 扫气加热器和蓄热式辐射管，所述吹扫气加热器分别和所述伴热器和所述过滤管连通，用 于提供尚温气体。6. 如权利要求1-3中所述的粉煤热解除尘系统，其特征在于，所述过滤管垂直于所述管 式过滤器的高度方向呈多层分布，每层具有多根沿竖直方向布置的所述过滤管，优选的，所 述过滤管的壁厚小于5mm，同时孔隙率大于30%，优选的，所述过滤管可以采取微孔陶瓷过滤 器或金属烧结过滤管;并且，所述过滤管设有吹扫气阀门，用于控制所述吹扫再生装置产生 的吹扫气进入所述过滤管，优选的，当所述管式过滤器进出口压力差超过设定值时，所述吹 扫气阀门就会开启，使得所述吹扫再生装置产生的吹扫气进入所述过滤管。7. 如权利要求1-3中所述的粉煤热解除尘系统，其特征在于，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〇 . 05-0.5m/s，所述进气端和所述出气端的间距为50-300mm〇8. 如权利要求1-3中所述的粉煤热解除尘系统，其特征在于，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。9. 一种权利要求1-8中任一项所述的粉煤热解除尘系统进行粉煤热解除尘的方法，其 特征在于，包括以下步骤： a. 将粉煤通过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； b. 热解产生的半焦颗粒，通过所述集料器进入所述颗粒床进行堆积，用于过滤； c. 热解产生的热解气从所述进气端进入所述颗粒床，对所述热解气进行初步除尘处 理； d. 经初步除尘的热解气由所述出气端出来后进入所述管式过滤器，使用再生气进行 进一步除尘处理，得到净热解气； e. 经进一步除尘的净热解气通过所述集气管收集后，进入所述油气回收系统，进行回 收。10. 如权利要求9中所述的方法，其特征在于，所述步骤b中的所述半焦颗粒是由所述热 解反应器产生的半焦颗粒经过所述集料器汇集流入到所述颗粒床的，在所述颗粒床中进行 堆积，用于实现对所述热解气的初步除尘处理，然后经由所述颗粒床出口进入到所述热解 气反应器，通过所述热解反应器的出料口排出；所述步骤c中的所述颗粒床用于对所述热解 气进行初步除尘处理，可以过滤所述热解气中携带的2.5um以上的半焦颗粒;步骤d中的所 述管式过滤器用于对经初步除尘的热解气进行进一步除尘处理，在所述过滤管中可以过滤 经初步除尘的热解气携带的〇.5um以上的半焦颗粒，所述再生气为吹扫再生装置产生的高 温气体，在所述吹扫再生装置中加热到460-600°C后，进入所述过滤管进行反吹，把所述过 滤管上积存的半焦颗粒吹扫下来，实现了过滤管的再生，所述再生气还可以作为所述伴热 器的加热源，将所述伴热器加热至450-550°C，优选的，所述再生气为惰性气体，如氮气或者 二氧化碳。
【文档编号】B01D46/30GK105885896SQ201610453626
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】陈水渺, 肖磊, 薛逊, 姜朝兴, 吴道洪
【申请人】北京神雾环境能源科技集团股份有限公司