针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐系统和方法与流程

本发明涉及煤气技术领域，具体是一种针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐系统和方法。

背景技术：

动设备是指有驱动机带动的转动设备，如高炉煤气余压透平发电装置的透平机、焦炉煤气的加压机等。该些动设备在应用于人工煤气时，因叶片析盐而易造成动平衡失稳问题，下面以高炉煤气余压透平发电装置的透平机为例进行说明。

高炉煤气余压透平发电装置，简称trt(blastfurnacetopgasrecoveryturbineunit)，是一种利用透平机回收高炉鼓风机压力势能和高炉煤气动能的发电装置，是目前世界上公认的钢铁企业循环经济最有价值的能量回收装置。

作为一种工业透平机，trt的工作环境远逊于热电厂透平机，因为高炉煤气夹带的无机盐类会在特定的理化环境下析出并沉积在trt动叶上，并侵蚀trt转子叶片，造成trt转子失去动平衡，而trt转子失衡问题是目前影响trt发电的最大外在环境因素。以功率为10000kw的trt为例，叶片需每月检修一次，由于动叶检修，每月损失电量约162万kwh，严重影响机组发电量，而且检修后转子如果未能达到动平衡要求，气流进入转子叶片流道的角度与叶片的进口安装角形成正冲击角，叶片非工作面上出现边界层气流分离和气流回流，会加剧叶片的磨损。

在现有的电厂锅炉化学除垢系统中，通过加酸配药、搅拌混合、泵送锅炉进行除垢，其主要针对电厂锅炉的碱性水垢成分，如碳酸盐，硅酸盐或硫酸盐等，所加入的也是溶解性极好的稀盐酸、稀氢氟酸或稀氯化钡溶液等，但是其属于液态除垢，不适用于trt的叶片除盐。

在现有的喷碱除氯系统中，是直接将大量碱液注入煤气中，其虽然可以与煤气中的酸性成分充分反应，但是在煤气高压段、尤其是高炉煤气余压透平发电装置(trt)入口处并不适用，因为大量碱液注入，受热蒸发汽化会大大增加工况气量，引起瞬间压力和流量上升，对于trt的稳定运行会产生较大波动，从而影响trt的动平衡，危险性大，而且，大量加入的碱液吸收了高压煤气的热量，浪费能源，降低综合能量转化率，影响trt发电，发电效率降低。

技术实现要素：

本发明的一目的是提供一种针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐系统，其能选择性的将煤气中的部分离子固化，以便于提前除去固化后的离子，避免在动设备的叶片上发生析盐而造成对叶片的侵蚀。

本发明的另一目的是提供一种针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐方法，其能选择性的将煤气中的部分离子固化，以便于提前除去固化后的离子，避免在动设备的叶片上发生析盐而造成对叶片的侵蚀。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐系统，其中，所述针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐系统包括：给水泵，其入口与水箱相连，其出口通过输送管与喷枪相连，所述喷枪倾斜的插设于输送煤气的煤气管；多个原浆筒，每个所述原浆筒内能容设一种除盐药剂，多个所述原浆筒通过一电磁阀与所述输送管相连，所述电磁阀与所述输送管之间设有计量泵；喷气管，其入口与氮气罐相连，其出口与所述输送管靠近所述喷枪的一端相连。

在优选的实施方式中，所述针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐系统还包括一清水筒，所述清水筒的出口与所述电磁阀相连。

在优选的实施方式中，所述针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐系统还包括控制器，所述控制器与所述计量泵、所述给水泵和所述电磁阀电连接。

在优选的实施方式中，所述煤气管上设有煤气成分分析仪，所述煤气成分分析仪位于所述煤气管与所述喷枪相接处的上游，所述煤气成分分析仪与所述控制器电连接。

在优选的实施方式中，所述喷枪的喷出口位于所述煤气管的中轴线上，所述喷枪的喷出口的中心线与所述煤气管的中轴线形成一夹角。

在优选的实施方式中，所述夹角为65度～70度。

在优选的实施方式中，所述计量泵与所述输送管之间设有流量计，所述原浆筒上设有密度计，所述原浆筒与所述电磁阀的连接处设有压力变送器。

本发明还提供一种针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐方法，其中，所述针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐方法采用如上所述的针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐系统，所述针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐方法包括如下步骤：步骤a，开启给水泵和计量泵，通过所述给水泵从水箱向输送管输送水，通过所述计量泵将一原浆筒内的除盐药剂经电磁阀定量的向输送管输送，所述输送管内的水和除盐药剂混合成除盐药液；步骤b，所述除盐药液在喷气管输入的氮气的吹送作用下雾化，雾化后的除盐药液进入喷枪后，通过所述喷枪喷入煤气管内与煤气混合；步骤c，依次重复上述步骤a～步骤b，以将其余所述原浆筒内的除盐药剂依次混合成除盐药液后雾化喷入煤气管内。

在优选的实施方式中，在所述步骤b与所述步骤c之间还包括步骤c0，通过所述计量泵将清水筒内的清水经所述电磁阀泵入输送管。

在优选的实施方式中，在所述步骤a中，通过所述煤气管上的煤气成分分析仪检测煤气成分并反馈给控制器，所述控制器根据检测的煤气成分控制所述电磁阀、所述给水泵和所述计量泵开闭。

本发明针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐系统和方法的特点及优点是：

本发明通过给水泵抽吸水箱内的水，通过计量泵定量的、选择性的抽吸一原浆筒内的除盐药剂，实现除盐药剂与水在输送管内定量的混合成除盐药液，通过喷气管喷入的氮气，对混合的除盐药液喷吹雾化，以通过雾化后的除盐药液经喷枪喷入煤气管内，以与煤气管内的煤气发生作用，实现将煤气中的部分易成盐阳离子固化，便于在煤气进入后续的动设备之前通过布袋除尘器或旋风除尘器或电除尘设备等过滤掉固化后的离子(即无机盐)，避免净化后的煤气进入动设备(例如高炉煤气余压透平发电装置，简称trt)后，该些易成盐阳离子在动设备(例如trt)叶片上析出而侵蚀叶片，进而对动平衡造成影响，保证了动设备(例如trt)的长期正常运转，发电效率高，使用寿命长，维修量小，而且，通过煤气成分分析仪检测的煤气管内煤气的成分，并将结果反馈给控制器，以通过控制器收到的反馈结果，开启或关闭计量泵和给水泵，并选择性的开启电磁阀，以选取盛有合适药剂的原浆筒供给药剂，省时省力，工作效率高。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性的解释和说明，并非用以限制本发明的范围。

图1为本发明的针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐系统的结构示意图。

附图标号说明：

1、给水泵；2、输送管；3、喷气管；4、喷枪；5、煤气管；6、控制器；7、原浆筒；8、清水筒；9、密度计；10、压力变送器；11、电磁阀；12、检修球阀；13、计量泵；14、流量计；15、逆止阀；16、补偿器；17、蝶阀；18、截止阀；α、夹角。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非单独定义指出的方向以外，本文中涉及到的上、下、左、右等方向均是以本发明所示的图1中的上、下、左、右等方向为准，在此一并说明，另外，所述选择性除盐技术即选择性的将煤气中的部分离子固化的技术。本发明可应用于因煤气析盐而造成的各类动设备的叶片动平衡失稳问题，例如高炉煤气的高炉煤气余压透平发电装置(trt)的透平机，或者焦炉煤气的加压机，下面的说明将以高炉煤气及高炉煤气余压透平发电装置(trt)的透平机为例进行说明。

实施方式一

如图1所示，本发明提供一种针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐系统，其包括：给水泵1，其入口与水箱(图中未示出)相连，其出口通过输送管2与喷枪4相连，所述喷枪4倾斜的插设于输送煤气的煤气管5；多个原浆筒7，每个所述原浆筒7内能容设一种除盐药剂，多个所述原浆筒7通过一电磁阀11与所述输送管2相连，所述电磁阀11与所述输送管2之间设有计量泵13；喷气管3，其入口与氮气罐(图中未示出)相连，其出口与所述输送管2靠近所述喷枪4的一端相连。

本发明的给水泵1用于从水箱抽取混配药液所需的水，优选的，给水泵1为变频泵，以根据喷入量的需求改变频率和转速，因给水泵1在工作时可能会存在振动，所以在给水泵1的入口和出口处均设置补偿器16(其可为波纹管)，保证管路连接顺畅，避免给水泵1的振动造成管路承受扭矩而易脱落，同时，在给水泵1与水箱之间还可设置逆止阀15，避免倒流，另外，在输送管2上靠近给水泵1出口处设有蝶阀17，蝶阀17位于补偿器16的下游，以控制是否向输送管2输送水；较佳的，原浆筒7为三个，当然，也可根据需要设为其他合适的数量。

本发明的电磁阀11为两位多通电磁阀11，多个原浆筒7分别与电磁阀11相连并分别与电磁阀11的一通道相对，以通过电磁阀11选择某一原浆筒7与输送管2连通，电磁阀11与输送管2之间设置的计量泵13用于定量的抽吸除盐药剂，保证配药精确。其中，给水泵1、计量泵13和电磁阀11的结构均为现有技术中已知的结构，在此不再赘述。

本发明的喷气管3上设有截止阀18，通过截止阀18的开闭能控制氮气罐内的高压氮气的喷入，实现对输送管2内的液态除盐药液的雾化，其中，采用氮气作为雾化气源，是因为氮气相对于煤气是稳定的惰性气体，其不会产生危险性，保证操作安全，另外，其气源也可采用高炉系统中的大灰仓减压阀后的氮气作为雾化气源，节省减压系统和相关检测设备的建设费用。喷枪4既能根据除盐药剂溶解特点实现除盐药液的完全混合，避免反混，又能实现雾化后的除盐药液的喷射，且喷枪4喷出口呈渐缩锥形，进一步提高除盐药液的汽化注入效果，其中，喷枪4倾斜的插设于煤气管5上，有利于喷枪4喷出的雾化后的除盐药液与煤气的混合，充分实现部分离子的固化。

进一步的，如图1所示，所述针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐系统还包括一清水筒8，所述清水筒8的出口与所述电磁阀11相连，以在计量泵13抽吸一原浆筒7内的除盐药剂后，通过计量泵13抽吸清水筒8内的清水，实现对计量泵13及其所在管路的洗涤，也能用于分隔两种除盐药剂的使用，避免各除盐药剂在输送管2内发生反混或化学反应。

进一步的，如图1所示，所述针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐系统还包括控制器6，所述控制器6与所述计量泵13、所述给水泵1和所述电磁阀11电连接，以通过控制器6控制计量泵13、给水泵1和电磁阀11的开闭，实现电控，节省人力，方便快捷，而且控制器6还可与给水泵1出口的蝶阀17或喷气管3上的截止阀18电连接，以通过控制器6控制蝶阀17、截止阀18的开闭，其中，控制器6为现有技术中已知的结构，在此不再赘述。

更进一步的，所述煤气管5上设有煤气成分分析仪(图中未示出)，所述煤气成分分析仪位于所述煤气管5与所述喷枪4相接处的上游，所述煤气成分分析仪与所述控制器6电连接，以将煤气成分分析仪检测的煤气管5中的煤气成分反馈给控制器6，使控制器6能根据煤气成分选择性的开启电磁阀11，以选择合适的原浆筒7内的药剂，且选择性的开启给水泵1和计量泵13，控制除盐药液的混配，实现检测的煤气管5内的煤气成分与计量泵13的流量进行连锁控制，保证加药准确，其中，煤气成分分析仪为现有技术中已知的结构，在此不再赘述。

进一步的，如图1所示，所述喷枪4的喷出口位于所述煤气管5的中轴线上，所述喷枪4的喷出口的中心线与所述煤气管5的中轴线形成一夹角α，即喷枪4的喷出雾化的除盐药液的方向与煤气的流动方向呈夹角α，以利于雾化的除盐药液与煤气的充分混合，实现气态下部分离子的固化，较佳的，所述夹角α为65度～75度。

进一步的，如图1所示，所述计量泵13与所述输送管2之间设有流量计14，用于检测输送除盐药剂的流量，以作为计量泵13的辅助工具、记录加注量，流量计14与输送管2之间、及电磁阀11与计量泵13之间可设有检修球阀12，以便于检修，所述原浆筒7上设有密度计9，用于检测原浆筒7内的除盐药剂的密度，保证除盐药剂纯度，保证药剂质量合格，如果原浆筒7内进入水，造成除盐药剂密度下降，则需要更换除盐药剂，所述原浆筒7与所述电磁阀11的连接处设有压力变送器10，用于监测原浆筒7内的压力，实现计量泵13结合流量计14、密度计9和压力变送器10实现准确定量控制配药过程。

实施方式二

本发明还提供一种针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐方法，其中，所述针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐方法采用如上所述的针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐系统，所述针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐系统的结构和工作原理与实施方式一中的记载相同，在此不再赘述，所述针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐方法包括如下步骤：

步骤a，开启给水泵1和计量泵13，通过所述给水泵1从水箱向输送管2输送水，通过所述计量泵13将一原浆筒7内的除盐药剂经电磁阀11定量的向输送管2输送，所述输送管2内的水和除盐药剂混合成除盐药液；

步骤b，所述除盐药液在喷气管3输入的氮气的吹送作用下雾化，雾化后的除盐药液进入喷枪4后，通过所述喷枪4喷入煤气管5内与煤气混合；

步骤c，依次重复上述步骤a～步骤b，以将其余所述原浆筒7内的除盐药剂依次混合成除盐药液后雾化喷入煤气管5内。

本发明能针对煤气中含有的易成盐阳离子，依次按上述步骤向煤气管5内喷入雾化的除盐药液，其中除盐药液能在输送管2内完成混合，混合效率高，并在输送管2末端实现雾化，雾化的除盐药液进入喷枪4内能进一步混合后喷出，以与煤气管5内的特定盐类物质发生选择性化学反应，依次重复步骤a～步骤b，使各种除盐药剂依次在输送管2内分层次的先后混合(即一次完成一种除盐药剂与水的混合，多次完成多种除盐药剂与水的混合)，并因给水泵1和计量泵13的泵送作用而在输送管2内发生湍流混合，以对所需不同理化性质的除盐药剂进行药液的混配，实现后续雾化的除盐药液与煤气的定量反应，实现对多种易成盐阳离子的固化，提前除去易析出的无机盐，避免后续该些易成盐阳离子在叶片上析出无机盐。其中，各除盐药剂均为现有技术中已知。

进一步的，在所述步骤b与所述步骤c之间还包括步骤c0，通过所述计量泵13将清水筒8内的清水经所述电磁阀11泵入输送管2，以在计量泵13抽吸一原浆筒7内的除盐药剂后，通过计量泵13抽吸清水筒8内的清水，实现对计量泵13及其所在管路的清洗。

进一步的，在所述步骤a中，通过所述煤气管5上的煤气成分分析仪检测煤气成分并反馈给控制器6，所述控制器6根据检测的煤气成分控制所述电磁阀11、所述给水泵1和所述计量泵13开闭，以选择合适的原浆筒7内的除盐药剂，且对应的开启电磁阀11，并选择性的开启给水泵1和计量泵13，控制除盐药液的混配。

本发明可应用于各种动设备叶片的析盐处理，在应用于焦炉煤气的加压机等其他动设备时与应用于trt的透平机是一样的，在此不再赘述，其属于汽态除盐，蒸发汽化快，不影响煤气的温度和流量，也不会影响trt发电或其他动设备使用，其通过分级注入，以适应煤气中不同离子对应的不同的除盐药剂和混合比例，喷药灵活，且通过一台计量泵13结合多通电磁阀11实现分断加药，既避免了除盐药剂的提前混合，又保证了加药的准确性，还减少了设备的数量和建设投资费用，而且通过喷入高压氮气，既实现了除盐药液的雾化，还实现了对喷枪4的冷却，避免喷枪4的喷头在高温煤气下的性能衰减，结构简单，维护成本低，非标设备少，建设成本低，并结合设置在输送煤气的煤气管5下游的除尘器实现对固化离子的过滤，其中，除尘器设置在煤气管5与动设备之间，除尘器可为布袋除尘器，也可为旋风除尘器，还可为电除尘器，在此不做限制。

下面以高炉煤气余压透平发电装置的透平机为例继续说明，本发明是通过给水泵1抽吸水箱内的水，通过计量泵13定量的、选择性的抽吸一原浆筒7内的除盐药剂，实现除盐药剂与水在输送管2内定量的混合成除盐药液，通过喷气管3喷入的氮气，对混合的除盐药液喷吹雾化，以通过雾化后的除盐药液经喷枪4喷入煤气管5内，以与煤气管5内的煤气发生作用，实现将煤气中的部分易成盐阳离子固化，便于在煤气进入后续的除尘器后能过滤掉固化后的离子，避免净化后的煤气进入高炉煤气余压透平发电装置(trt)后，该些易成盐阳离子在高炉煤气余压透平发电装置(trt)叶片上析出，而对动平衡造成影响，保证了高炉煤气余压透平发电装置(trt)的长期正常运转，发电效率高，使用寿命长，维修量小，例如，选择性的将对叶片侵蚀影响很大但含量较小的al³⁺、mg²⁺等易成盐阳离子提前固化脱出，而且，通过煤气成分分析仪检测的煤气管5内煤气的成分，并将结果反馈给控制器6，以通过控制器6收到的反馈结果，开启或关闭计量泵13和给水泵1，并选择性的开启电磁阀11，以选取盛有合适除盐药剂的原浆筒7供给药剂，省时省力，工作效率高。

本发明可在来自高炉煤气的半净煤气进入除尘器之前的半净煤气管上使用，以利于固化后的离子经除尘器除去，实现提前固化，降低经除尘器净化后的净煤气在trt叶片上析盐的风险，同时，本发明还可在经除尘器净化后的净煤气管上使用，以针对净煤气管内的煤气成分，辅助进行部分离子的提前固化，并在下游设置过滤设备，以将固化后的离子过滤，进一步降低煤气在trt叶片上析盐的风险。本发明选择性的将煤气中的部分离子固化，以便于提前除去固化后的离子(即无机盐)，避免在高炉煤气余压透平发电装置的透平机叶片上发生析盐而侵蚀叶片，提高工作效率，降低工作成本，延长设备使用寿命。

另外，本发明针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐系统(也即煤气选择性除盐系统，即selectiveinhibitingsaltserosionsubunit)在使用时，可与料罐均压煤气回收与高炉煤气干式除尘的耦合系统(即interstagecouplingsysteminhybridofequalizinggasrecoveryandnetworksofblustfurnacegasdedusters，简称i-chen)组合使用，即作为料罐均压煤气回收与高炉煤气干式除尘的耦合系统的后续净化系统使用，以形成高炉煤气回收、除尘与选择性除盐三级净化系统(即tertiarycleaningsystem)，具体是，高炉炉顶排出的荒煤气(含尘量大于20g/nm³)经过旋风除尘(即一次净化，primarycleansystem)后成为半净煤气(含尘量小于10g/nm³)，半净煤气进入料罐均压煤气回收与高炉煤气干式除尘的耦合系统进行净化而成为净煤气(即二次净化，secondarycleansystem，其含尘量小于10mg/nm³)，净煤气再经本发明的针对动设备叶片盐侵蚀的煤气选择性除盐系统形成超净煤气供后续工业用或民用(即三次净化，因煤气中的盐分离子无法直接通过i-chen或其他袋式除尘器除掉)。当然，也可与料罐均压煤气回收与高炉煤气干式除尘的流化输灰耦合系统(fluidizedconveyingcouplingsysteminhybridofequalizinggasrecoveryandnetworksofblastfurnacegasdedusters，即f-chen)结合使用，而形成一整套的节能净化及流化输灰系统。当然，还可结合除垢系统，实现对煤气的超净化。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。