一种多介质高温过滤装置、热解系统及过滤方法与流程

文档序号:15986193发布日期:2018-11-17 00:57阅读:235来源:国知局
一种多介质高温过滤装置、热解系统及过滤方法与流程

本发明涉及热解处理设备领域,更具体涉及一种多介质高温过滤装置及过滤方法。

背景技术

生物质、煤、固体废弃物热解气化是将一次能源转化为清洁二次能源的重要途径之一,其产品主要可燃气体,也可经过深度处理为合成气和氢气等高品质气体。热解气化技术在供热、电力和合成液体燃料等方面有着广泛的应用前景。但是,目前普遍存在的问题是热解气化过程总会产生一定量的焦油和携带较多的细灰颗粒,造成燃气净化困难,堵塞和腐蚀管道,并会严重影响相关燃烧设备的稳定运转。

文献中报道的生物质、煤、固体废弃物粗燃气净化技术中主要报告了旋风分离除尘技术,用于分离除尘、水洗净化、填料式过滤、热裂解和催化裂解等。旋风分离除尘技术最为简单,但由于生物质气化炉运行过程中产气量的波动较大,因而很难达到理想的除尘效果。目前最常用的方法是采用简单的水洗处理净化燃气,然而由于热解气化的燃气中大量焦油的存在,水洗排放的污水中含有较多的酚类和苯类等有害物质,会给环境带来较为严重的污染问题。国外多采取催化裂解或高温热裂解技术来降低燃气中的焦油含量,催化裂解虽可除去以上的焦油,但由于生物质、煤、固体废弃物粗燃气中的焦油主要为组成十分复杂的稠环化合物,催化裂解过程容易造成镍基催化剂积炭失活,且催化剂的应用会使热解气化燃气生产成本大幅增加。因此,上述技术方法均无法彻底清除热解气化产生高温燃气中的灰分和焦油,且容易因焦油和灰分而形成二次污染。

采用热解气高温燃烧可以有效地解决焦油冷凝的问题,但是为防止堵塞管道及附属设备、燃气燃烧器,热解气燃烧时需除尘同时保证燃气热解气进入燃烧器之前温度不低于焦油的冷凝。虽然现有高温过滤容器可以有效脱尘,但是过滤容器设备启动时,过滤容器膜管温度较低,高温燃气碰到膜管时,焦油极容易冷凝并粘结在膜管上,造成膜管堵塞,同时,热解或气化产生的热解气易波动温度波动较大,气体有可能低于焦油冷凝温度,造成焦油在膜管冷凝。因此,过滤容器有必要进行预热和维持温度,使热解气通入过滤容器时,膜管的温度要维持在焦油的凝结温度以上,同时解决除尘和防止加油冷凝问题。高温过滤容器可以有效脱尘,但是过滤容器设备启动时,过滤容器膜管温度较低,高温燃气碰到膜管时,焦油极容易冷凝并粘结在膜管上,造成膜管堵塞,同时,热解或气化产生的热解气易波动温度波动较大,气体体积有可能低于焦油冷凝温度,造成焦油在膜管冷凝。因此最容易想到的方法是增加加热装置保证热解气在进入过滤容器时的温度和过滤容器本身温度维持在高于焦油的凝结温度以上,但这样必然增加设备的复杂度,同时必然增加能源消耗。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是如何保证热解气在进入过滤容器时的温度和过滤容器本身温度维持在高于焦油的凝结温度以上。

为了解决上述技术问题,本发明设计了一种多介质高温过滤装置,其特征在于包括2个以上的过滤容器,2个以上的过滤容器交错设置或者嵌套设置,两个过滤容器独立设置,之间通过导热材料隔离。

所述的多介质高温过滤装置,其特征在于每个过滤容器上都分别设有净化腔体、支撑板、上部腔体组成;每个过滤容器上的净化腔体与上部腔体通过支撑板隔开,支撑板上设有开孔用于支撑膜管和净化腔体内气体通过膜管过滤后排到上部腔体,过滤膜为金属膜或高温陶瓷膜,上部腔体设有反吹管,对应每个支撑板上的开孔位置都设有吹灰口,吹灰口与反吹管相连接;净化腔体设置有入口,上部腔体设置有出口,各个过滤容器的入口都设有电控阀门,净化腔体之间通过由导热材料制成的隔离壁相隔离。

所述的多介质高温过滤装置,其特征在于包括2个过滤容器,分别为第一过滤容器和第二过滤容器,两个过滤容器的入口处通过管道进行连接,管道上设有电控阀门。

所述的多介质高温过滤装置,其特征在于所述第一过滤容器的净化腔体嵌套在第二过滤容器的净化腔体内,净化腔体相互独立,之间通过隔离壁相隔离。

所述的多介质高温过滤装置,其特征在于所述第一过滤容器和第二过滤容器的净化腔体都分别包括多个子进化腔体;所述第一过滤容器的子净化腔体与第二过滤容器的子净化腔体交错设置,子净化腔体相互独立,之间通过隔离壁相隔离。

所述的多介质高温过滤装置,其特征在于还包括第三过滤容器,所述第二过滤容器的净化腔体设置在第三净化腔体的净化腔体内,净化腔体相互独立,之间通过隔离壁相隔离。

所述的多介质高温过滤装置,其特征在于至少一个过滤容器内设置有膜管。

还包括了一种热解系统,包括热解系统和过滤子系统,其特征在于过滤子系统采用多介质高温过滤装置作为过滤器。

一种过滤方法,其特征在于将2种以上的过滤容器的净化腔体嵌套或者交错设置在一起,各个过滤容器相互独立;从待过滤气体中选择无焦油含量的作为预热气体,先打开预热气体所连接的过滤容器上的电控阀门,同时分别监控其他过滤容器的膜管出口处的温度,当膜管出口处的温度达到或超过预先设定的阀值时,再打开该膜管所在的过滤容器上的电控阀门。

所述的过滤方法,其特征在于各个过滤容器之间还设有连接容器,打开预热气体所连接的过滤容器上的电控阀门的同时,也打开各个过滤容器之间的连接容器上的电控阀门,让预热气体对所有过滤容器进行预热,同时分别监控其他过滤容器的膜管出口处的温度,当膜管出口处的温度达到或超过预先设定的阀值时,关闭各个过滤容器之间的连接容器上的电控阀门,同时除了预热气体所在的过滤容器上都输入一段时间的高温氮气,再其它过滤容器上的电控阀门,开始正常的过滤操作。

实施本发明具有如下有益效果:充分利用其中一个过滤容器的高温气体给其它的过滤容器进行预热,保证含有焦油成分的气体在进入膜管的入口时膜管入口处的温度度达到预先设定的值,防止焦油冷凝并粘结在膜管上造成膜管堵塞的问题,同时持续保证膜管持续的维持温度高于预先设定的值。

附图说明

图1是包含两个过滤容器的多介质高温过滤装置的系统框图;

图2是只有一个过滤容器设置膜管的多介质高温过滤装置的系统框图;

图3是包含三个过滤容器的多介质高温过滤装置的系统框图;

图4是中间过滤容器不设置膜管的多介质高温过滤装置的系统框图。

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作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。

图1是包含两个过滤容器的多介质高温过滤装置的系统框图;分别为第一过滤容器1和第二过滤容器2,第二过滤容器的入口与第二管道24相连接,第一过滤容器的入口与第一管道14相连接,第一管道14与第二管道24通过管道进行连接,管道上设有第一电控阀门15,第二管道24上还设有第二电控阀门25。第一过滤容器1的净化腔体整体为一个类圆柱形,第二过滤容器2的净化腔体整体为一个圆环形,第一过滤容器1的净化腔体设置在第二过滤容器的净化腔体内,之间通过高温陶瓷材料制成的隔离壁相隔离。第一过滤容器1和第二过滤容器2内部都通过支撑板4隔开,上部分别为第一过滤容器的上部腔体18和第二过滤容器的上部腔体28,下部为净化腔体;支撑板4在第一过滤容器1和第二过滤容器2上都设有开孔,用于支撑膜管。上部腔体设有反吹管;净化腔体设置有入口,上部腔体设置有出口,各个过滤容器的入口都设有电控阀门;第一过滤容器1的底部为锥形的第一排灰装置16,在净化腔体上均匀设有多根膜管,成为第一配套膜管13,第一过滤容器的上部腔体18与第一配套膜管13相对应设置的多个第一配套吹灰口11,第一配套吹灰口11与反吹管道相连接,第一出气口12设置在净化腔体的侧壁上,位置高于第一配套膜管13;第二过滤容器2的底部为锥形的第二排灰装置26,在净化腔体上均匀设有多根膜管,成为第二配套膜管23,第二过滤容器的上部腔体28与第二配套膜管23相对应设置的多个第二配套吹灰口21,第二配套吹灰口21与反吹管道相连接,第二出气口22设置在净化腔体的侧壁上,位置高于第二配套膜管23。

假设同时存在两个待过滤的高温气体,两种气体不能混合,其中气体一上没有粉尘,特别是没有焦油,且温度更高。

第一种过滤方法是:将气体一接到第二管道上,另外一种气体接在第一管道上。一种实施方法是先打开第二电控阀门25,让第一气体先进入第二过滤容器的净化腔体中,高温气体通过侧壁对第一过滤容器的净化腔体进行预热,当第一过滤容器的净化腔体中的第一配套膜管13的入口达到预先设定的温度,该温度与焦油的凝结温度有关,保证焦油不发生凝结。达到该温度后再开启第一过滤容器的气体,开始过滤。

第二种过滤方法是:将气体一接到第二管道上,另外一种气体接在第一管道上。一种实施方法是先打开第二电控阀门25,让第一气体先进入第二过滤容器的净化腔体中,同时开启第一电控阀门15,高温气体直接进入第一过滤容器的净化腔体进行预热,当第一过滤容器的净化腔体中的第一配套膜管13的入口达到预先设定的温度,关闭第一电控阀门15。为了安全,可以先对第一过滤容器输入高温n2气体将前面的气体进行清理,后再开启第一过滤容器的气体,开始过滤。

图2是只有一个过滤容器设置膜管的多介质高温过滤装置的系统框图,如果第二过滤容器上的高温气体上没有粉尘,则可将第二过滤容器上的第二配套膜管23和第二配套吹灰口21,及配套的装置省去,因此该部件设置为可拆卸结构,这样可更多程度的灵活满足不同的需求。

同理也可以通过将预热的气体先注入到第一过滤容器,对第二过滤容器进行预热。同时可解决热解产生的单种热解气温度波动较大可能引起某些时刻气体温度可能低于焦油冷凝温度,造成焦油在膜管上冷凝的问题。

当运行一段时间后,过滤容器上存在较大积灰时,只需要通过反吹管到通过配套的吹灰口对各个配套膜管进行反吹,并通过对应的排灰口排出,可简单实现对过滤器的清洁。

还可以包含更多的过滤容器,可同时满足更多介质的高温过滤需求。图3是包含三个过滤容器的多介质高温过滤装置的系统框图;在两个的基础上增加了第三过滤容器3,第三过滤容器的入口与第三管道34相连接,第三管道34与第二管道24通过管道进行连接,管道上设有第三电控阀门35。第三过滤容器3的净化腔体整体为一个圆环形,第二过滤容器2的净化腔体设置在第三过滤容器3的净化腔体内,之间通过高温陶瓷材料制成的隔离壁相隔离。相当于第一过滤容器、第二过滤容器和第三过滤容器嵌套设置。第一过滤容器1、第二过滤容器2和第三过滤容器3内部都通过支撑板4隔开,上部分别为第一过滤容器的上部腔体18、第二过滤容器的上部腔体28和第二过滤容器的上部腔体38,下部为净化腔体;支撑板4在第一过滤容器1、第二过滤容器2和第三过滤容器3上都设有开孔,用于支撑膜管。上部腔体设有反吹管;净化腔体设置有入口,上部腔体设置有出口。第三过滤容器1的底部为锥形的第三排灰装置36,在净化腔体上均匀设有多根膜管,成为第三配套膜管33,第三过滤容器的上部腔体38与第三配套膜管33相对应设置的多个第三配套吹灰口31,第三配套吹灰口31与反吹管道相连接,第三出气口32设置在净化腔体的侧壁上,位置高于第三配套膜管33。

优选设置在中间的第二过滤容器作为预先热容器,且一般选择温度最高的气体从第二过滤容器进行通过。如果多种过滤气体都含焦油和粉尘,也可以选择气体无焦油的高温气体,入n2氮气,先通过第二过滤容器进行预先注入,也可同时注入到第一过滤容器和第三过滤容器,分别对第一过滤容器、第二过滤容器和第三过滤容器对各个净化腔体进行预热,当各个腔体的膜管温度达到预先设置的温度时,再将温度最高的气体输入中间的第二过滤容器,其它气体分别输入第一过滤容器和第三过滤容器分别进行过滤,过程中同样第二过滤容器持续为第一过滤容器和第三过滤容器提供热源,保证其腔体内膜管温度保持在焦油凝结温度之上。

图4是中间过滤容器不设置膜管的多介质高温过滤装置的系统框图。如果第二过滤容器上的高温气体上没有粉尘,则可将第二过滤容器上的第二配套膜管23和第二配套吹灰口21,及配套的装置省去,因此该部件设置为可拆卸结构,这样可更多程度的灵活满足不同的需求。当然也可选择去除其它过滤容器中不需要的膜管和吹灰口。

以上所揭示的仅为本发明一种实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程,并依本发明权利要求所作的等同变化,仍属于发明所涵盖的范围。

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