本实用新型属于煤气化化工领域，尤其涉及一种循环流化床粉煤气化生产粗合成气的除尘装置。
背景技术：
流化床煤气化炉生产的粗合成气必须经过冷和除尘工艺，才能进入下阶段的脱硫和脱碳工艺，生产出合格的精合成气。现有技术中常用湿法除尘，但此法有严重的水的二次污染和水处理问题需要解决。例如，用水洗法除尘，洗出来的一次黑水经沉淀后，二次黑水还需生化处理。水洗后的黑水的生化处理设备和操作成本很高。水洗使用的板式换热器也极容易被湿的灰泥堵塞而停车影响生产，因此要经常拆卸并使用化学试剂清洗。同时，黑水沉淀后的炭灰泥含有高水分，但湿炭泥很难再工业上在使用并作为三废必须加以处理。因此，迫切需要新的和改进粗合成气除尘的技术。
现有专利公开了一种高炉煤气布袋除尘系统，用于高炉煤气的除尘。还公开了一种大型高炉煤气干式布袋除尘器，用于处理高炉煤气除尘。但是由于高炉煤气与流化床煤气化装置生产的粗合成气性质不同，如高炉煤气不含水汽，且含尘量小得多（高炉煤气含尘量在20克/立方米左右，只有流化床煤气化装置生产的粗合成气含尘量的五分之一），而流化床煤气化装置生产的粗合成气中含有较高的水蒸气（水汽含量高达37%，体积浓度下同），因此现有的布袋除尘方法不能有效解决流化床煤气化装置生产的粗合成气除尘问题。究其原因是：流化床煤气化装置生产的粗合成气中水蒸气易凝结，加上灰含量高，除尘过程中会导致布袋带料的堵塞，影响到除尘效率。
现有公知流化床燃煤工艺中另一个常见的技术问题是粗合成气除尘后收集到的粉尘的回收。除尘后收集到的粉尘需要加以回收，现有常用的方法为埋板器机械输送技术，这是常压下的工业技术，而煤气化生成的粗煤气都是在带压下的除尘，无法使用。同时由于煤飞灰常为含碳的煤灰并憎水，因此也很难应用喷水除尘的方法来解决。
目前，气力输送技术装置亦已广泛应用于干粉料（面粉，糖粉）的输送。但对于细微的（10μm）流化床煤气化装置生产的粗合成气除尘后收集的粉尘颗粒，由于其含水蒸气量高，易生成糊状物的情况，因此本领域技术人员一般认为气力输送技术装置不适用流化床煤气化装置生产的粗合成气除尘后收集到的粉尘的输送。
技术实现要素：
本实用新型旨在针对循环流化床煤气化装置出来的粗合成气中水蒸气含量较高、灰含量高会导致滤芯堵塞的问题，而提出一种纤维烧结金属过滤器除尘的装置及方法在处理循环流化床煤气化装置生产的粗合成气中的应用，使其可应用于循环流化床粉煤加压气化装置出来的粗合成气的净化除尘。
本实用新型所述的循环流化床粉煤气化生产粗合成气的除尘装置，包括依次连接的反吹系统、过滤装置、细灰冷却系统和密相气力输送系统；所述过滤装置包括一过滤器筒体、管板和封头；所述过滤器筒体的下端呈锥形；所述过滤器筒体内上端设置有纤维烧结金属过滤器滤芯；所述纤维烧结金属过滤器滤芯固定在管板上，管板放在过滤器筒体上部，封头位于管板顶部，所述过滤器筒体上部设置一与纤维烧结金属过滤器滤芯内贯通的净合成气出气口，净合成气出气口位于封头上；所述过滤器筒体下部设置一与过滤器筒体内、纤维烧结金属过滤器滤芯外围贯通的粗合成气进气口，粗煤气进气口位于过滤器筒体中心处；所述过滤器筒体的下端设置一与过滤器筒体内、纤维烧结金属过滤器滤芯外围贯通的预热氮气管；所述过滤器筒体上部设置一与过滤器筒体内、纤维烧结金属过滤器滤芯内部贯通的反吹口；所述反吹口与前述反吹系统相连接；所述细灰冷却系统包括一内部设置有冷却盘管的细灰冷却器；所述细灰冷却器与前述过滤器筒体的锥形下端相连接；所述细灰冷却器下部设置有液化氮气接口和低低报料位开关；所述细灰冷却器通过细灰冷却器排灰管线与密相气力输送系统相连接；所述过滤器内粗合成气进气口与净合成气出气口之间设置有压差计。
本实用新型所述的循环流化床粉煤气化生产粗合成气的除尘装置，所述密相气力输送系统包括依次连接的氮气管线、反吹阀、减压设备、细灰收集器、细灰收集器出口切断阀、细灰收集器出口手动调节阀和灰仓；所述减压设备后设置有泄压总管；减压设备与泄压总管间设置有调节阀；所述氮气管线与细灰收集器之间设置有细灰收集器上下部流化氮气切断阀；所述细灰收集器出口切断阀和细灰收集器出口手动调节阀的出口经细灰收集器出口输送氮气切断阀与氮气管线相连接；所述氮气管线与细灰收集器的入口之间设置有细灰收集器入口流化氮气切断阀。
本实用新型所述的循环流化床粉煤气化生产粗合成气的除尘装置，所述减压设备设置有三个，分别为依次连接的一级减压设备、二级减压设备和三级减压设备；所述氮气管线与一级减压设备间设置有一级减压设备氮气反吹阀，一级减压设备与泄压总管之间设置有一级减压设备泄压管线自力式调节阀；所述氮气管线与二级减压设备间设置有二级减压设备氮气反吹阀，二级减压设备与泄压总管之间设置有二级减压设备泄压管线压力调节阀；所述氮气管线与三级减压设备间设置有三级减压设备氮气反吹阀，三级减压设备与泄压总管之间设置有三级减压设备泄压管线压力调节阀。
本实用新型所述的循环流化床粉煤气化生产粗合成气的除尘装置，所述反吹系统包括依次连接的反吹气总管、反吹气储罐和反吹气支管；所述反吹气储罐上设置有反吹气储罐温度计和反吹气储罐压力表。
本实用新型所述的循环流化床粉煤气化生产粗合成气的除尘装置，所述反吹气支管并列设置有6组，每组反吹气支管上均设置有一台反吹气电磁控制阀，每组反吹气支管又分为2个喷气支管，每个喷气支管均经反吹口连通至纤维烧结金属过滤器滤芯内部。
本实用新型所述的循环流化床粉煤气化生产粗合成气的除尘装置，所述过滤器筒体的锥形下端处设置有锥部温度计；所述过滤器筒体和反吹气储罐的外壁均设置有蒸汽伴热保温层。
本实用新型所述的循环流化床粉煤气化生产粗合成气的除尘装置，所述反吹气总管内的反吹气体为净煤气。
本实用新型所述的循环流化床粉煤气化生产粗合成气的除尘装置，所述减压装置和细灰收集器均设置有内衬过滤网，用于分离并且收集较大的灰块、耐火材料或者其它异物，防止较大的灰块可能堵塞下游排灰管线。
本实用新型所述循环流化床粉煤气化生产粗合成气的除尘装置的方法，包括如下步骤：
1）将粗合成气经粗合成气进气口进入过滤器筒体中，并穿过纤维烧结金属过滤器滤芯的滤网，由纤维烧结金属过滤器滤芯内部上口进入净合成气出气口；粗合成气内的细灰被纤维烧结金属过滤器滤芯所阻吸附在滤芯的外围，并进入过滤器筒体下部的细灰冷却器中；过滤器筒体内温度保持在100-315℃，由进气口进入的粗合成气压力为0.1-2.25MPa；所述过滤器筒体内靠近入气口位置与靠近出气口位置之间的压力差通过压差计查看控制在0-60kpa；
2）细灰冷却器中的细灰与锅炉水冷却盘管内的锅炉水间接换热被冷却至170℃，细灰在细灰冷却器中被收集；
3）当细灰冷却器内的料位高于低低报料位开关时，投用一级减压设备泄压管线自力式调节阀，控制一级减压设备出口压力在1.1MPa；打开二级减压设备泄压管线压力调节阀，控制二级减压设备19出口压力在1.03 MPa；打开三级减压设备泄压管线压力调节阀，控制三级减压设备20出口压力在0.35-0.5MPa之间；
4）当三级减压设备出口压力控制在0.35-0.5MPa之间时，打开细灰收集器入口流化氮气切断阀，对灰管内的细灰进行松动，灰管内的细灰被松动后，关闭细灰收集器入口流化氮气切断阀；设置细灰收集器出口手动调节阀的开度为40%，打开细灰收集器出口输送氮气切断阀，对细灰排灰管线进行吹扫灰；确认细灰排灰管线通畅后，打开细灰收集器出口切断阀，同时打开细灰收集器上下部流化氮气切断阀，将细灰通过密相气力输送至灰仓；输送气选用氮气；选用氮气作为细灰输送气既可以稀释细灰中携带的少量合成气，也可以在灰仓中形成一种氮封；
5）当过滤器筒体内靠近入气口位置与靠近出气口位置之间的压力差在10-20kpa时，依次打开6组反吹气支管上的反吹气电磁控制阀，向纤维烧结金属过滤器滤芯内喷吹反吹气体，对纤维烧结金属过滤器滤芯外围吸附层进行急速冲刷，把吸附层的粉尘吹落至细灰冷却器中，纤维烧结金属过滤器滤芯恢复原有透气度及粗合成气穿透力和除尘功能后停止清灰，重新开始下一轮粗合成气的过滤。
本实用新型所述循环流化床粉煤气化生产粗合成气的除尘装置的方法，步骤4）中所述细灰收集器入口流化氮气切断阀、细灰收集器上下部流化氮气切断阀及细灰收集器出口输送氮气切断阀三个切断阀的氮气总量为100-240Nm3/h，其中上述三个切断阀的氮气分配比例为1:3:6。细灰收集器入口流化氮气切断阀此路气主要作为三级减压设备至细灰收集器之间管段内细灰的流化气，在排灰启动前对入口细灰进行流化，当正常排灰后，此路流化气一般为关闭状态；细灰收集器上下部流化氮气切断阀输送气分为上下两路：下部输送气主要用于流化其内部细灰，使细灰在其内成为流化状态；上部输送气主要作为输送气，将细灰从细灰收集器输送至排灰管线；细灰收集器出口输送氮气切断阀输送气的作用主要为将排灰管线中的细灰输送至灰仓。
本实用新型所述的循环流化床粉煤气化生产粗合成气的除尘装置，通过对现有装置及方法的改进，使得对粗合成气除尘所得的细灰可直接使用于水泥制造工业和其他工业中，有较高的使用价值。同时本实用新型能减少湿法工艺产生黑水的二次污染，生成净合成煤气，粉尘回收率可达99.8%，为煤制气和煤制油工业开创了一条新路，本实用新型不仅解决了工业中的安全与连续生产问题，同湿法相比本实用新型的工艺可节能50%。
附图说明
图1为本实用新型所述的循环流化床粉煤气化生产粗合成气的除尘装置结构示意图；
图2为本实用新型所述的反吹气支管结构示意图；
其中，00-保温层、01-粗合成气进气口、02-净合成气出气口、03-过滤器筒体、04-过滤器滤芯、05-反吹气电磁控制阀、06-压差计、07-锥部温度计、08-反吹气储罐压力表、09-反吹气储罐温度计、10-净煤气、11-反吹气储罐、12-预热氮气管、13-细灰冷却器、14-冷却盘管、15-低低报料位开关、16-流化氮气、17-细灰冷却器排灰管线、18-一级减压设备、19-二级减压设备、20-三级减压设备、21-细灰收集器、22-灰仓、23-一级减压设备泄压管线自力式调节阀、24-二级减压设备泄压管线压力调节阀、25-三级减压设备泄压管线压力调节阀、26-一级减压设备氮气反吹阀、27-二级减压设备氮气反吹阀、28-三级减压设备氮气反吹阀、29-细灰收集器入口流化氮气切断阀、30-细灰收集器上下部流化氮气切断阀、31-细灰收集器出口输送氮气切断阀、32-细灰收集器出口切断阀、33-细灰收集器出口手动调节阀、34-泄压总管、35-氮气管线、36-细灰排灰管线、37-封头、38-管板、39-反吹气总管、40-反吹气支管、41-喷气支管。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型所述循环流化床粉煤气化生产粗合成气的除尘装置进行详细说明。
实施例一
本实用新型所述的循环流化床粉煤气化生产粗合成气的除尘装置，如图1所示，包括依次连接的反吹系统、过滤装置、细灰冷却系统和密相气力输送系统；所述过滤装置包括一过滤器筒体03、管板38和封头37；所述过滤器筒体03的下端呈锥形；所述过滤器筒体03内上端设置有纤维烧结金属过滤器滤芯04；所述纤维烧结金属过滤器滤芯04固定在管板38上，管板38放在过滤器筒体03上部，封头37位于管板38顶部，所述过滤器筒体03上部设置一与纤维烧结金属过滤器滤芯04内贯通的净合成气出气口02，净合成气出气口02位于封头37上；所述过滤器筒体03下部设置一与过滤器筒体03内、纤维烧结金属过滤器滤芯04外围贯通的粗合成气进气口01，粗煤气进气口位于过滤器筒体03中心处；所述过滤器筒体03的下端设置一与过滤器筒体03内、纤维烧结金属过滤器滤芯04外围贯通的预热氮气管12；所述过滤器筒体03上部设置一与过滤器筒体03内、纤维烧结金属过滤器滤芯04内部贯通的反吹口；所述反吹口与前述反吹系统相连接；所述细灰冷却系统包括一内部设置有冷却盘管14的细灰冷却器13；所述细灰冷却器13与前述过滤器筒体03的锥形下端相连接；细灰冷却器13用于收集纤维烧结金属过滤器滤芯04过滤下来的细灰，冷却细灰的同时也可以预热锅炉水，充分利用高温细灰的热量，将高温煤灰由315℃冷却至170℃，锅炉水由120℃预热至160℃。所述细灰冷却器13下部设置有液化氮气接口和低低报料位开关15；所述细灰冷却器13通过细灰冷却器排灰管线17与密相气力输送系统相连接；所述过滤器内粗合成气进气口01与净合成气出气口02之间设置有压差计06。
所述密相气力输送系统包括依次连接的氮气管线35、反吹阀、减压设备、细灰收集器21、细灰收集器出口切断阀32、细灰收集器出口手动调节阀33和灰仓22；所述减压设备后设置有泄压总管34；减压设备与泄压总管34间设置有调节阀；所述氮气管线35与细灰收集器21之间设置有细灰收集器上下部流化氮气切断阀30；所述细灰收集器出口切断阀32和细灰收集器出口手动调节阀33的出口经细灰收集器出口输送氮气切断阀31与氮气管线35相连接；所述氮气管线35与细灰收集器21的入口之间设置有细灰收集器入口流化氮气切断阀29。所述减压设备设置有三个，分别为依次连接的一级减压设备18、二级减压设备19和三级减压设备20；所述氮气管线35与一级减压设备18间设置有一级减压设备氮气反吹阀26，一级减压设备18与泄压总管34之间设置有一级减压设备泄压管线自力式调节阀23；所述氮气管线35与二级减压设备19间设置有二级减压设备氮气反吹阀27，二级减压设备19与泄压总管34之间设置有二级减压设备泄压管线压力调节阀24；所述氮气管线35与三级减压设备20间设置有三级减压设备氮气反吹阀28，三级减压设备20与泄压总管34之间设置有三级减压设备泄压管线压力调节阀25。所述反吹系统包括依次连接的反吹气总管39、反吹气储罐11和反吹气支管40；所述反吹气储罐11上设置有反吹气储罐温度计09和反吹气储罐压力表08。所述过滤器筒体03的锥形下端处设置有锥部温度计07；所述过滤器筒体03和反吹气储罐11的外壁均设置有蒸汽伴热保温层00。蒸汽为过热蒸汽，温度在300-400℃之间，此保温层00可减少设备热损失，防止粗合成气中的水蒸气发生冷凝。在过滤器筒体03外部设置伴热保温层00的同时，还在过滤器筒体03的下端锥部通过预热氮气管12增加预热氮气气源，使过滤器筒体03内温度保持在100-315℃。随着时间的推移过滤器滤芯04外围的吸附层增厚并产生阻力，流化床的粗合成气中水蒸气含量高，易凝结，加上灰含量高，会导致过滤器滤芯04的堵塞。由于过滤器筒体03外部设有保温层00和筒体锥部通过预热氮气管12设有预热氮气的存在，其保证筒体内温度保持在100-315℃范围之内，因此不容易使得过滤器滤芯04发生堵塞。蒸汽伴热管通入300-400℃的过热蒸汽，蒸汽伴热管沿除尘装置筒体的外壁以轴向方式排布。
本实用新型所述的循环流化床粉煤气化生产粗合成气的除尘装置，如图2所示，所述反吹气支管40并列设置有6组，每组反吹气支管40上均设置有一台反吹气电磁控制阀05，每组反吹气支管40又分为2个喷气支管41，每个喷气支管41均经反吹口连通至纤维烧结金属过滤器滤芯04内部，可向纤维烧结金属过滤器滤芯04内部喷吹反吹气，用于除去滤芯外表面上吸附的细灰。
本实用新型所述的循环流化床粉煤气化生产粗合成气的除尘装置，所述反吹气总管39内的反吹气体为净煤气10。
本实用新型所述的循环流化床粉煤气化生产粗合成气的除尘装置，所述减压装置和细灰收集器21均设置有内衬过滤网，用于分离并且收集较大的灰块、耐火材料或者其它异物，防止较大的灰块可能堵塞下游排灰管线。
本实用新型所述循环流化床粉煤气化生产粗合成气的除尘方法，包括如下步骤：
1）将粗合成气经粗合成气进气口01进入过滤器筒体03中，并穿过纤维烧结金属过滤器滤芯04的滤网，由纤维烧结金属过滤器滤芯04内部上口进入净合成气出气口02；粗合成气内的细灰被纤维烧结金属过滤器滤芯04所阻吸附在滤芯的外围，并进入过滤器筒体03下部的细灰冷却器13中；过滤器筒体03内温度保持在100-315℃，由进气口进入的粗合成气压力为0.1-2.25MPa；所述过滤器筒体03内靠近入气口位置与靠近出气口位置之间的压力差通过压差计06查看控制在0-60kpa；有效的解决了循环流化床煤制气装置出来的粗合成气中水蒸气含量高而易凝结的技术问题，并同时克服了灰含量，而容易导致过滤器滤芯04堵塞的技术问题，有效地实现了纤维烧结金属过滤器除尘方法在高气相比（水汽量比高达20%）、高含灰量（含尘276kg/m3）、温度在100-315℃范围、压强为（0.1-2.25MPa）的工况下的除尘应用；
2）细灰冷却器13中的细灰与锅炉水冷却盘管14内的锅炉水间接换热被冷却至170℃，细灰在细灰冷却器13中被收集；
3）当细灰冷却器13内的料位高于低低报料位开关15时，投用一级减压设备泄压管线自力式调节阀23，控制一级减压设备18出口压力在1.1MPa；打开二级减压设备泄压管线压力调节阀24，控制二级减压设备1919出口压力在1.03 MPa；打开三级减压设备泄压管线压力调节阀25，控制三级减压设备2020出口压力在0.35-0.5MPa之间；
4）当三级减压设备20出口压力控制在0.35-0.5MPa之间时，打开细灰收集器入口流化氮气切断阀29，对灰管内的细灰进行松动，灰管内的细灰被松动后，关闭细灰收集器入口流化氮气切断阀29；设置细灰收集器出口手动调节阀33的开度为40%，打开细灰收集器出口输送氮气切断阀31，对细灰排灰管线36进行吹扫灰；确认细灰排灰管线36通畅后，打开细灰收集器出口切断阀32，同时打开细灰收集器上下部流化氮气切断阀30，将细灰通过密相气力输送至灰仓22；输送气选用氮气；选用氮气作为细灰输送气既可以稀释细灰中携带的少量合成气，也可以在灰仓22中形成一种氮封；
5）当过滤器筒体03内靠近入气口位置与靠近出气口位置之间的压力差在10-20kpa时，就需要对过滤器滤芯04进行反吹清灰，在对过滤器滤芯04进行反吹的同时，滤芯仍然在进行过滤。除了定时启动滤芯反吹清灰外，清灰程序的启动还有滤芯内外吸附层的阻力降而决定；随着清灰过程的进展，滤芯外表面吸附的灰量增加，滤芯内外的阻力降也增加，当阻力降达到10-20kpa时，滤芯清灰过程启动。依次打开6组反吹气支管40上的反吹气电磁控制阀05，在过滤器工作一段时间后滤尘侧粉尘堆积造成过滤阻力增大时，向纤维烧结金属过滤器滤芯04内喷吹反吹气体，对纤维烧结金属过滤器滤芯04外围吸附层进行急速冲刷，把吸附层的粉尘吹落至细灰冷却器13中，纤维烧结金属过滤器滤芯04恢复原有透气度及粗合成气穿透力和除尘功能后停止清灰，重新开始下一轮粗合成气的过滤。
本实用新型所述的循环流化床粉煤气化生产粗合成气的除尘方法，步骤4）中所述细灰收集器入口流化氮气切断阀29、细灰收集器上下部流化氮气切断阀30及细灰收集器出口输送氮气切断阀31三个切断阀的氮气总量为100-240Nm3/h，其中上述三个切断阀的氮气分配比例为1:3:6。细灰收集器入口流化氮气切断阀29此路气主要作为三级减压设备20至细灰收集器21之间管段内细灰的流化气，在排灰启动前对入口细灰进行流化，当正常排灰后，此路流化气一般为关闭状态；细灰收集器上下部流化氮气切断阀30输送气分为上下两路：下部输送气主要用于流化其内部细灰，使细灰在其内成为流化状态；上部输送气主要作为输送气，将细灰从细灰收集器21输送至排灰管线；细灰收集器出口输送氮气切断阀31输送气的作用主要为将排灰管线中的细灰输送至灰仓22。通过三级连续减压，将细灰压力减至0.35-0.5MPa后进行输送，并能安全连续地排出系统，采用密相气力输送装置减少了阀门的使用数量，尤其不用高温高压耐磨盘阀，提高了整个密相气力输送煤灰装置的气密性。
实施例二
在实施例一的基础上，当三级减压设备20出口与入口之间压力差为138kPa时，打开三级减压设备氮气反吹阀28，反吹3秒后，关闭三级减压设备氮气反吹阀28；当二级减压设备19出口与入口之间压力差为138kPa时，打开二级减压设备氮气反吹阀27，反吹3秒后，关闭二级减压设备氮气反吹阀27；当一级减压设备18出口压力减去1200kpa压力差为204kPa时，打开一级减压设备氮气反吹阀26，反吹3秒后，关闭一级减压设备氮气反吹阀26。
当细灰冷却器13下料不畅时，打开流化氮气16，对细灰冷却器13内的细灰进行流化的同时使得细灰在流化状态下可以和冷却盘管14更好的接触，从而促进细灰的冷却操作。高压氮气也可以除去细灰颗粒与颗粒之间的水分，并且促使细灰从细灰冷却器13出来后在重力的作用可以自由移动。细灰冷却器13料位控制要求调节三级减压设备泄压管线压力调节阀25来精确控制细灰冷却器13内的料位，三级减压设备20出口压力越高，排灰速率越快；通过细灰收集器出口手动调节阀33可以粗略调节细灰冷却器13内料位。二级减压设备泄压管线压力调节阀24压力设定后一般不在调节，若三级减压设备20减压出现问题，则二级细灰减压设备可作为备用三级减压设备20完成减压过程。