[发明专利]一种IGCC粗煤气除尘净化工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及煤气除尘净化工艺及装置，尤其是涉及一种IGCC粗煤气除尘净化工艺及装置。

背景技术

整体煤气化联合循环(Integrated Gasification Combined Cycle，简称IGCC)发电系统是将煤气化技术和高效联合循环发电相结合的先进动力系统，既有高发电效率，又有极好的环保性能，是一种比较有前途的清洁、有效的使用煤发电的方法，也是当今世界能源动力界关注的一个热点。

IGCC的工艺流程是在气化炉中喷入煤粉(或水煤浆)、水蒸汽和经空气分离而得到的压缩纯氧气，产生中低热值的合成粗煤气(CO+H₂)；经净化系统将粗煤气除尘、脱硫、去除杂质而净化成精煤气；再送入燃气-蒸汽联合循环装置发电。

用于IGCC发电的煤气，虽对热值要求不高，但对煤气净化度(如控制粉尘及硫化物含量等)的要求很高。粗煤气净化的目的一是保护燃气轮机叶片和下游设备，二是使排出的烟气符合环保标准。煤炭在气化炉中气化产生的粗煤气压力为2～4MPa，温度较高，并含有大量的煤尘及NH₃，卤化物和碱性物质及微量元素等。在中等进气温度下，粒径大于5微米粒子的磨蚀和小于2微米粒子的沉积会对燃气轮机的叶片产生巨大危害，其中较大的颗粒会磨损叶片和通流部件，较小的粉尘会在叶片上沉积影响叶轮的动平衡，含硫的煤气和NH₃，卤化物等也会腐蚀燃气轮机叶轮和下游设备，而碱性物质会加剧这种腐蚀，焦油也会使叶轮积灰并导致堵塞，为了确保燃气轮机和下游设备长时间平稳运行，避免出现少量的煤尘微粒及有害气体对高速旋转的燃气轮机叶片的冲蚀和腐蚀，必须在粗煤气进入发电设备之前将其中的杂质脱除。

目前全世界IGCC示范电站普遍采用“常温湿法净化系统”来净化煤气。其粗煤气除尘工艺包括：一级干式除尘，再加一级湿式洗涤除尘器。

现有干式除尘设备多使用陶瓷过滤器。陶瓷过滤器除尘效率虽较高，但存在粉尘架桥、过滤管断裂、密封失效等问题，严重影响了IGCC电站的运行稳定性，且陶瓷过滤器投资大，占地面积大，操作费用高。

现有IGCC示范电站中多使用文丘里除尘器作为湿式除尘装置，文丘里除尘器虽然具有较高的除尘效率，但其液滴雾化装置要求水质干净无杂质，否则容易引起喷嘴堵塞结垢，在运行中不便于检修、耗水量大、压力损失较大、净化后煤气的含湿量大，煤气中的H₂S溶于水形成弱酸，对金属设备及附件造成腐蚀。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种工艺流程简单、除尘效率高、系统阻力低，设备成本低和废水排放量低的IGCC粗煤气除尘净化工艺。

本发明的另一个目的是提供适用于该工艺的IGCC粗煤气除尘净化装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明工艺为将粗煤气通入旋风分离器进行预除尘，旋风分离器捕集的粗颗粒返回气化炉继续燃烧，预除尘后的气体进入撞击式泡沫洗涤器进行精除尘，并同时出去除去NH₃、碱金属、卤素和焦油等杂质，净化后的气体经除沫器除去夹带的液沫后由出口管进入下游工序。洗涤液回流至集液槽，分为两路，一路从循环洗涤液出口经循环泵返回撞击式泡沫洗涤器逆喷管下部第二级喷嘴继续使用，另一路从黑水出口经渣水处理系统处理为灰水后经循环泵返回撞击式泡沫洗涤器逆喷管上部第一级喷嘴继续使用。除沫器上方和下方各设一个清洗喷嘴，定期对除沫器进行冲洗。

优选地，所述旋风分离器是起“分级筛选”功能，通过捕集在气化炉中未完全燃烧的10μm以上粗颗粒返回气化炉燃烧，以提高碳转化率。

优选地，所述的IGCC粗煤气除尘净化工艺，黑水排放采用连续式排放。

优选地，所述的IGCC粗煤气除尘净化工艺，进入除沫器清洗喷嘴的一次水同时用于补充系统损失的水，既清洗了除沫器，又维持整个系统的水量平衡，可一定程度减少水量消耗。

根据本发明内容，提供一种IGCC粗煤气除尘净化装置。该装置包括四个部分：干法除尘装置、湿法除尘装置、循环动力系统和渣水处理系统。

干法除尘装置为一台进气口与粗煤气相连通的旋风分离器；

湿法除尘装置为一台进气口与所述旋风分离器出气口相连通的撞击式泡沫洗涤器；

循环动力系统为两台循环泵，一台循环泵分别与渣水处理系统出水口和逆喷管第一级喷嘴进口相连通，另一台循环泵分别与所述撞击式泡沫洗涤器循环洗涤液出口和逆喷管第二级喷嘴进水口相连通；