[实用新型]一种煤气化干法除灰系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种煤气化干法除灰系统。

背景技术

煤炭作为最重要的化石燃料之一，煤气化技术应用于发电和化工产品生产是必然的选择，是一种非常重要的洁净煤利用技术。气流床煤气化技术是国际上较为先进的洁净煤气化技术之一，其主要优势在于煤种适应性广、生产强度大、结构设计简单以及接近100％的碳转化率等。煤气化过程是一个热化学过程。它是以煤为原料，以氧气(空气、富氧或纯氧)、水蒸气或氢气等作气化剂(或称气化介质)，在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。由于气化炉内温度很高，在有氧条件下，碳、挥发分及部分反应产物(H₂和CO等)以发生燃烧反应为主，在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应，即气化反应阶段，最终形成以H₂和CO为主要成分的合成气离开气化炉。气化过程中，煤中矿物质会发生分解、熔融、气化、凝聚、冷凝、团聚等一系列的物理化学变化，然后在低温下形成化学成分和形态各异的飞灰。这些飞灰被合成气夹带进入下游单元，需要进行除灰处理。

常见的除灰工艺有湿法除灰和干法除灰两种。其中，Shell干粉加压气化技术、美国KBRTRIGTM煤气化技术、U-gas气化技术、西安热工研究院两段干煤粉气流床气化技术等都采用了干法排灰技术。即，煤气化产生的飞灰随合成气引出气化炉，首先采用飞灰过滤器进行干法除灰，过滤器将气化炉生成的合成气中的绝大部分粉尘过滤掉，使合成气达到一定的标准后再进入湿洗单元进一步洗涤。

图1给出了Shell干粉加压气化技术的除灰工艺的流程示意图：来自煤气化气化炉夹带着固体灰尘的粗合成气首先进入陶瓷过滤器进行除尘，过滤后的合成气经过过滤器的上部气体出口管送到湿洗工序，粗合成气中夹带的灰尘聚集在陶瓷过滤器滤芯外壁上成为滤饼，滤饼在N₂反吹作用下落入容器下部的收集罐内并通过飞灰出口管排出。排出的飞灰在放料罐内经历变压过程，压力由高压(～4.0MPa)过渡至常压状态。在卸料冷却罐A和卸料冷却罐B内，利用低温低压N₂对飞灰进行汽提。汽提后的飞灰经中间储罐进入充气仓充气，最终进入储仓。

其中，该工艺中通过对放料罐变压起到降压效果，卸料冷却罐A和卸料冷却罐B实际上起流化床作用，中间储罐临时存储飞灰、充气仓当作飞灰发料罐。卸料冷却罐A和B的主要功能是当飞灰通过放料罐降压后排入到卸料冷却罐A和B中后，充入低温(～80℃)低压气体(N₂或CO₂)对飞灰进行汽提。汽提作用表现为：(1)降低气固两相中气相中有害气体的分压，从而使有害气体从固体表面解析出来，达到脱除有害气体的目的，脱除的废气经除尘器过滤后与燃料气混合送火炬燃烧，达到合格排放的目的。(2)用低温气体降低飞灰的温度，使得飞灰粘度降低，有利于排灰和储存。该干法脱除工艺中，过滤器、收集罐和放料罐是高压状态，而卸料冷却罐及其下游设备都是常压状态，因此放料罐起到将飞灰由高压过渡至常压的作用。

与湿法除灰工艺相比，干法除灰具有循环用水和污水排放量少、净化后粉尘含尘量低、环保效益高等一系列优点，但是该工艺也存在投资大、维护和操作成本高等问题。以Shell干粉加压气化技术的除灰工艺为例，其采用的是一种类似多料罐倒料方式，飞灰从高压过滤器到常压储仓之间设置了多个料罐，具体包括收集罐、放料罐、2个卸料冷却罐、中间储罐和充气仓，上述罐体巨大，容积从几立方米到几百立方米不等，而且每个料罐都需要配备相应的缓冲罐和除尘器等设备(缓冲罐和除尘器在图1中作了省略处理)。该工艺流程烦冗，且整套干法除灰单元的投资非常巨大。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中的飞灰干法脱除工艺复杂、设备投资大、操作和维护成本高的缺陷，而提供了一种煤气化干法除灰系统。本实用新型旨在优化现有的煤气化干法除灰工艺，解决烦冗流程带来的设备投资巨大、操作复杂等问题，促进整套煤气化系统的长周期稳定运行。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：