[发明专利]旋风分离器及粉煤流化气化分离装置

说明书

本发明涉及一种旋风分离器和粉煤流化气化的分离装置，主要解决现有技术中旋风分离器分离效率低、较多细颗粒从升气管中逃逸的问题。本发明通过一种粉煤流化气化的分离装置及方法，该分离装置的分离空间内部、升气管下部设有中心构件，能够有效阻止细颗粒在环形空间短路进入升气管、又能降低分离器内旋流场的不稳定性；同时在分离装置的进口处设置有旋风进口扬声器声场，利用声波辐射团聚进入旋风分离器入口管道内的细粉颗粒，形成较大的颗粒团，能够大大提高分离效率的技术方案，较好的解决了上述技术问题，可应用于粉煤气化分离或其他工业生产的气固分离中。

技术领域

本发明涉及一种旋风分离器及粉煤流化气化的分离装置。

背景技术

天然气是优质的燃料和重要的化工原料，具有安全可靠、绿色环保的优点。随着我国经济的快速发展以及城镇化步伐的加快，对天然气的需求日益增加。我国自身的天然气产量以无法达到天然气的需求量，供需矛盾日益突出，供应缺口唯有依赖进口得以弥补，极大程度上影响了我国的能源安全。我国又是一个以煤炭为主要能源结构的国家，在未来很长一段时间内不会改变，据统计，我国的一次能源消费结构中，煤炭达到了66％。随着石油资源的日益紧缺，有效利用煤炭资源已成为我国能源可持续发展的一项策略。将煤转化成天然气，是煤炭清洁高效利用的重要途径，因其能量转化率高，适合我国国情，成为当前煤化工领域的研究热点之一。

煤气化是煤炭高效、清洁利用的核心技术，是发展煤基化学品生产、煤基液体燃料、合成天然气(SNG)、IGCC发电、制氢、工业燃气及多联产系统等过程工业的基础。我国是世界上最大的煤气化技术应用市场。目前，多种煤气化技术已成功实现工业化应用，均采用非催化气化技术，以高温高压为代价提高碳转化率，这就带来了煤气冷却强度大、气体净化困难、能耗高、对设备要求苛刻等问题。然而，煤的催化气化过程不仅提高了气化反应速率，同时也显著降低了气化反应温度，使煤的温和气化过程得以实现。同时也可以进行许多合成过程，在催化剂的作用下，可在煤气化的同时合成甲烷、甲醇、氨等化工原料，缩短了工艺流程。其中通过煤催化气化的方法直接制取富含甲烷的合成气，是煤催化气化的一个重要研究方向。

在煤气化技术的反应器方面，当前较为广泛的属于气流床气化技术。但是这种技术须使用低灰熔点(＜1350℃)和低灰含量(＜10～15％)的优质煤炭，而解决高灰熔点煤的方法通常是加入10～30％的助熔剂，使得进料的灰份更高，影响其操作性和经济性。同时，气流床熔渣气化技术过高的操作温度使气流床的投资、维修和操作成本提高。美国电力研究院(EPRI)的研究报告指出，现有工业气流床气化炉不适合高灰、高灰熔点煤的气化，世界需要工业化的流化床气化技术。流化床技术无论燃烧或气化均具有适应高灰熔点、高灰煤种的本性，循环流化床锅炉已成功燃烧煤矸石即为明证。

而对于循环流化床或流化床反应器来说，直接影响碳转化率、环保与经济性的就是气固分离设备了，常用的分离设备不能满足环保要求，尤其是分离效率较低时，水洗的压力非常大，对于水污染很严重；另外一方面，由于跑掉的含碳颗粒较多，碳转化率很低，经济性也很非常差，尤其是对于大型化的工业装置来说，分离设备的效率决定了整套系统的可行性与经济性。现有技术的分离设备主要为常规的旋风分离器，由于粉煤具有飞灰颗粒低的特点，所以效率一直是瓶颈。

专利CN200810118430.8公开了一种高温高压夹套式旋风分离装置，包括旋风分离器和密闭压力容器外壳。旋风分离器置于所述密闭压力容器外壳内，入口、升气管和料腿分别从所述外壳的相应位置穿出，与外部管线连接。为了使常规旋风分离器适应高压的工况，常规旋风分离器和密闭压力容器外壳之间的夹套空间内有高压介质。另外，为了提高耐磨和耐高温性能，在常规旋风分离器内壁设置有隔热耐磨衬里。采用此发明，在保持了常规旋风分离器先进性能的同时，任何类型的常规旋风分离器的结构优化和尺寸匹配方案可以不经修改，就能满足耐高温高压耐磨的要求，且节约了大量的开发时间和费用，实现了加压灰熔聚流化床粉煤气化技术的大规模工业化应用。然后对分离效率并没有实质性的改变，同时增大了设备空间。