[发明专利]一种含高浓焦粉颗粒粗煤气能量回收及净化系统

说明书

本申请公开了一种高浓焦粉颗粒煤气能量回收及净化系统，包括：蒸发器一段、过热段、蒸发器二段、旋风分离器、高效除尘器以及省煤器，蒸发器一段、过热段以及蒸发器二段依次按照上、中、下位置进行连接并组成一废热锅炉；蒸发器二段的出口通过管道与旋风分离器连接，经旋风分离器离心分离后的煤气穿过蒸发器二段后进入高效除尘器和省煤器；高效除尘器和省煤器的设置位置可互换。本申请解决了煤气降温过程中，低温段换热管磨损、腐蚀、堵塞等问题，大大延长了废热锅炉和省煤器的使用寿命，适用于流化床气化领域和气流床气化领域产的高温粗煤气降温净化。

技术领域

本申请属于高温含尘煤气热量回收及净化技术领域，具体涉及一种含高浓焦粉颗粒粗煤气能量回收及净化系统。

背景技术

我国的能源结构是多煤少油，因此，采用煤基为原料生产化工产品，降低国家对石油的依赖，提高能源安全有至关重要的作用，而煤制气是实现煤基化工的重要技术依托。目前，煤制气主要采用流化床气化炉和气流床气化炉，必须经过除尘和降温回收能量，得到洁净低温煤气才能进入下游工段进行变换或者脱硫脱碳，生产出合格的净化煤气。

对富含高浓度粉尘的高温粗煤气的降温净化，气流床气化炉分煤气上行废热锅炉降温流程和煤气下行激冷降温流程；流化床气化炉由于气化原理的限制，只有煤气上行废热锅炉流程。

现有的气流床气化炉上行废热锅炉流程多采用的是循环气激冷加盘管式、直管式水冷壁废热锅炉，降温至340℃后送陶瓷干法除尘器。这种流程配置由于熔融渣、焦粉被大量夹带进入盘管式、直管式水冷壁废热锅炉，导致废热锅炉常常堵塞，影响换热效果。

现有的流化床气化炉上行废热锅炉降温流程，一般先经过高温旋风除尘器，把850～1050℃的高温煤气进行初次除尘，旋风除尘后的高温煤气送往空气预热器、废热锅炉降温至165～280℃，这股煤气含粉尘的浓度仍旧高达30～150g/Nm³。废锅降温后的煤气再经过干法除尘、水洗后送下游变换或脱硫脱碳工段。由于进入废热锅炉的高温煤气含煤灰、焦粉较高(30～150g/Nm³)，这些煤灰和焦粉颗粒对余热锅炉的蒸发段、过热段、省煤器段的火管和壳体部分快速冲刷，使得上述部分产生磨损，引起换热管破裂；另外，随着煤气经废热锅炉，温度不断降低，煤气气速也逐渐下降，煤气中的焦粉颗粒有沉积在换热器表面的趋势；特别是在水管式省煤器段，由于水管壁温接近煤气露点，导致部分死区有露点腐蚀，水管表面被腐蚀变得不光滑，更加容易粘连煤气中的煤灰及焦粉，时间久了，水管壳体结成大片污垢，进一步导致垢下腐蚀，更严重地话，可能会引起废热锅炉停车大修。

现有技术中，流化床气化炉用煤气上行废热锅炉降温流程包括高温蒸发器、过热器、低温蒸发器、省煤器。中国实用新型专利CN 208871582 U公开了一种新型废热锅炉，其采用缩颈筒和中心筒相结合的新型废热锅炉设计，焦粉主要集中在中心筒处，使得废热锅炉换热器内含尘量降低，降低了焦粉对换热器和管板的磨损。这种结构由于中心筒处煤气温度仍旧较高，中心筒处收集焦粉的效率仍然较低，仍旧有大量粉尘进入换热器内，不能彻底解决焦粉磨损废热锅炉的问题。

中国发明专利CN 102047038 B公开了一种流化床煤气化工艺用余热锅炉，其包含高温蒸发器、过热器、低温蒸发器以及省煤器，其中过热器、低温蒸发器和省煤器采用水管式结构，高温蒸发器采用火管式结构。这种组合方式，是先经过废热锅炉经一步法降温后再送往除尘器净化，但在实际运行的工业化示范装置上发现，该一体组合式的余热锅炉的换热器仍旧存在磨损、腐蚀的问题，表现在高温蒸发段煤气入口处火管磨损严重；尤其是省煤器水管壳体结垢严重，露点腐蚀严重，出现停车事故最频繁。以上说明了煤气中夹带的煤灰以及粉尘对设备的影响非常大。

发明内容

针对上述现有技术的缺点或不足，本申请要解决的技术问题是提供一种含高浓焦粉颗粒粗煤气能量回收及净化系统。

为解决上述技术问题，本申请通过以下技术方案来实现：