用于從氣流床氣化的粗氣分離粉塵的裝置制造方法
【專利摘要】為了在高達(dá)10MPa的壓力下以及高于燃料灰的熔點(diǎn)的溫度下，對(duì)燃料粉末的氣流床氣化的粗氣進(jìn)行粉末分離，使用多級(jí)的洗氣系統(tǒng)。第一級(jí)由改型的激冷系統(tǒng)以及連接在后面的沖洗塔構(gòu)成，該沖洗塔作為吹氣柱進(jìn)行工作。第二沖洗級(jí)由一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的文杜利沖洗器構(gòu)成。第三沖洗級(jí)由沖洗水的多個(gè)高壓霧化器、用于將粗氣冷卻了1到15℃的具有冷凝水形成的部分冷凝器以及分離塔，該分離塔裝備有沖洗底部以及塑料涂裝的除霧器。
【專利說明】用于從氣流床氣化的粗氣分離粉塵的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于在高達(dá)1MPa的壓力以及150到250°C之間的溫度下，在水蒸汽飽和的狀態(tài)下，通過三級(jí)的洗氣系統(tǒng)從氣動(dòng)或液壓輸入的燃料粉末的氣流床氣化的粗氣(Rohgas)分離粉塵的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]燃料粉末理解為不同碳化程度的精細(xì)碾磨的煤，由生物質(zhì)構(gòu)成的粉末、通過“碳化”預(yù)先熱處理的產(chǎn)品例如焦炭、杜爾產(chǎn)品(Dorrprodukt)以及由城市和工業(yè)的剩余材料和廢物構(gòu)成的富含熱值的餾出物。燃料粉末可以作為氣體-固體物質(zhì)-懸浮物或者作為液體-固體物質(zhì)-懸浮物輸入氣化機(jī)構(gòu)。氣化反應(yīng)器可以設(shè)有冷卻罩或者設(shè)有耐火的襯里，如專利文件DE 4446803以及EP 0677567所示。根據(jù)在技術(shù)中提到的不同的系統(tǒng)可以在此分開粗氣和熔融液態(tài)的殘?jiān)?，或者共同地從氣化裝置的反應(yīng)室中排出，如在DE 19718131中所描述的。整個(gè)技術(shù)的詳細(xì)描述在J.Carl, P.Fritz, NOELL-KONVERSAT1NSVERFAHREN(NOELL轉(zhuǎn)化方法)，EF出版社，1996，第25-53頁(yè)中。氣流床氣化器由于氣化室中細(xì)粉末狀碾磨的燃料顆粒以及短暫的反應(yīng)時(shí)間而造成粗氣中增加的粉塵份額。飛塵根據(jù)燃料的反應(yīng)能力由碳黑、沒有轉(zhuǎn)化的燃料顆粒以及細(xì)的殘?jiān)约盎翌w粒構(gòu)成。尺寸在具有大于0.5mm直徑的粗顆粒與具有高達(dá)0.1 μ m直徑的細(xì)顆粒之間變化。粗氣的顆粒的可分離性取決于這個(gè)直徑，然而也取決于其成分。原則上可以一方面在碳黑和灰之間進(jìn)行區(qū)分，并且另一方面可以區(qū)分殘?jiān)w粒，其中碳黑顆粒通常更小并且更難與粗氣分開。殘?jiān)w粒具有更高的密度并且由此具有更好的可分離性，然而相反地具有更高的硬度并且由此具有腐蝕作用。這導(dǎo)致分離器以及引導(dǎo)粗氣的管中增強(qiáng)的磨損，這會(huì)引起與安全相關(guān)的泄漏以及使用壽命限制。
[0003]至今為止的現(xiàn)有技術(shù)在專利文件DE 10 2005 041 930中以及在“Die Veredelungvon Kohle (煤炭精煉)”，DGMK，漢堡，2008 年 12 月，章節(jié)“GSP-Verfahren (GSP 方法)”第537-553頁(yè)中，特別在附圖4.4.2.4.13以及4.4.2.9.1中示出。據(jù)此，氣化粗氣連同由燃料灰形成的殘?jiān)?300-1900°C的溫度下離開氣化室，并且在后面的激冷室中通過噴入過量水進(jìn)行冷卻，并且去除殘?jiān)约昂苄〕潭热コ龜y帶的粉塵。粉塵的繼續(xù)清除發(fā)生在兩個(gè)串聯(lián)的文杜利沖洗器中，其中第二沖洗器具有可調(diào)節(jié)的通道(Kehle)，從而也可以在粗氣量變換時(shí)保持通道中速度的恒定，并且由此確保攜帶的粉塵的不變的速度。氣體凈化設(shè)計(jì)用于高達(dá)2g/m3 (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的粉塵量，并且應(yīng)該在出口上實(shí)現(xiàn)l_3mg/m3 (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的粉塵量，這對(duì)于連接在后面的設(shè)備例如CO轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)、合成物或者燃?xì)廨啓C(jī)的無干擾的運(yùn)行來說是需要的。為了除去細(xì)粉塵、特別是鹽霧，運(yùn)行部分冷凝器，在部分冷凝器中將粗氣冷卻了1-15°C，其中冷凝水特別凝聚在鹽顆粒上并且通過分離水滴從粗氣流中除去。對(duì)于大于2g/m3 (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的粉塵量來說，由兩個(gè)文杜利以及一個(gè)部分冷凝器級(jí)構(gòu)成的這種裝置僅僅是受限制的或者是不足的，并且會(huì)產(chǎn)生CO轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的入口中顯著更高的粉塵濃度，而且也會(huì)引起文杜利沖洗器中增強(qiáng)的腐蝕，并且進(jìn)一步引起部分冷凝器以及連接在后面的系統(tǒng)中的臟污以及閉塞。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]從現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種裝置，該裝置具有顆粒、尤其細(xì)粉塵的較高的分離率，該分離率在可靠的運(yùn)行方式中考慮燃料的不同的含灰量以及灰特性并且具有較高的可用性。
[0005]本實(shí)用新型提出一種用于在高達(dá)1MPa的壓力以及150到250°C之間的溫度下，在水蒸汽飽和的狀態(tài)下，通過三級(jí)的洗氣系統(tǒng)從氣動(dòng)或液壓輸入的燃料粉末的氣流床氣化的粗氣分離粉塵的裝置，其中
[0006]-第一級(jí)具有激冷器，在該激冷器中通過粗氣出口布置了帶有噴頭的噴水的罩子，跟著有沖洗塔，在沖洗塔下面部分中粗氣在位于那里的水池中形成了吹氣柱，
[0007]-第二級(jí)具有一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的文杜利沖洗器，其具有分別連接在后面的分離器，
[0008]-第三級(jí)具有用于將沖洗水噴入粗氣中的高壓噴嘴以及后面的塑料涂裝的除霧器。根據(jù)一種優(yōu)選方案，帶有噴頭的噴水的罩子布置在激冷器的周邊的一部分上。根據(jù)一種優(yōu)選方案，帶有噴頭的噴水的罩子布置在激冷器的整個(gè)周邊上。根據(jù)一種優(yōu)選方案，在由罩子包圍的體積中從下面伸入地布置有分隔壁。根據(jù)一種優(yōu)選方案，至少一個(gè)所述文杜利沖洗器裝備有可調(diào)節(jié)的通道。根據(jù)一種優(yōu)選方案，在激冷器的粗氣出口和沖洗塔之間布置了將沖洗水噴入粗氣中的噴嘴。根據(jù)一種優(yōu)選方案，在第三級(jí)中布置了分離塔，該分離塔具有底部塔和真正的塑料涂裝的除霧器。根據(jù)一種優(yōu)選方案，在第三級(jí)中布置了部分冷凝器，在該部分冷凝器前面布置了第一高壓噴嘴并且在其后面布置了第二高壓噴嘴以及帶有底部塔和真正的塑料涂裝的除霧器的分離塔。根據(jù)一種優(yōu)選方案，在高壓噴嘴中輸入的沖洗水的量用于使粗氣冷卻了 I到15°c。根據(jù)一種優(yōu)選方案，設(shè)置水的準(zhǔn)備以及循環(huán)設(shè)備。
[0009]為了提供用于由粗顆粒以及細(xì)顆粒組成的較高粉塵濃度的氣化設(shè)備，使用顆粒的選擇性分離。提出了由粗-細(xì)分離器構(gòu)成的組合，該組合在第一凈化步驟中在強(qiáng)健的并且必要時(shí)多級(jí)的沖洗級(jí)中分離粗的并且特別腐蝕性的顆粒。其首先具有激冷室，在該激冷室中精細(xì)分布地噴入過量水，并且在該激冷室中除了冷卻粗氣之外同時(shí)還分離非常粗的粉塵顆粒。這通過在粗氣出口上方布置罩子得到支持，該罩子結(jié)合從下面伸入罩子中的分隔壁將氣體流強(qiáng)迫進(jìn)行三次方向變換并且為了避免結(jié)塊而額外地噴灑。隨后，粗氣流過帶有浸管的沖洗塔(Waschkolonne) 12,在此其在積聚的沖洗液體中作為吹氣柱向上提升。通過在其上的氣體室中較小的速度，加載粉塵的水滴沒有被攜帶，并且落回到吹氣柱中。通過該凈化級(jí)完全分開所有>10 μ m的顆粒。更小的顆粒在后面的凈化級(jí)中分開，該凈化級(jí)由一個(gè)或兩個(gè)相互前后跟著的文杜利沖洗器構(gòu)成。為了也分離〈I μ m的最精細(xì)的微粒，粗氣通過高壓噴入水18、20或者在熱交換器19中經(jīng)歷了 1_15°C的直接冷卻但也有間接冷卻。加載細(xì)粉塵的水以及冷凝物隨后在細(xì)滴分離器中與粗氣分開并且返回到水循環(huán)中。通過高壓噴入以及冷卻，形成了具有較大表面的最精細(xì)的液滴，其也可以容納非常細(xì)的顆粒。細(xì)滴分離器21可以裝備有沖洗底部22并且在上面的部分中裝備有涂裝的除霧器包23。為了抵抗由液滴分離器的臟污產(chǎn)生的危險(xiǎn)，該液滴分離器用PTFE或者特氟龍化合物進(jìn)行涂裝。通過所述凈化級(jí)的所描述的組合可以分離99.9%以上的顆粒。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面根據(jù)三幅圖以及三個(gè)實(shí)施例在為了理解所需要的范圍內(nèi)解釋本實(shí)用新型。在此示出:
[0011]圖1是用于在激冷裝置的級(jí)聯(lián)中分離粉塵的裝置，其具有罩子、沖洗塔、兩個(gè)文杜利沖洗器、高壓噴嘴、部分冷凝器以及細(xì)滴分離器，
[0012]圖2是用于在激冷裝置的級(jí)聯(lián)中分離粉塵的裝置，其具有罩子、沖洗塔、兩個(gè)文杜利沖洗器、帶有除霧-液滴分離器的高壓霧化器以及連接在后面的細(xì)滴分離器，
[0013]圖3是用于在激冷裝置的級(jí)聯(lián)中分離粉塵的裝置，其具有罩子、沖洗塔、文杜利沖洗器以及帶有除霧-液滴分離器的高壓霧化器。
[0014]附圖標(biāo)記列表
[0015]I粉末輸送管
[0016]Ia灰漿管
[0017]2氧氣管
[0018]3氣化室
[0019]4冷卻罩
[0020]5粗氣以及殘?jiān)懦隹?br> [0021]6激冷室
[0022]7激冷水噴入機(jī)構(gòu)
[0023]8殘?jiān)懦?br> [0024]9帶有噴頭的罩子
[0025]10沖洗水噴嘴
[0026]11粗氣出口
[0027]12沖洗塔
[0028]13水池
[0029]14文杜利沖洗器I
[0030]15文杜利沖洗器2
[0031]16沖洗水
[0032]17沖洗水分離器
[0033]18部分冷凝器19前面的沖洗水的高壓噴嘴
[0034]19部分冷凝器
[0035]20部分冷凝器19后面的沖洗水的高壓噴嘴
[0036]21分離塔
[0037]22底部塔(Bodenkolonne)
[0038]23涂裝的除霧器
[0039]24氣體排放機(jī)構(gòu)
[0040]25碳黑水排放機(jī)構(gòu)
[0041]26冷凝水及沖洗水排放機(jī)構(gòu)
[0042]27作為除霧器的液滴分離器。

【具體實(shí)施方式】
[0043]在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0044]如圖1中所示，用二氧化碳作為承載氣體根據(jù)流動(dòng)輸送原理經(jīng)由粉末輸送管I向具有500MW總功率的流化床反應(yīng)器輸入80Mg/h的貧煤(Magerkohl)制成的燃料粉末，并且連同45000m3 (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))/h的氧氣一起經(jīng)由管道2在氣化室3中在1650°C的溫度下以及4.5MPa的壓力下轉(zhuǎn)化成未經(jīng)處理的粗合成氣體。該氣化室3由冷卻罩4限定。燃料灰在所謂的氣化溫度下熔化并且大部分沉積冷卻罩上，向下運(yùn)行并且經(jīng)由粗氣以及殘?jiān)懦隹?進(jìn)入后面的激冷室6中。粗氣量為135000m3 (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))/h。激冷之后的溫度在150到250°C之間，粗氣是水蒸氣飽和的。不是所有熔化成殘?jiān)娜剂匣叶嫉竭_(dá)冷卻罩4上，而是一部分隨著粗氣流直接排放，使得粗氣攜帶著大約2-10g/m3 (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的粉末含量。
[0045]因?yàn)樗龇蹓m在后面的處理過程中由于腐蝕或者沉積引起干擾，所以除了〈lmg/m3 (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的剩余含量之外都需要除去，其中細(xì)粉末分離是技術(shù)上特別的挑戰(zhàn)。為了滿足設(shè)置目標(biāo)，安裝了多級(jí)的洗氣系統(tǒng)。第一級(jí)包括改型的激冷系統(tǒng)以及連接在后面的沖洗塔，該沖洗塔作為吹氣柱進(jìn)行工作。在激冷室6中首先通過噴入過量水將粗氣以及殘?jiān)鋮s到220°C并且在此用水蒸氣使其飽和。通過激冷室6的特別改型，在此已經(jīng)開始分離粗粉末。為此，在粗氣出口 11上方安裝具有噴頭9的罩子，其中分離板從下面伸入由罩子包圍的空間中。離開激冷器的粗氣被迫進(jìn)行三次方向變換，由此結(jié)合噴頭9實(shí)現(xiàn)繼續(xù)分離顆粒。所述罩子可以通過激冷室的一部分或者整個(gè)周邊拉成。在粗氣出口 11后面可以經(jīng)由噴嘴10加入額外的沖洗水。粗氣繼續(xù)到達(dá)沖洗塔12中，浸入水池13中并且作為吹氣柱向上以很小的粗氣速度導(dǎo)入自由空間中。在該第一沖洗級(jí)中從粗氣中除去粒度范圍為2500到10 μ m的粗粉末的大約30%質(zhì)量百分比。
[0046]第二沖洗級(jí)包括文杜利沖洗系統(tǒng)，在沖洗系統(tǒng)中布置了帶有固定通道的第一文杜利沖洗器14和帶有可調(diào)節(jié)的通道的第二文杜利沖洗器15以及水輸入機(jī)構(gòu)16。
[0047]第二文杜利沖洗器15中的可調(diào)節(jié)的通道允許對(duì)波動(dòng)的粗氣量作出反應(yīng)。在第二沖洗級(jí)中分離了粒度范圍在高達(dá)0.6 μ m的攜帶在粗氣中的粉塵的大約35%質(zhì)量百分比。
[0048]在第三沖洗級(jí)中完成挑戰(zhàn)性的細(xì)粉末分離，這尤其對(duì)技術(shù)提出了特別的要求。為此，在部分冷凝器19前面和后面通過高壓噴嘴18和20最精細(xì)分布地噴入無固體物質(zhì)的沖洗水，從而濕潤(rùn)所攜帶的粉塵顆粒。部分冷凝器19具有相同的任務(wù)，在該部分冷凝器中通過使水蒸汽飽和的粗氣冷卻了 I到15°C，在形成同樣最小的液滴的情況下產(chǎn)生大約3到1mVh的水蒸汽，其中精細(xì)的粉塵小顆粒是用于水蒸汽的冷凝核心并且由此將細(xì)粉末結(jié)合到冷凝后的水中。為了分離引導(dǎo)粉塵的液滴，通過分離塔21終止第三沖洗級(jí)，分離塔21裝備有底部塔22以及塑料涂裝的除霧器23。在很大程度上除去粉塵的粗氣經(jīng)由氣體排放機(jī)構(gòu)24離開分離室21并且隨后進(jìn)入繼續(xù)處理過程中直至產(chǎn)生最終產(chǎn)品。從整個(gè)沖洗級(jí)分離出來的碳黑水(Rufiwjisser) 25以及冷凝物和沖洗水26在分離攜帶的固體物質(zhì)之后在循環(huán)中再次導(dǎo)回沖洗級(jí)中。
[0049]在按圖2的氣流床氣化設(shè)備中，在氣化室3中在燃料氣化時(shí)形成的粉塵份額取決于不同的參數(shù)。燃料特性(例如其反應(yīng)能力)、粒度分布、含灰量、灰成分以及灰熔點(diǎn)和所形成的殘?jiān)恼扯忍匦詫儆谶@種參數(shù)。三級(jí)的沖洗系統(tǒng)在考慮特別的燃料特性的情況下進(jìn)行改型。在該例子中-用和上面相同的功率-經(jīng)由灰漿管Ia向氣化反應(yīng)器輸入帶有60%質(zhì)量百分比固體物質(zhì)份額的水-燃料粉末-懸浮物，并且與氧氣通過管2在氣化室3中轉(zhuǎn)變成粗氣。通過攜帶的水份額，將氧氣使用提高到53000m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))/h。氣化溫度為1550°C，壓力為4.5MPa。同樣根據(jù)預(yù)先給出的135000 m3 (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))/h的功率產(chǎn)生粗氣量。第一沖洗級(jí)與在按圖1的前面的例子中相等同。第二沖洗級(jí)限制到具有水輸入機(jī)構(gòu)16的文杜利沖洗器14和水分離器17上。文杜利沖洗器14為了匹配所產(chǎn)生的粗氣量所出現(xiàn)的波動(dòng)而有針對(duì)性地裝備有可調(diào)節(jié)的通道。在沖洗水分離器17后面作為第三沖洗級(jí)設(shè)有高壓霧化器18，其帶有作為除霧器的液滴分離器27，在該高壓霧化器后面連接著額外的分離塔21，該分離塔同樣裝備有底部塔22以及另一個(gè)用塑料涂覆的除霧器。碳黑水以及冷凝水和沖洗水排放機(jī)構(gòu)25或者26結(jié)合到水準(zhǔn)備以及循環(huán)系統(tǒng)中。
[0050]在按圖3的氣流床氣化設(shè)備中，在如前面所述例子一樣的條件下同樣氣化水-燃料-懸浮物。第一以及第二沖洗級(jí)相應(yīng)于按圖2的前面所述的實(shí)施例中所示。第三沖洗級(jí)限制到?jīng)_洗水的高壓霧化器18以及構(gòu)造成除霧器的液滴分離器27上。為了冷凝水蒸汽，用在高壓霧化器18中的沖洗水以這種量和溫度進(jìn)行使用，使得粗氣經(jīng)歷I到15°C的冷卻。碳黑水25以及冷凝水和沖洗水26同樣結(jié)合到水準(zhǔn)備以及循環(huán)系統(tǒng)中。
【權(quán)利要求】
1.用于在高達(dá)1MPa的壓力以及150到250°C之間的溫度下，在水蒸汽飽和的狀態(tài)下，通過三級(jí)的洗氣系統(tǒng)從氣動(dòng)或液壓輸入的燃料粉末的氣流床氣化的粗氣分離粉塵的裝置，其中 -第一級(jí)具有激冷器(6)，在該激冷器中通過粗氣出口(11)布置了帶有噴頭(9)的噴水的罩子，跟著有沖洗塔(12)，在沖洗塔(12)下面部分中粗氣在位于那里的水池(13)中形成了吹氣柱， -第二級(jí)具有一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的文杜利沖洗器(14、15)，其具有分別連接在后面的分離器(17)， -第三級(jí)具有用于將沖洗水噴入粗氣中的高壓噴嘴(18)以及后面的塑料涂裝的除霧器(23、27)。
2.按權(quán)利要求1所述的裝置， 其特征在于， 帶有噴頭(9)的噴水的罩子布置在激冷器(6)的周邊的一部分上。
3.按權(quán)利要求1所述的裝置， 其特征在于， 帶有噴頭(9)的噴水的罩子布置在激冷器(6)的整個(gè)周邊上。
4.按上述權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的裝置， 其特征在于， 在由罩子包圍的體積中從下面伸入地布置有分隔壁。
5.按上述權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的裝置， 其特征在于， 至少一個(gè)所述文杜利沖洗器(14、15)裝備有可調(diào)節(jié)的通道。
6.按上述權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于， 在激冷器的粗氣出口(11)和沖洗塔(12)之間布置了將沖洗水噴入粗氣中的噴嘴(10)。
7.按上述權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的裝置， 其特征在于， 在第三級(jí)中布置了分離塔(21)，該分離塔具有底部塔(22)和真正的塑料涂裝的除霧器(23)。
8.按上述權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的裝置， 其特征在于， 在第三級(jí)中布置了部分冷凝器(19)，在該部分冷凝器前面布置了第一高壓噴嘴(18)并且在其后面布置了第二高壓噴嘴(20)以及帶有底部塔(22)和真正的塑料涂裝的除霧器(23)的分離塔(21)。
9.按權(quán)利要求8所述的裝置， 其特征在于， 在高壓噴嘴(18、20)中輸入的沖洗水的量用于使粗氣冷卻了 I到15°C。
10.按上述權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的裝置， 其特征在于設(shè)有水的準(zhǔn)備以及循環(huán)設(shè)備。
【文檔編號(hào)】C10J3/84GK204174184SQ201420162423
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月1日
【發(fā)明者】F.漢內(nèi)曼, M.申格尼茨 申請(qǐng)人:西門子公司