煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
[0001] 本發(fā)明的申請(qǐng)人于2015年1月30日提交了申請(qǐng)?zhí)枮?015100507824、名稱"煤炭 轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化方法"的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)。該在先申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)中提供了多種煤炭轉(zhuǎn)化爐爐 氣凈化方法和系統(tǒng)，可能與本申請(qǐng)存在技術(shù)上的關(guān)聯(lián)。由于在先申請(qǐng)?jiān)诒旧暾?qǐng)的申請(qǐng)日尚 未公開(kāi)，故本說(shuō)明書(shū)的下述內(nèi)容中多設(shè)及到該在先申請(qǐng)中的內(nèi)容，W便公眾在閱讀本申請(qǐng) 文件時(shí)能夠更為全面、清楚了解本煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化技術(shù)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化技術(shù)，具體設(shè)及煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化方法和煤炭 轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化系統(tǒng)。所說(shuō)的"煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣"尤其包括煤炭氣化爐爐氣和煤炭干饋爐 爐氣。
【背景技術(shù)】
[0003] 受煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣本身物理和化學(xué)性質(zhì)的制約，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，為了達(dá)到 對(duì)煤炭轉(zhuǎn)化生成的氣體產(chǎn)物清潔、高效的利用，可行的辦法是采取對(duì)煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣進(jìn)行 高溫凈化的技術(shù)路線。而目前能夠?qū)崿F(xiàn)氣體高溫凈化的手段有限，主要有機(jī)械除塵方式、電 除塵方式和氣體高溫過(guò)濾除塵方式。機(jī)械除塵方式（如重力除塵器、旋風(fēng)除塵器）除塵效 率低；電除塵方式成本高、能耗大，且除塵效率也不太理想；氣體高溫過(guò)濾除塵方式除塵效 率很高，在技術(shù)上是比較理想的選擇。氣體高溫過(guò)濾除塵方式的實(shí)現(xiàn)是利用高溫氣體過(guò)濾 裝置，高溫氣體過(guò)濾裝置中安裝有可耐高溫的高精度過(guò)濾元件，如燒結(jié)金屬多孔材料過(guò)濾 元件或燒結(jié)陶瓷多孔材料過(guò)濾元件，該些過(guò)濾元件的過(guò)濾精度可根據(jù)煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣中待 過(guò)濾粉塵的大小通過(guò)調(diào)整多孔材料的孔徑來(lái)保證。雖然高溫氣體過(guò)濾裝置具有除塵效率高 的優(yōu)點(diǎn)，但在過(guò)濾煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣時(shí)仍然面臨一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，即如何確保過(guò)濾元件在較長(zhǎng) 時(shí)間內(nèi)有效工作。
[0004] W往在過(guò)濾煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣時(shí)為提升過(guò)濾元件的有效工作時(shí)間，解決措施無(wú)外乎 兩個(gè)方面。其中一方面的解決措施是開(kāi)發(fā)出更為有效的過(guò)濾元件再生方式，例如向高溫氣 體過(guò)濾裝置內(nèi)注入一些物質(zhì)使其在一定條件下與過(guò)濾元件中的堵塞物進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到對(duì)過(guò) 濾元件再生的目的。當(dāng)然，對(duì)過(guò)濾元件的再生還可W多種方式并行，例如將傳統(tǒng)的反吹再生 與上述反應(yīng)再生向結(jié)合。另一方面的解決措施是在高溫氣體過(guò)濾裝置的開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)過(guò)程中 向高溫氣體過(guò)濾裝置內(nèi)通入高溫保護(hù)氣體（如氮?dú)猓┻M(jìn)行高溫預(yù)熱或置換，從而防止過(guò)濾 元件表面結(jié)露。公開(kāi)號(hào)CN103961954A的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)文件中公開(kāi)了一種濾巧（過(guò)濾 元件）再生方法，其采用了向高溫氣體過(guò)濾裝置內(nèi)通入貧氧氣體來(lái)與濾巧上附著的可燃?jí)m 進(jìn)行燃燒從而實(shí)現(xiàn)濾巧再生的目的，但該種方式只設(shè)及濾巧的再生，并沒(méi)有考慮如何從根 本上降低濾巧堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供新型的煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化方法和煤炭轉(zhuǎn)化 爐爐氣凈化系統(tǒng)，w便于對(duì)煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣進(jìn)行氣固分離凈化。
[0006] 本發(fā)明的煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化方法，包括將煤炭轉(zhuǎn)化爐生成的爐氣傳送至高溫氣 體過(guò)濾裝置進(jìn)行過(guò)濾凈化的環(huán)節(jié)，所述高溫氣體過(guò)濾裝置位于煤炭轉(zhuǎn)化爐外部或整合在煤 炭轉(zhuǎn)化爐中；當(dāng)高溫氣體過(guò)濾裝置位于煤炭轉(zhuǎn)化爐外部時(shí)，將高溫氣體過(guò)濾裝置待過(guò)濾氣 體進(jìn)口相比煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣出口的爐氣溫度的向下變動(dòng)幅度保持在0~50°C的范圍內(nèi)，并 且將爐氣已通過(guò)高溫氣體過(guò)濾裝置的過(guò)濾元件時(shí)相比煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣出口的爐氣溫度的 向下變動(dòng)幅度保持在0~80°C的范圍內(nèi)；當(dāng)所述高溫氣體過(guò)濾裝置整合在煤炭轉(zhuǎn)化爐中 時(shí)，使從煤炭轉(zhuǎn)化爐生成爐氣開(kāi)始直至爐氣已通過(guò)高溫氣體過(guò)濾裝置的過(guò)濾元件的過(guò)程發(fā) 生于煤炭轉(zhuǎn)化爐內(nèi)部。
[0007] 上述方法中，當(dāng)高溫氣體過(guò)濾裝置位于煤炭轉(zhuǎn)化爐外部時(shí)，高溫氣體過(guò)濾裝置待 過(guò)濾氣體進(jìn)口相比煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣出口的爐氣溫度的向下變動(dòng)幅度還可進(jìn)一步限定為保 持在0~30°C的范圍內(nèi)，并且，爐氣已通過(guò)高溫氣體過(guò)濾裝置的過(guò)濾元件時(shí)相比煤炭轉(zhuǎn)化 爐爐氣出口的爐氣溫度的向下變動(dòng)幅度可進(jìn)一步限定為保持在0~50°C的范圍內(nèi)。在此 基礎(chǔ)上，所述高溫氣體過(guò)濾裝置待過(guò)濾氣體進(jìn)口相比爐氣已通過(guò)高溫氣體過(guò)濾裝置的過(guò)濾 元件時(shí)的爐氣溫度的變化量可進(jìn)一步限定為-l〇〇°C~+20°C，更進(jìn)一步的限定為-50°C~ +10°C。
[000引需要指出，上述內(nèi)容中高溫氣體過(guò)濾裝置待過(guò)濾氣體進(jìn)口相比爐氣已通過(guò)高溫 氣體過(guò)濾裝置的過(guò)濾元件時(shí)的爐氣溫度的變化量為-100°c(或-50°c)，表示爐氣已通 過(guò)高溫氣體過(guò)濾裝置的過(guò)濾元件時(shí)的溫度比爐氣進(jìn)入高溫氣體過(guò)濾裝置時(shí)的溫度提高了 100°C(或50°C);反之，高溫氣體過(guò)濾裝置待過(guò)濾氣體進(jìn)口相比爐氣已通過(guò)高溫氣體過(guò) 濾裝置的過(guò)濾元件時(shí)的爐氣溫度的變化量為+20°C(或+10°C)，表示爐氣已通過(guò)高溫氣 體過(guò)濾裝置的過(guò)濾元件時(shí)的溫度比爐氣進(jìn)入高溫氣體過(guò)濾裝置時(shí)的溫度降低了 20°C(或 10。"。
[0009] 上述方法中，當(dāng)所述高溫氣體過(guò)濾裝置位于煤炭轉(zhuǎn)化爐外部時(shí)，從煤炭轉(zhuǎn)化爐出 口輸出爐氣開(kāi)始直至爐氣已通過(guò)高溫氣體過(guò)濾裝置的過(guò)濾元件后的過(guò)程還可W包括將煤 炭轉(zhuǎn)化爐出口輸出的爐氣先傳送至預(yù)除塵裝置進(jìn)行初步固氣分離后再進(jìn)入高溫氣體過(guò)濾 裝置行過(guò)濾凈化的環(huán)節(jié)。當(dāng)然，上述方法也可W不含上面所述的通過(guò)預(yù)除塵裝置進(jìn)行初步 固氣分離的環(huán)節(jié)，從而使煤炭轉(zhuǎn)化爐出口輸出的爐氣直接進(jìn)入高溫氣體過(guò)濾裝置。
[0010] 無(wú)論上述方法中是否含有通過(guò)預(yù)除塵裝置進(jìn)行初步固氣分離的環(huán)節(jié)，該方法都可 進(jìn)一步改進(jìn)為：從煤炭轉(zhuǎn)化爐出口輸出爐氣開(kāi)始直至爐氣已通過(guò)高溫氣體過(guò)濾裝置的過(guò)濾 元件的過(guò)程中，將所述爐氣溫度的向下變動(dòng)幅度保持在不超過(guò)80°C的范圍內(nèi)。在此基礎(chǔ)上， 該方法從煤炭轉(zhuǎn)化爐出口輸出爐氣開(kāi)始直至爐氣已通過(guò)高溫氣體過(guò)濾裝置的過(guò)濾元件的 過(guò)程中，所述爐氣溫度的向下變動(dòng)幅度可進(jìn)一步限定為保持在不超過(guò)5〇°c、3(rc或20°C的 范圍內(nèi)。
[0011] 更進(jìn)一步的，該方法從煤炭轉(zhuǎn)化爐出口輸出爐氣開(kāi)始直至爐氣已通過(guò)高溫氣體過(guò) 濾裝置的過(guò)濾元件后的過(guò)程中，使所述爐氣溫度不降低。再進(jìn)一步的，從煤炭轉(zhuǎn)化爐出口輸 出爐氣開(kāi)始直至爐氣已通過(guò)高溫氣體過(guò)濾裝置的過(guò)濾元件后的過(guò)程中，使所述爐氣溫度變 動(dòng)幅度為0~100°c。又進(jìn)一步的，從煤炭轉(zhuǎn)化爐出口輸出爐氣開(kāi)始直至爐氣已通過(guò)高溫氣 體過(guò)濾裝置的過(guò)濾元件后的過(guò)程中，使所述爐氣溫度逐漸升高。
[0012] 在本發(fā)明的上述各方法中，所述煤炭轉(zhuǎn)化爐主要是指煤炭氣化爐或煤炭干饋爐。 在此基礎(chǔ)上，所述煤炭轉(zhuǎn)化爐為實(shí)施煤炭低溫干饋工藝或煤炭中溫干饋工藝的煤炭干饋 爐。更進(jìn)一步的，所述煤炭轉(zhuǎn)化爐為實(shí)施煤炭低溫干饋工藝的煤炭干饋爐，且所述高溫氣體 過(guò)濾裝置待過(guò)濾氣體進(jìn)口的爐氣溫度為400~550°C。就目前的高溫氣體過(guò)濾裝置而言，過(guò) 濾上述溫度區(qū)間內(nèi)的煤炭低溫干饋爐爐氣是比較適宜的。
[0013] 在本發(fā)明上述各方法中，除對(duì)主要對(duì)溫度的相應(yīng)控制外，還可進(jìn)一步將從煤炭轉(zhuǎn) 化爐生成爐氣開(kāi)始直至爐氣已通過(guò)高溫氣體過(guò)濾裝置的過(guò)濾元件的過(guò)程控制在15秒W 內(nèi)。更進(jìn)一步的還可將從煤炭轉(zhuǎn)化爐生成爐氣開(kāi)始直至爐氣已通過(guò)高溫氣體過(guò)濾裝置的過(guò) 濾元件的過(guò)程控制在10秒W內(nèi)。當(dāng)然，將從煤炭轉(zhuǎn)化爐生成爐氣開(kāi)始直至爐氣已通過(guò)高溫 氣體過(guò)濾裝置的過(guò)濾元件的過(guò)程控制在8秒、6秒或5秒W內(nèi)則更好。
[0014] 煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣中通常含有多種物質(zhì)，該些物質(zhì)的物理形態(tài)（氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)） 各異，化學(xué)成分也比較復(fù)雜，因此煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣存在很強(qiáng)的物理不穩(wěn)定性和化學(xué)不穩(wěn)定 性，尤其W煤炭干饋爐爐氣最為典型。申請(qǐng)人通過(guò)對(duì)堵塞的過(guò)濾過(guò)濾進(jìn)行分析等研究發(fā)現(xiàn)， 上述原因是導(dǎo)致?tīng)t氣凈化問(wèn)題尤其是高溫氣體過(guò)濾裝置過(guò)濾元件堵塞W及煤炭轉(zhuǎn)化生成 的氣體產(chǎn)物的利用率受限等問(wèn)題的重要因素。通過(guò)本發(fā)明上述各種方法中對(duì)高溫氣體過(guò)濾 裝置工作時(shí)的進(jìn)出口溫度、從煤炭轉(zhuǎn)化爐出口輸出爐氣開(kāi)始直至爐氣被過(guò)濾的整個(gè)過(guò)程中 爐氣溫度變化或煤炭轉(zhuǎn)化爐與高溫氣體過(guò)濾裝置的位置關(guān)系的限定，或者上述該些因素與 爐氣生成直至被過(guò)濾的時(shí)間的結(jié)合，能夠較好的避免煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣的物理不穩(wěn)定性和化 學(xué)不穩(wěn)定性對(duì)爐氣凈化過(guò)程特別是高溫過(guò)濾凈化過(guò)程的不利影響，從根本上延長(zhǎng)過(guò)濾元件 被堵塞前的使用時(shí)間。
[0015] 為了實(shí)施或更好的實(shí)施上述一些煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化方法，本發(fā)明還提供了下述 多種煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化系統(tǒng)。第一種煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化系統(tǒng)包括煤炭轉(zhuǎn)化爐和用于 對(duì)煤炭轉(zhuǎn)化爐出口輸出的爐氣進(jìn)行過(guò)濾凈化的高溫氣體過(guò)濾裝置，該系統(tǒng)中從所述煤炭轉(zhuǎn) 化爐的爐氣出口直至高溫氣體過(guò)濾裝置的該一部分整體上構(gòu)成一個(gè)爐氣加熱保溫流路。 其中，所述的爐氣加熱保溫流路具體是一個(gè)可使?fàn)t氣在從煤炭轉(zhuǎn)化爐出口輸出開(kāi)始直至 已通過(guò)高溫氣體過(guò)濾裝置的過(guò)濾元件的過(guò)程中其爐氣溫度的向下變動(dòng)幅度保持在不超過(guò) 80°C(優(yōu)選是不超過(guò)50°C、30或20°C)的范圍內(nèi)的爐氣加熱保溫流路。
[0016] 第一種煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化系統(tǒng)的一種具體結(jié)構(gòu)是，所述煤炭轉(zhuǎn)化爐與高溫氣體 過(guò)濾裝置之間還設(shè)有預(yù)除塵裝置，煤炭轉(zhuǎn)化爐的爐氣出口與預(yù)除塵裝置的待除塵氣體進(jìn)口 連通，預(yù)除塵裝置的已除塵氣體出口與高溫氣體過(guò)濾裝置的待過(guò)濾氣體進(jìn)口連通，所述煤 炭轉(zhuǎn)化爐、預(yù)除塵裝置和高溫氣體過(guò)濾裝置=者的外殼前后依次連接為一體，預(yù)除塵裝置 的待除塵氣體進(jìn)口靠近煤炭轉(zhuǎn)化爐的爐氣出口，高溫氣體過(guò)濾裝置的待過(guò)濾氣體進(jìn)口靠近 預(yù)除塵裝置的已除塵氣體出口；預(yù)除塵裝置和高溫氣體過(guò)濾裝置上均設(shè)有加熱保溫結(jié)構(gòu)。
[0017] 第一種煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化系統(tǒng)更具體的結(jié)構(gòu)是，所述預(yù)除塵裝置的已除塵氣體 出口位于該預(yù)除塵裝置的頂部，高溫氣體過(guò)濾裝置的待過(guò)濾氣體進(jìn)口高于預(yù)除塵裝置的已 除塵氣體出口并與預(yù)除塵裝置的已除塵氣體出口之間通過(guò)彎頭連接；高溫氣體過(guò)濾裝置中 過(guò)濾元件的安裝高度高于高溫氣體過(guò)濾裝置的待過(guò)濾氣體進(jìn)口。
[0018] 第一種煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化系統(tǒng)更具體的結(jié)構(gòu)是，所述預(yù)除塵裝置和高溫氣體過(guò) 濾裝置的外殼上均安裝有加熱保溫套殼，加熱保溫套殼與預(yù)除塵裝置W及高溫氣體過(guò)濾裝 置的外殼之間為加熱介質(zhì)輸送通道，所述加熱介質(zhì)輸送通道與加熱介質(zhì)源連接。
[0019] 第一種煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化系統(tǒng)更具體的結(jié)構(gòu)是，所述的預(yù)除塵裝置具體采用機(jī) 械除塵器。例如，所述的預(yù)除塵裝置具體采用旋風(fēng)除塵器、重力除塵器或是旋風(fēng)除塵器與重 力除塵器的組合。
[0020] 第一種煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化系統(tǒng)更具體的結(jié)構(gòu)是，所述高溫氣體過(guò)濾裝置采用燒 結(jié)金屬多孔材料過(guò)濾元件或燒結(jié)陶瓷多孔材料過(guò)濾元件。例如，所述高溫氣體過(guò)濾裝置采 用高溫使用性能優(yōu)異的燒結(jié)鐵侶金屬間化合物多孔材料過(guò)濾元件。
[0021] 第一種煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化系統(tǒng)更具體的結(jié)構(gòu)是，所述煤炭轉(zhuǎn)化爐具體是指煤炭 氣化爐或煤炭干饋爐。進(jìn)一步的，所述煤炭轉(zhuǎn)化爐具體為實(shí)施煤炭低溫干饋工藝或煤炭中 溫干饋工藝的煤炭干饋爐。
[0022] 第一種煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化系統(tǒng)更具體的結(jié)構(gòu)是，該系統(tǒng)中從所述煤炭轉(zhuǎn)化爐的 爐氣出口直至高溫氣體過(guò)濾裝置的該一部分整體上構(gòu)成一個(gè)可使?fàn)t氣在從煤炭轉(zhuǎn)化爐出 口輸出開(kāi)始直至已通過(guò)高溫氣體過(guò)濾裝置的過(guò)濾元件的過(guò)程中其爐氣溫度不降低的爐氣 加熱保溫流路。
[0023] 第一種煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化系統(tǒng)更具體的結(jié)構(gòu)是，系統(tǒng)中從所述煤炭轉(zhuǎn)化爐的爐 氣出口直至高溫氣體過(guò)濾裝置的該一部分整體上構(gòu)成一個(gè)可使?fàn)t氣在從煤炭轉(zhuǎn)化爐出口 輸出開(kāi)始直至已通過(guò)高溫氣體過(guò)濾裝置的過(guò)