專利名稱：用于制油的生物質(zhì)合成氣正壓凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種用于制油的生物質(zhì)合成氣正壓浄化系統(tǒng)配置。
背景技術(shù)：
隨著化石燃料逐漸枯竭，生物質(zhì)可再生清潔能源的開發(fā)利用日益受到關(guān)注，并處于快速發(fā)展之中。生物質(zhì)制氣、制油是新能源開發(fā)領(lǐng)域的重要研究課題。同煤制氣ー樣，生物質(zhì)制氣也須經(jīng)歷冷卻、洗滌等凈化過程。目前，有關(guān)生物質(zhì)氣化方法的研究成果很多，但關(guān)于生物質(zhì)合成氣如何浄化的研究卻較少，多是沿用傳統(tǒng)煤氣冷卻、洗滌的老辦法，如果忽視生物質(zhì)制氣出ロ煙溫比煤制氣出ロ煙溫高得多的具體情況，照搬照套煤氣初冷的エ藝方法顯然是不合適的，從炭化室出來的粗煤氣溫度在650°C，而本 エ藝的氣化爐出ロ合成氣的溫度高達1000°C，因此在冷卻方面的技術(shù)必須有所創(chuàng)新。傳統(tǒng)的煤氣初冷方式分為間接初冷、直接初冷、間-直接初冷三種，初冷主要是指煤氣從炭化室出來在進入電捕焦油器之前將其冷卻到22 35°C。間接初冷時煤氣與冷卻介質(zhì)不直接接觸，兩相只間接傳熱，不進行傳質(zhì)過程。煤氣冷卻、凈化效果好。直接初冷時煤氣與噴灑氨水直接接觸進行傳質(zhì)和傳熱過程。與間接初冷相比，具有煤氣冷卻效率高、阻力小、設(shè)備造價低、動カ消耗大的特點。間直接初冷是煤氣先經(jīng)過間接冷卻器再經(jīng)過直接冷卻器的組合エ藝方法，其特點是發(fā)揮兩者的長處。煤氣除塵的方法也有很多，包括沉降、過濾、旋風(fēng)除塵、電除塵、水洗或文丘里除塵等，不同的方式，除塵效果和阻力消耗差別也較大。煤氣除焦油的設(shè)備主要是電捕焦油器。不同的原料及氣化工藝，合成氣的特性不盡相同，要達到先進的凈化指標和經(jīng)濟指標，應(yīng)采用有針對性的エ藝方法和系統(tǒng)配置。傳統(tǒng)煤制氣的凈化方法，系統(tǒng)復(fù)雜、流程長、能耗高、效率低、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性差，用于生物質(zhì)合成氣的處理時，須經(jīng)優(yōu)化和改進。本申請人的科研人員，結(jié)合生物質(zhì)高溫氣化工藝和合成氣的理化特性,對其冷卻、浄化方法，做了大量的試驗研究，形成了本實用新型的內(nèi)容。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于，提供一套用于制油的生物質(zhì)合成氣正壓浄化系統(tǒng)配置。通過通過采取優(yōu)化的有針對性的エ藝方案和流程設(shè)計，配置合理的エ藝設(shè)備，控制適當?shù)磨ㄋ噮?shù)，解決傳統(tǒng)煤化工浄化方法系統(tǒng)復(fù)雜、流程長、能耗高、效率低、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性差、針對性差的問題，實現(xiàn)技術(shù)與經(jīng)濟性的統(tǒng)一。本實用新型提出的技術(shù)方案針對生物質(zhì)固定床等離子高溫氣化工藝及合成氣的特點在參考煤制氣冷卻、浄化エ藝的基礎(chǔ)上，擬定了本方案一種用于制油的生物質(zhì)合成氣正壓浄化系統(tǒng)，其特征在干，該系統(tǒng)主要包括高溫水冷煙道，水冷式激冷塔，水管式余熱爐，熱管式余熱爐，無填料文丘里洗滌塔，濕式電除塵器，濕式氣柜，燃放火炬；高溫水冷煙道與水冷式激冷塔、水管式余熱爐、熱管式余熱爐、無填料文丘里洗滌塔、濕式電除塵器及濕式氣柜通過エ藝管道和閥門依次相連；濕式氣柜與燃放火炬并聯(lián)，它們的進口和濕式電除塵器的出口エ藝管道和閥門相連。本實用新型的方案中，所述的高溫水冷煙道和水冷式激冷塔均采用膜式水冷管結(jié)構(gòu)。本實用新型的方案中，所述的水管式余熱爐設(shè)計壓カ1.6MPa或以上。本實用新型的方案中，所述的熱管式余熱爐設(shè)計壓カ為O. 5MPa。應(yīng)用本實用新型凈化用于制油的生物質(zhì)合成氣的方法，采用氧化風(fēng)機給高溫?zé)峤鈿饣癄t鼓風(fēng),該氣化爐出來的高溫合成氣,經(jīng)高溫水冷煙道連接,水冷式激冷塔加噴水部分激冷凝渣，水管式余熱爐+熱管式余熱爐兩段、雙壓余熱回收，副產(chǎn)中壓、低壓蒸汽對外供出，熱管式余熱爐凝結(jié)回收重質(zhì)焦油后，進入無填料文丘里洗滌塔洗氣除塵，濕式電除塵器深度除塵、除焦油霧凈化，達到合成氣中粉塵和焦油含量均< 10mg/Nm3、溫度< 45°C，顯熱回收率大于80 %，合格的合成氣輸送至濕式氣柜儲存或供下游エ段使用。應(yīng)用本實用新型浄化用于制油的生物質(zhì)合成氣的方法，高溫?zé)峤鈿饣癄t出來的溫度1000 1100°C、粉塵含量小于20g/Nm3、焦油含量小于3g/Nm3的高溫合成氣，自氣化爐頂引出，經(jīng)高溫水冷煙道，送入水冷式激冷塔噴水激冷至800±20°C，凝出熔渣后，進入水管式余熱爐回收中溫余熱，水管式余熱爐產(chǎn)生的中壓蒸汽對外供出，出水管式余熱爐的合成氣溫度450±20°C，送入熱管式余熱爐回收低溫余熱，產(chǎn)生的低壓蒸汽對外供汽；合成氣在熱管式余熱爐中降溫冷卻的同時，析出的部分重質(zhì)焦油，通過槽斗收集除去；出熱管式余熱爐時，合成氣降溫至200± 10°C，送入無填料文丘里洗滌塔，洗滌除塵并進一歩降溫，合成氣中的絕大部分粉塵、焦油滴及水溶性氣體進入洗滌液除去；洗滌后的合成氣溫45±2°C，再送入濕式電除塵器，進行深度除塵、除焦油后，合成氣達到粉塵和焦油含量均< 10mg/Nm3、溫度<45°C，顯熱回收率大于80%，合格的合成氣輸送至濕式氣柜儲存或供下游エ段使用，濕式氣柜并聯(lián)燃放火炬對廢氣進行燃燒處理。本實用新型的方案中，采用氧化風(fēng)機正壓鼓風(fēng)，省掉了煤氣鼓風(fēng)機，通過提高氧化風(fēng)機的出ロ壓頭，保證高溫?zé)峤鈿饣癄t出口的壓頭克服浄化系統(tǒng)的阻力后到達濕式儲氣柜入口時還有4 6KPa的正壓，以保證其氣化爐、水冷式激冷塔、水管式余熱爐、熱管式余熱爐、無填料文丘里洗滌塔、濕式電除塵器和濕式氣柜處于正壓狀態(tài)下工作，防止外部空氣漏入以上浄化設(shè)備，減少了燃氣爆炸的可能性。本實用新型的方案中，所述的高溫水冷煙道、水冷式激冷塔均采用膜式水冷管結(jié)構(gòu)，以減輕重量，消除耐火材料脫落的問題，提高運行的可靠性。它們與熱管余熱爐串連成一個水循環(huán)系統(tǒng)，解決了循環(huán)水的冷卻問題，實現(xiàn)熱量的全量回收利用。本實用新型的方案中，高溫合成氣在水冷式激冷塔噴水激冷，溫度降至800±20°C，凝出的熔渣，從塔底排出，避免余熱鍋爐受熱面的結(jié)渣污染，保證余熱爐的換熱性能穩(wěn)定。本實用新型的方案中，余熱鍋爐分成高、低溫兩段設(shè)置，高溫段采用水管式余熱爐，低溫段采用熱管式余熱爐。所述的水管式余熱爐出ロ合成氣溫度450±20°C，控制在重質(zhì)焦油的凝點以上，避免焦油在此凝結(jié)。水管式余熱爐，設(shè)計壓カ1.6MPa或以上，以提高蒸汽溫度品質(zhì)，滿足相應(yīng)化工用汽需求。所述的熱管式余熱爐出ロ合成氣溫度控制在200°C以下，以使重焦油在此段凝結(jié)，通過槽斗收集處理。低溫段余熱爐采用熱管式余熱爐，提高換熱功效。設(shè)計壓カ為O. 5MPa，產(chǎn)生的低壓蒸汽供電除塵等設(shè)備吹掃使用。生物質(zhì)合成氣粉塵、焦油量較低，初除塵配置無填料文丘里除塵器，既達到除塵、降溫的目的，又能洗去合成氣中的H2S、NH3和HCN等有害氣體。末級配置濕式電除塵器，確保達到除塵、除焦油的控制指標。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，突出解決了以下問題，優(yōu)勢十分明顯。適配于絕熱型高溫氣化爐，解決了水冷或成品氣冷方式時，氣化爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，爐體 尺寸大，壁面易掛渣，水側(cè)易結(jié)垢；耗氣量大，電耗高的技術(shù)問題，在提高氣化穩(wěn)定性的同時，還節(jié)省了氣化主設(shè)備的造價。采用高溫水冷連接煙道，解決了絕熱煙道笨重、膨脹、支吊不好解決、煙道內(nèi)襯易垮脫、使用壽命短的問題。采用爐外噴水激冷方式，對氣化操作無干擾，控制部分激冷程度，能兼顧凝渣效果和系統(tǒng)的熱利用效率。兩級、雙壓余熱鍋爐的設(shè)置，實現(xiàn)了重質(zhì)焦油的集中收集處理，余熱梯級回用，提高了裝置的熱效率。配置無填料文丘里洗滌塔洗氣除塵，濕式電除塵器除焦、除塵，實現(xiàn)了合成氣的逐級除塵、除焦的浄化目標。本實用新型系統(tǒng)簡捷、エ藝流暢、能耗低、效率高、安全穩(wěn)定、經(jīng)濟效益好。

圖I是本實用新型用于制油的生物質(zhì)合成氣正壓凈化工藝流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型用于制油的生物質(zhì)合成氣正壓凈化工藝進一歩描述如圖I所示，本方案的主エ藝系統(tǒng)設(shè)備包括高溫水冷煙道1，水冷式激冷塔2，水管式余熱爐3，熱管式余熱爐4，文丘里洗滌塔(無填料)5，濕式電除塵器6，濕式氣柜7，燃放火炬8等設(shè)備。其參數(shù)和エ藝流程為采用氧化風(fēng)機給高溫?zé)峤鈿饣癄t鼓風(fēng)，高溫?zé)峤鈿饣癄t出來的溫度1000 1100°C、粉塵含量小于20g/Nm3、焦油含量小于3g/Nm3的高溫合成氣，自氣化爐頂引出，經(jīng)高溫水冷煙道I，送入水冷式激冷塔2，噴水激冷至800±20°C，凝出熔渣后，進入水管式余熱爐3，回收中溫余熱，水管式余熱爐產(chǎn)生中壓蒸汽對外供出，出水管式余熱爐的合成氣溫度450±20°C，送入熱管式余熱爐4，回收低溫余熱，產(chǎn)生低壓蒸汽對外供汽。合成氣在熱管式余熱爐中降溫冷卻的同時，會有部分重質(zhì)焦油析出，通過槽斗收集除去。出熱管式余熱爐時，合成氣降溫至200°C以下，送入文丘里洗滌塔(無填料)5，洗滌除塵并進一歩降溫，合成氣中的絕大部分粉塵、焦油滴及水溶性氣體進入洗滌液除去。洗滌后的合成氣溫< 45°C，再送入濕式電除塵器6，進行深度除塵、除焦油。通過上述冷卻、凈化過程，合成氣達到粉塵和焦油含量均< 10mg/Nm3、溫度< 45°C，顯熱回收率大于80 %，完全滿足后續(xù)エ段的用氣要求，合格的合成氣輸送至濕式氣柜7儲存或供下游エ段使用。與濕式氣柜并聯(lián)的燃放火炬8，它是在系統(tǒng)啟動、合成氣成份超標時，對廢氣進行燃燒處理的重要設(shè)備。以上是合成氣正壓冷卻、洗滌的主エ藝流程及相關(guān)設(shè)備，在激冷塔噴水、兩級余熱爐給水、冷卻洗滌塔循環(huán)水、濕式電除塵器沖洗水、濕式氣柜的水封等輔助系統(tǒng)上，還有ー些標準和非標設(shè)備，它們通過管道、閥門組成各自的子系統(tǒng)，為相關(guān)設(shè)備服務(wù)，進而完成本生物質(zhì)合成氣冷卻、洗滌的總流程。權(quán)利要求1.一種用于制油的生物質(zhì)合成氣正壓浄化系統(tǒng)，其特征在干，該系統(tǒng)主要包括高溫水冷煙道(I)，水冷式激冷塔(2)，水管式余熱爐(3)，熱管式余熱爐(4)，無填料文丘里洗滌塔(5)，濕式電除塵器￠)，濕式氣柜(7)，燃放火炬(8);高溫水冷煙道(I)與水冷式激冷塔(2)、水管式余熱爐(3)、熱管式余熱爐(4)、無填料文丘里洗滌塔(5)、濕式電除塵器(6)及濕式氣柜(7)通過エ藝管道 和閥門依次相連；濕式氣柜(7)與燃放火炬(8)并聯(lián)，它們的進口和濕式電除塵器(6)的出口エ藝管道和閥門相連。
2.如權(quán)利要求I所述的用于制油的生物質(zhì)合成氣正壓浄化系統(tǒng)，其特征在于，所述的高溫水冷煙道(I)和水冷式激冷塔(2)均采用膜式水冷管結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求I所述的用于制油的生物質(zhì)合成氣正壓浄化系統(tǒng)，其特征在于，所述的水管式余熱爐(3)，設(shè)計壓力1.6MPa或以上。
4.如權(quán)利要求I所述的用于制油的生物質(zhì)合成氣正壓浄化系統(tǒng)，其特征在于，所述的熱管式余熱爐(4)設(shè)計壓カ為0. 5MPa。
專利摘要本實用新型涉及一種用于制油的生物質(zhì)合成氣正壓凈化系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括高溫水冷煙道，水冷式激冷塔，水管式余熱爐，熱管式余熱爐，無填料文丘里洗滌塔，濕式電除塵器，濕式氣柜，燃放火炬；高溫水冷煙道與水冷式激冷塔、水管式余熱爐、熱管式余熱爐、無填料文丘里洗滌塔、濕式電除塵器及濕式氣柜通過工藝管道和閥門依次相連；濕式氣柜與燃放火炬并聯(lián)，它們的進口和濕式電除塵器的出口工藝管道和閥門相連。采用本系統(tǒng)，通過工藝方案的優(yōu)化設(shè)計，控制工藝參數(shù)，實現(xiàn)了合成氣的分段冷卻，余熱梯級回用，逐級除塵、除焦油的凈化目標。解決了傳統(tǒng)方法系統(tǒng)復(fù)雜、流程長、能耗高、效率低、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性差的技術(shù)問題。
文檔編號C10K1/10GK202390402SQ201120561479
公開日2012年8月22日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者劉文焱, 夏明貴, 張亮, 張巖豐, 聶洪濤 申請人:武漢凱迪工程技術(shù)研究總院有限公司