煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化技術(shù)，具體涉及煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化方法和煤炭 轉(zhuǎn)化爐爐氣凈化系統(tǒng)。所說的"煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣"尤其包括煤炭氣化爐爐氣和煤炭干餾爐 爐氣。
【背景技術(shù)】
[0002] 受煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣本身物理和化學性質(zhì)的制約，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，為了達到 對煤炭轉(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煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣進行 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，主要有機械除塵方式、電 除塵方式和氣體高溫過濾除塵方式。機械除塵方式（如重力除塵器、旋風除塵器）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。氣體高溫過濾除塵方式的實現(xiàn)是利用高溫氣體過濾 裝置，高溫氣體過濾裝置中安裝有可耐高溫的高精度過濾元件，如燒結(jié)金屬多孔材料過濾 元件或燒結(jié)陶瓷多孔材料過濾元件，這些過濾元件的過濾精度可根據(jù)煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣中待 過濾粉塵的大小通過調(diào)整多孔材料的孔徑來保證。雖然高溫氣體過濾裝置具有除塵效率高 的優(yōu)點，但在過濾煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣時仍然面臨一個關(guān)鍵問題，即如何確保過濾元件在較長 時間內(nèi)有效工作。
[0003] 以往在過濾煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣時為提升過濾元件的有效工作時間，解決措施無外乎 兩個方面。其中一方面的解決措施是開發(fā)出更為有效的過濾元件再生方式，例如向高溫氣 體過濾裝置內(nèi)注入一些物質(zhì)使其在一定條件下與過濾元件中的堵塞物進行反應(yīng)，達到對過 濾元件再生的目的。當然，對過濾元件的再生還可以多種方式并行，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濾裝置的開機、關(guān)機過程中 向高溫氣體過濾裝置內(nèi)通入高溫保護氣體（如氮氣）進行高溫預(yù)熱或置換，從而防止過濾 元件表面結(jié)露。公開號CN103961954A的中國發(fā)明專利申請文件中公開了一種濾芯（過濾 元件）再生方法，其采用了向高溫氣體過濾裝置內(nèi)通入貧氧氣體來與濾芯上附著的可燃塵 進行燃燒從而實現(xiàn)濾芯再生的目的，但這種方式只涉及濾芯的再生，并沒有考慮如何從根 本上降低濾芯堵塞的風險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問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)，以便于對煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣進行氣固分離凈化。
[0005] 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 體過濾裝置進行過濾凈化的環(huán)節(jié)，所述高溫氣體過濾裝置位于煤炭轉(zhuǎn)化爐外部或整合在煤 炭轉(zhuǎn)化爐中；當高溫氣體過濾裝置位于煤炭轉(zhuǎn)化爐外部時，將高溫氣體過濾裝置待過濾氣 體進口相比煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣出口的爐氣溫度的向下變動幅度保持在0~50°C的范圍內(nèi)，并 且將爐氣已通過高溫氣體過濾裝置的過濾元件時相比煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣出口的爐氣溫度的 向下變動幅度保持在0~80°c的范圍內(nèi)；當所述高溫氣體過濾裝置整合在煤炭轉(zhuǎn)化爐中 時，使從煤炭轉(zhuǎn)化爐生成爐氣開始直至爐氣已通過高溫氣體過濾裝置的過濾元件的過程發(fā) 生于煤炭轉(zhuǎn)化爐內(nèi)部。
[0006] 上述方法中，當高溫氣體過濾裝置位于煤炭轉(zhuǎn)化爐外部時，高溫氣體過濾裝置待 過濾氣體進口相比煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣出口的爐氣溫度的向下變動幅度還可進一步限定為保 持在0~30°C的范圍內(nèi)，并且，爐氣已通過高溫氣體過濾裝置的過濾元件時相比煤炭轉(zhuǎn)化 爐爐氣出口的爐氣溫度的向下變動幅度可進一步限定為保持在〇~50°C的范圍內(nèi)。在此 基礎(chǔ)上，所述高溫氣體過濾裝置待過濾氣體進口相比爐氣已通過高溫氣體過濾裝置的過濾 元件時的爐氣溫度的變化量可進一步限定為-100°C~+20°C，更進一步的限定為-50°C~ +l(TC〇
[0007] 需要指出，上述內(nèi)容中高溫氣體過濾裝置待過濾氣體進口相比爐氣已通過高溫 氣體過濾裝置的過濾元件時的爐氣溫度的變化量為-100°c (或-50°c )，表示爐氣已通 過高溫氣體過濾裝置的過濾元件時的溫度比爐氣進入高溫氣體過濾裝置時的溫度提高了 100°C (或50°C);反之，高溫氣體過濾裝置待過濾氣體進口相比爐氣已通過高溫氣體過 濾裝置的過濾元件時的爐氣溫度的變化量為+20°C (或+10°C )，表示爐氣已通過高溫氣 體過濾裝置的過濾元件時的溫度比爐氣進入高溫氣體過濾裝置時的溫度降低了 20°C (或 10°C ) 〇
[0008] 上述方法中，當所述高溫氣體過濾裝置位于煤炭轉(zhuǎn)化爐外部時，從煤炭轉(zhuǎn)化爐出 口輸出爐氣開始直至爐氣已通過高溫氣體過濾裝置的過濾元件后的過程還可以包括將煤 炭轉(zhuǎn)化爐出口輸出的爐氣先傳送至預(yù)除塵裝置進行初步固氣分離后再進入高溫氣體過濾 裝置行過濾凈化的環(huán)節(jié)。當然，上述方法也可以不含上面所述的通過預(yù)除塵裝置進行初步 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入高溫氣體過濾裝置。
[0009] 無論上述方法中是否含有通過預(yù)除塵裝置進行初步固氣分離的環(huán)節(jié)，該方法都可 進一步改進為：從煤炭轉(zhuǎn)化爐出口輸出爐氣開始直至爐氣已通過高溫氣體過濾裝置的過濾 元件的過程中，將所述爐氣溫度的向下變動幅度保持在不超過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始直至爐氣已通過高溫氣體過濾裝置的過濾元件的 過程中，所述爐氣溫度的向下變動幅度可進一步限定為保持在不超過50°C、30°C或20°C的 范圍內(nèi)。
[0010] 更進一步的，該方法從煤炭轉(zhuǎn)化爐出口輸出爐氣開始直至爐氣已通過高溫氣體過 濾裝置的過濾元件后的過程中，使所述爐氣溫度不降低。再進一步的，從煤炭轉(zhuǎn)化爐出口輸 出爐氣開始直至爐氣已通過高溫氣體過濾裝置的過濾元件后的過程中，使所述爐氣溫度變 動幅度為〇~l〇〇°C。又進一步的，從煤炭轉(zhuǎn)化爐出口輸出爐氣開始直至爐氣已通過高溫氣 體過濾裝置的過濾元件后的過程中，使所述爐氣溫度逐漸升高。
[0011] 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餾爐。 在此基礎(chǔ)上，所述煤炭轉(zhuǎn)化爐為實施煤炭低溫干餾工藝或煤炭中溫干餾工藝的煤炭干餾 爐。更進一步的，所述煤炭轉(zhuǎn)化爐為實施煤炭低溫干餾工藝的煤炭干餾爐，且所述高溫氣體 過濾裝置待過濾氣體進口的爐氣溫度為400~550°C。就目前的高溫氣體過濾裝置而言，過 濾上述溫度區(qū)間內(nèi)的煤炭低溫干餾爐爐氣是比較適宜的。
[0012] 在本發(fā)明上述各方法中，除對主要對溫度的相應(yīng)控制外，還可進一步將從煤炭轉(zhuǎn) 化爐生成爐氣開始直至爐氣已通過高溫氣體過濾裝置的過濾元件的過程控制在15秒以 內(nèi)。更進一步的還可將從煤炭轉(zhuǎn)化爐生成爐氣開始直至爐氣已通過高溫氣體過濾裝置的過 濾元件的過程控制在10秒以內(nèi)。當然，將從煤炭轉(zhuǎn)化爐生成爐氣開始直至爐氣已通過高溫 氣體過濾裝置的過濾元件的過程控制在8秒、6秒或5秒以內(nèi)則更好。
[0013] 煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣中通常含有多種物質(zhì)，這些物質(zhì)的物理形態(tài)（氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)） 各異，化學成分也比較復(fù)雜，因此煤炭轉(zhuǎn)化爐爐氣存在很強的物理不穩(wěn)定性和化學不穩(wěn)定 性，尤其以煤炭干餾爐爐氣最為典型。申請人通過對堵塞的過濾過濾進行分析等研宄發(fā)現(xiàn)， 上述原因是導(dǎo)致爐氣凈化問題尤其是高溫氣體過濾裝置過濾元件堵塞以及煤炭轉(zhuǎn)化生成 的氣體產(chǎn)物的利用率受限等問題的重要因素。通過本發(fā)明上述各種方法中對高溫氣體過濾 裝置工作時的進出口溫度、從煤炭轉(zhuǎn)化爐出口輸出爐氣開始直至爐氣被過濾的整個過程中 爐氣溫度變化或煤炭轉(zhuǎn)化爐與高溫氣體過濾裝置的位置關(guān)系的限定，或者上述這些因素與 爐氣生成直至被過濾的時間的結(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 學不穩(wěn)定性對爐氣凈化過程特別是高溫過濾凈化過程的不利影響，從根本上延長過濾元件 被堵塞前的使用時間。
[0014] 為了實施或更好的實施上述一些煤炭轉(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 對煤炭轉(zhuǎn)化爐出口輸出的爐氣進行過濾凈化的高溫氣體過濾裝置，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濾裝置的這一部分整體上構(gòu)成一個爐氣加熱保溫流路。 其中，所述的爐氣加熱保溫流路具體是一個可使爐氣在從煤炭轉(zhuǎn)化爐出口輸出開始直至 已通過高溫氣體過濾裝置的過濾元件的過程中其爐氣溫度的向下變動幅度保持在不超過 80°C (優(yōu)選是不超過50°C、30或20°C )的范圍內(nèi)的爐氣加熱保溫流路。
[0015] 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口 連通，預(yù)除塵裝置的已除塵氣體出口與高溫氣體過濾裝置的待過濾氣體進口連通，所述煤 炭轉(zhuǎn)化爐、預(yù)除塵裝置和高溫氣體過濾裝置三者的外殼前后依次連接為一體，預(yù)除塵裝置 的待除塵氣體進口靠近煤炭轉(zhuǎn)化爐的爐氣出口，高溫氣體過濾裝置的待過濾氣體進口靠近 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濾裝置上均設(shè)有加熱保溫結(jié)構(gòu)。
[0016] 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，高溫氣體過濾裝置的待過濾氣體進口高于預(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彎頭連接；高溫氣體過濾裝置中 過濾元件的安裝高度高于高溫氣體過濾裝置的待過濾氣體進口。
[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)除塵裝置和高溫氣體過 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)除塵裝置以及高溫氣體過濾裝 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。
[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，所述的預(yù)除塵裝置具體采用機 械除塵器。例如，所述的預(yù)除塵裝置具體采用旋風除塵器、重力除塵器或是旋風除塵器與重 力除塵器的組合。
[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，所述高溫氣體過濾裝置采用燒 結(jié)金屬多孔材料過濾元件或燒結(jié)陶瓷多孔材料過濾元件。例如，所述高溫氣體過濾裝置采 用高溫使用性能優(yōu)異的燒結(jié)鐵鋁金屬間化合物多孔材料過濾元件。
[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，所述煤炭轉(zhuǎn)化爐具體是指煤炭 氣化爐或煤炭干餾爐。進一步的，所述煤炭轉(zhuǎn)化爐具體為實施煤炭低溫干餾工藝或煤炭中 溫干餾工藝的煤炭干餾爐。
[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，該系統(tǒng)中從所述煤炭轉(zhuǎn)化爐的 爐氣出口