粗煤气净化系统

2024-08-25

粗煤气净化系统（精选3篇）

粗煤气净化系统篇1

整体煤气化联合循环主要是集煤气净化、空气除尘以及高科技系统整合化技术为一体。整体煤气化联合循环电站的优点有很多, 主要是对脱硫装置的投资较低, 并且脱硫的效率较高, 对于有害金属、粉尘以及二氧化碳的排放量较小, 还能够节省水资源。整体煤气化联合循环是目前为止最有发展前途的一项洁净煤发电技术。

一、高温干法净化系统

高温干法在整个进行净化的过程中, 都是需要在600摄氏度的高温下进行的, 这种方法能够有效的将煤气的显热合理的进行利用。根据有关的调查数据显示, 与常温湿法净化法相比, 使用高温干法净化法进行除尘脱硫, 整体煤气化联合循环系统的供电效率能够达到1.5%左右。而且对高温法干法进行的投资也会因为不需要建设废水处理系统以及回收系统而有所降低[1]。

1. 高温干法净化技术和设备

到目前为止, 高温净化除尘的设备大概可以分为两大类, 一个是在离心式除尘器的基础上进行创新的利用惯性的除尘器。第二种是过滤式除尘器, 但是过滤式除尘器比较不耐热, 主要是过滤材料的不耐热, 所以过滤式除尘器的耐热性能还有待提高。

(1) 离心式除尘

离心式除尘器大概分为三种, 一种是高温切流式旋风分离器;一种是多管旋风分离器;另一种是旋流式分离器。高温干法离心式除尘技术, 出了旋风分离外, 其他大部分都能够达到90%以上的除尘效果, 但是只能在某一特定的情况下才能够进行正常的运行, 目前还只是出于实验阶段。相对而言, 高温干法离心除尘旋风分离技术的除尘效率虽然比较低, 但是无论是从含尘浓度还是从其灰尘分布上来讲, 都远远达不到燃气轮机的要求。但是作为煤气除尘设备, 并且与其他形式的除尘技术结合在一起, 能够达到其精确的除尘目的[2]。

(2) 过滤式除尘

过滤式除尘器有很多类型, 陶瓷纤维布袋过滤器、陶瓷纤维毯过滤器、烛状陶瓷过滤器以及金属丝网过滤器等。从整体的结构上来看, 国际上都比较认同烛状陶瓷过滤器、陶瓷纤维过滤器, 认为这是在高温干法净化系统中除尘技术比较好并且最具发展前途的两种。在现阶段, 工作高温处于540摄氏度以上的过滤器都还在处于研发阶段, 还并没有正式投入生产使用。这些过滤器中普遍存在一些问题, 主要的问题是使用寿命都不是很长, 并且工作效率也比较低, 因为设备自身的占地面积比较大, 所以在工作起来并不是十分的便利。

2. 脱硫技术

高温干法脱硫与一般的脱硫技术不同, 它不需要等到气体冷却后在进行, 而是可以将热气直接加入脱硫反应器中。高温干法脱硫的特点主要是:可以对高温煤气进行回收, 而且在回收的高温煤气中, 占热值18%的显热, 还能够将发电率提高2%以上。高温干法与常温湿法不同, 不用去除热煤气中的水汽和二氧化碳, 并且可以直接推动燃气轮机, 增加设备的输出功率。在进行脱硫的过程中, 可以省略热交换装置, 在一定程度上减少了设备的投资, 降低了其发电成本。硫回收的弹性比较大, 可以根据市场的需求进行硫磺或硫酸生产。进行脱硫的煤气中的焦油杂质, 并不会因为冷却而将系统堵塞。

二、常温湿法净化系统

常温湿法净化在化工的生产行业中以及市政的煤气中应用的比较广泛, 设备较为简单, 并且在运行起来比较可靠, 常温湿法净化技术主要包括常温除尘技术以及常温湿法脱硫技术。在常温净化系统中, 这种方法可以有效的去除粗煤气中的有害污染物。在一般情况下, 旋风分离器的粗煤气温度大约在228摄氏度左右, 并且可以同时将灰尘、碱金属化合物以及氮化物进行清除, 进行洗涤后的无尘煤气其温度在150摄氏度左右。显而易见, 在使粗煤气从高温状态降低到上述温度时, 必须注意对煤气显热的有效利用, 反之则会降低热煤气的工作效率。

1. 常温湿法净化技术和设备

在一般情况下, 为了有效利用煤气的显热, 从气化炉中出来的高温煤气则必须要进行多次的冷却, 将温度降低在225摄氏度左右, 然后在进入到旋风分离器中进行第一次除尘, 经过除尘可以将含有未燃烧完碳质的颗粒有效的分离出来, 经过几次的循环后再回到气化炉中, 最终提高煤在气化炉中的转化率。通常对于洁净煤气中的含尘质量要求都要每立方米1到2毫克之间[3]。

2. 脱硫技术

常温湿法脱离技术在目前还没有十分成熟, 所以还没有得到广泛的使用, 而且其系统操作起来比较复杂, 价格也比较偏贵, 粗煤气的显热损失这样一来就比较大。通常情况下, 气化炉中的煤气所含有的硫化物分为两大类, 一种是无机硫化物, 一种是有机硫化物。在煤气进行脱硫后, 所脱出来的硫还能够提供给商业使用, 在一定程度上节省了资源。

结束语:对煤气进行的有效净化是整体煤气化联合循环系统能够成功运行排放的有力保障。在现阶段, 先不看常温湿法煤气处理的缺点, 也就是还需要建立废水处理系统和回收系统, 常温湿法煤气处理方案还是比较可行的。所以在现阶段, 整体煤气化联合循环电站对煤气净化除尘采用的是MDEA法进行脱硫。高温净化的方法以其简单的操作, 便宜的价格这些优点胜过了常温湿法粗煤气净化法, 最终帮助整体煤气化联合循环系统实现了二氧化碳零排放。

参考文献

[1]马顺勤.Aspen Plus对整体煤气化联合循环系统的模拟研究[D].北京:华北电力大学, 2012.

[2]许世森.论整体煤气化联合循环 (IGCC) 中煤气净化技术的选择[J].动力工程, 2014, 05 (08) :250-255.

[3]白玉峰.整体煤气化联合循环 (IGCC) 发电系统性能计算与分析[J].黑龙江电力, 2011, 04 (13) :251-253.

粗煤气净化系统篇2

关键词：气化,洗涤塔出口,在线分析仪,预处理,改造

1 气化洗涤塔出口样品特点及样品预处理的作用

本单位气化车间采用GE公司水煤浆加压气化技术, 每套气化装置的洗涤塔出口均配置一个在线分析仪表采样点, 对气化炉产出的粗水煤气进行在线监测。该采样点样品为含少量液态水的气态介质, 压力6.25MPa, 温度242摄氏度。样品的具体构成和在线分析仪表情况如表一所示:

从上表可以看出, 该样品的特点是:压力大、温度高、含水量大、含粉尘量大。

在线分析仪表对样品的要求很高, 压力不能过大, 温度不能过高, 不能带液态水, 不能带粉尘, 因此洗涤塔出口样品预处理必须对样品进行减压、降温、除液态水、除尘处理, 使样品符合分析仪表进样要求。洗涤塔出口样品预处理分为两级, 一级预处理系统安装在采样点旁, 二级预处理安装在分析小屋。一级预处理系统主要用来对样品进行减压、降温、除液态水、除尘, 二级预处理主要用来干燥或脱硫化氢等以满足不同在线分析仪表对样品的要求。本文主要讨论对一级预处理的改造工作。

2 改造前的洗涤塔出口样品一级预处理及使用中遇到的问题

原有一级预处理的基本原理是通过循环水冷却器降温, 旋风除水除尘器除去样品中的粉尘及液态水, 再通过蒸汽伴热减压阀对样品气减压, 然后送至二级预处理进行进一步处理。其流程如图1所示。

该一级预处理系统的具体流程是:样品气在取样点由取样探头取出, 经过两级针阀ZV1、ZV2减压后送至现场一级预处理箱, 经箱内循环水冷却器冷却至约60摄氏度后, 进入旋风除水除尘器XF。在旋风除水除尘器中, 绝大多数粉尘、液态水及样品气通过其底部出口经针阀ZV3排至火炬, 由其上部出口引出处理后的几乎不含粉尘及液态水较为洁净的样品气, 经过金属丝网大表面积过滤器F过滤后, 通过蒸汽伴热减压阀PR减压至0.1MPa左右, 然后送至位于分析小屋的二级预处理进行进一步处理。旋风除水除尘器上部出口设置温度计用来观察降温情况, 蒸汽伴热减压阀出口设置压力表指示减压后的压力。一级预处理箱以及一级预处理箱以外的样品管线全程伴热。

装置开车时, 先将所有阀门关闭, 然后按照以下步骤调试该一级预处理系统:1、打开循环水控制阀门BV1、BV2使循环水冷却器中的循环水建立循环。2、打开针阀ZV3, 并保持半开。3、缓缓打开针阀ZV1, 保持适中开度。4、缓缓打开针阀ZV2, 保持较小开度。5、触摸循环水冷却器外壁, 感觉其温度, 如果温度过高, 则将针阀ZV1、ZV2开度调小。6、待循环水冷却器温度正常后缓缓打开针阀ZV4、ZV5, 调节减压阀PR, 使减压后压力保持在0.1MPa左右。7、观察旋风除水除尘出口温度计, 若正常即可投入使用。

从总体上看该一级预处理的设计思路是基本可行的, 但在实践应用过程中出现以下一些问题:

(1) 没有工艺一次阀门, 当ZV1、ZV2出现泄漏或堵塞时, 无法处理。

(2) 蒸汽减压阀前未设置精细过滤器, 造成蒸汽减压阀堵塞。并且此处减压阀不需要蒸汽伴热。

(3) 针阀ZV1、ZV2经常堵塞。

(4) 循环水冷却器设计不合理, 冷却效果差。

(5) 该一级预处理开车调试困难。要使该预处理达到理想的运行状态, 必须观察循环水冷却器温度和旋风除水除尘器出口压力, 然后对针阀ZV1、ZV2、ZV3的开度进行调节, 而目前这些阀门的开度究竟应当怎样控制, 没有可供参考的依据, 只能依靠维护人员的手摸体感和个人经验, 当维护人员发生变动时, 就很容易发生操作失误。

(6) 样品气中除含有少量液体水外, 还含有大量的气态水 (见表一) , 因此样品气经过循环水冷却器冷却后气态水会凝结并产生大量的液态水, 而旋风除水除尘器的除水能力不足, 无法将大量的液态水除净, 导致液态水涌入二级预处理, 进而进入在线分析仪表的风险, 并曾经发生过液态水进入分析仪表的事件, 影响了工艺的操作和仪表的寿命。

基于以上6点原因, 决定对该一级预处理进行改造。

三改造思路及改造后的洗涤塔出口样品一级预处理

针对上述原因, 决定对原有的洗涤塔出口样品一级预处理进行以下改造:

(1) 加装工艺一次阀门, 方便检修。

(2) 更换蒸汽减压阀为普通减压阀, 并在减压阀前设置一个精细过滤器。

(3) 为一级预处理系统增加一个反冲洗设施, 降低堵塞的概率。

(4) 重新设计并更换新的循环水冷却器。

(5) 在关键部位增设压力表和温度计, 方便维护人员调试, 使预处理系统能够长时间工作在最理想的状态。

(6) 将旋风除水除尘器更换为水洗罐, 利用水洗的原理去除样品气中的粉尘和液态水。

改造后的预处理系统如图2所示:

改造后的气化洗涤塔出口一级预处理系统的具体流程是:样品气在取样点由取样探头取出, 通过工艺一次阀门并经过针阀ZV1减压后送至现场一级预处理箱, 经箱内针阀ZV2再次减压后进入循环水冷却器。样品气在循环水冷却器中冷却至约40摄氏度后, 进入水洗罐DW。在水洗罐中, 绝大多数粉尘、液态水留在了水洗罐内, 并在水洗罐中部设置出口, 由针阀ZV4控制水洗罐压力及液位。由水洗罐顶部出口引出几乎不含粉尘及液态水较为洁净的样品气 (水洗罐内部的特殊结构保证水洗罐内的泡沫不会随样品气带出) , 经过针阀ZV3以及精细过滤器F进入减压阀PR, 通过减压阀减压至0.1MPa左右, 然后送至位于分析小屋的二级预处理进行进一步处理。循环水冷却器上部设置温度计用来观察降温情况, 水洗罐顶部出口设置压力表观察水洗罐压力, 减压阀自带压力表指示减压后的压力。在冷却水入口管线上增加一个反冲洗阀门BV3, 在装置停车或发生堵塞时对取样管线和水洗罐进行冲洗。在水洗罐下方设置排污口, 由阀门BV4控制, 可以定期将水洗罐中的灰水排出。在水洗罐中部出口针阀ZV4后设置排液观察口, 由针阀ZV5控制, 此观察口也可用于离线分析化验采样。一级预处理箱以及一级预处理箱以外的样品管线全程伴热。

装置开车时, 先将所有阀门关闭, 然后按照以下步骤调试该一级预处理系统: (1) 打开循环水控制阀门BV1、BV2使循环水冷却器中的循环水建立循环。 (2) 打开工艺一次阀门, 并保持全开。 (3) 打开针阀ZV4, 并保持适当开度。 (4) 缓缓打开针阀ZV1, 保持适中开度。 (5) 缓缓打开针阀ZV2, 保持较小开度。 (6) 观察水洗罐顶部出口压力表, 通过对针阀ZV2、ZV4进行再次调节, 使其指示保持在1MPa左右。 (7) 观察循环水冷却器温度计, 其温度应当保持在40度左右, 如果温度过高应当检查循环水是否正常循环。 (8) 缓缓打开针阀ZV5, 观察排液情况。 (9) 待循环水冷却器温度、水洗罐出口压力稳定、水洗罐排液正常后缓缓打开针阀ZV3, 调节减压阀PR, 使减压后压力保持在0.1MPa左右即可投入使用。

该一级预处理在日常维护中应当注意以下事项:

(1) 建立定期巡检制度, 每天至少巡检两次, 巡检时要注意观察温度和压力指示, 对预处理系统进行必要的调节, 使之工作在理想的状态下。

(2) 定期对水洗罐进行排污操作, 防止其内部产生积垢。

(3) 定期使用反冲洗设施对预处理系统进行冲洗, 防止系统堵塞。

4 两种预处理的对比及改造后预处理的运行情况

粗煤气净化系统篇3

焦化厂炼焦过程中焦炉炭化室导出的煤气温度达650℃～700℃, 必须冷却。煤气在桥管和集气管内的冷却, 是用循环氨水通过喷头强烈喷洒进行的。当细雾状的氨水与煤气充分接触时, 高温煤气放出大量显热, 使氨水雾滴迅速升温和汽化, 将煤气温度降到80℃～85℃。

由于固定管板式列管换热器结构简单、紧凑、造价低, 所以焦化厂粗煤气冷却采用固定管板式换热器[1]。

1 固定管板式列管换热器的结构

固定管板式列管换热器的结构主要有封头、管箱、壳体、管板、换热管、拉杆、折流板、仪表接口、接管法兰、膨胀节、排气孔、支座等[2], 如图1所示。

2 固定管板式列管换热器结构改进设计

2.1 设计参数

固定管板式列管换热器主要设计参数如表1所示。

2.2 材料的选择

材料的选择主要考虑焦化厂粗煤气冷却用固定管板式列管换热器工作过程中的介质特性和工艺特性, 以及设备制造过程中材料的焊接性、工艺性和经济性, 如表2所示。

2.3 管箱封头盖板的改进设计

换热器使用的盖板在制造中一般要用厚钢板进行锻造, 制造比较困难。为此本设计使用30 mm的封头板, 盖板重量大大减轻, 同时检修方便。

2.4 进出口设计

2.4.1 接管外伸长度

经计算可知管程接管规格为φ114×3.6 mm;壳程接管规格为φ219×6.3 mm

2.4.2 接管与筒体、管箱壳体的连接

均采用插入式焊接结构, 接管不得凸出壳体内表面。

2.5 管板与换热管改进设计

2.5.1 管板设计

管板延长部分兼做法兰, 其结构如图2所示。

2.5.2 管板与换热段连接接头失效分析及改进

列管式换热器换热管与管板的连接形式主要有胀接和焊接两种, 本设计中管板与换热段连接采用焊接, 换热器在生产中由于应力作用及腐蚀等问题而引起列管式换热器失效, 造成非计划停车, 严重影响了生产。焊接时, 由于高温产生热影响区的附近组织出现塑性变形, 加上焊接时未完全按工艺要求施焊, 易形成较大的残余应力和应力集中, 这是产生腐蚀的主要原因。

(1) 结构设计上的改进。在壳程上层的冷却水出口处前增设溢流挡板, 保证冷却水充满整个空间, 消除壳程冷却水空隙形成的空气层, 避免上管板与换热管连接处干湿变化引起的腐蚀;换热管与管板的连接采用强度焊加贴胀的结构, 贴胀消除管与管板孔之间的间隙防止间隙腐蚀的产生, 并增强抗疲劳破坏的能力;采用液压胀管, 增加管板厚度, 保证胀接长度。

(2) 制造过程中的几个问题。严格控制管孔的加工精度;折流板与管板必须固定在一起加工, 最后拆开进行一次扩孔、倒角, 以保证所有管孔同心;换热管外径偏差必须符合国标;控制焊接工艺, 防止大电流焊接引起过热, 造成组织晶粒过大及产生过大的残余应力。不允许有气孔、裂纹及夹渣等缺陷;贴胀采用液压胀接的方法, 保证管板与管的连接处胀度一致, 整个长度上应力均匀分布;设备制造完毕后进行水压试验, 保证时间适当延长, 可以消除部分应力。水压试验合格后进行气密性试验;设备安装前, 对两端管板进行涂层防腐处理, 防腐层应紧密, 不能有脱壳。

2.5.3 换热管的排布设计

换热管排布形式为三角形排布[3], 其结构如图3所示。

2.6 膨胀节的选型

采用波形膨胀节, 由于壳体流速较大, 故需设置内衬套, 其结构如图4所示。

按GB 16749-1997选取膨胀节规格:膨胀节ZDWC 600-0.6-1×6×1× (Q235-A)

2.7 拉杆与定距管

根据计算, 拉杆总长按实际需要取为2600mm。定距管的尺寸与所在换热器的换热管规格相同, 即φ25×2.5 mm。

2.8 管板与法兰连接

管板与法兰连接采用螺栓连接, 密封面型式为凹凸密封面。

2.9 排气管与排液管设计

其接管规格及接管法兰规格分别按GB/T17395-1998和GB/T9115.2-2000选取。

2.1 0 支撑结构设计及选型