一种水煤浆气化粗煤气洗涤塔
阅读说明：本技术 一种水煤浆气化粗煤气洗涤塔 (Water coal slurry gasification coarse gas washing tower ) 是由 宋晓玲 张立 曹新峰 陈海全 单芙蓉 张波 郭盼春 宋彦龙 李晓鹏 陈亚东 于 2020-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种水煤浆气化粗煤气洗涤塔,由塔体、旋流板除雾器、塔盘、文丘里洗涤器、分布器、导气管等部分组成。粗煤气通过导气管进入内置的文丘里洗涤器,粗煤气与文丘里洗涤器旋流的喷淋水在文丘里喉管处接触,粗煤气中的固体颗粒增湿增重后进入分布器,在分布器内进行固气分离,粗煤气继续上升经过塔盘,经塔盘洗涤水再次洗涤,经过旋流板除雾器的碰撞,除去增湿的细灰和水分,干净的水煤气从洗涤塔顶部流出进入后工段。本发明有效解决了常规的文丘里洗涤器喷头和喉管及分布器易堵塞的问题,结构简单合理,投资少,可广泛应用于粗煤气的洗涤工艺中,特别适用于气流床产生的水煤浆气化粗煤气的初步洗涤净化的工艺中。(The invention relates to a washing tower for coal water slurry gasification coarse coal gas, which comprises a tower body, a rotational flow plate demister, a tower tray, a Venturi scrubber, a distributor, a gas guide pipe and the like. The raw gas enters a built-in Venturi scrubber through a gas guide pipe, the raw gas is contacted with spray water swirled by the Venturi scrubber at a Venturi throat, solid particles in the raw gas enter a distributor after being humidified and weighted, solid-gas separation is carried out in the distributor, the raw gas continuously rises through a tower tray, is washed again by tower tray washing water, is collided by a vortex plate demister to remove humidified fine ash and moisture, and clean water gas flows out of the top of a washing tower and enters a rear working section. The invention effectively solves the problem that the nozzle, the throat and the distributor of the conventional Venturi scrubber are easy to block, has simple and reasonable structure and low investment, can be widely applied to the washing process of the crude gas, and is particularly suitable for the primary washing and purifying process of the coal water slurry gasified crude gas generated by the entrained flow.)
技术领域
本发明属于化工生产中气化技术领域，具体涉及一种水煤浆气化粗煤气洗涤塔。
背景技术
众所周知，“贫油、富煤、少气”是我国能源结构的基本特征。随着经济的快速发展及深化改革，在贫油富煤的能源格局下，通过发展煤化工替代石油化工产品成为化解石油不足的转型战略。煤气化是煤炭清洁高效转化的核心，是发展煤化工产品的基础。煤气化生产的煤气可用于电力、合成油、煤基化学品、氢气等的生产，但这些产品的生产对煤气质量有严格的要求，因此为满足下游工艺的需求，对粗煤气进行洗涤净化是必要的也是必然的。
中国专利CN204417444U提出了一种气化洗涤塔，该实用新型公开了一种气化洗涤塔，其包括塔体、旋流分离器、塔盘、文丘里进气管、补水管和环形水分布管，其塔体顶端设有水煤气出口，塔体内上部设有旋流分离器，旋流分离器下方设有自上而下分布的三层塔盘，旋流分离器与首层塔盘之间的塔体壁上设有洗涤液入口，末层塔盘下方设有文丘里进气管和补水管，补水管的管口与设于塔体内的环形水分布管进口固定连通，环形水分布管沿塔体内壁固定设置，塔体内壁上设有水分布管支撑槽，水分布管底部管壁上均匀设有若干个出水口。该实用新型的优点在于补入的水能够通过环形水分布管均匀进入洗涤塔内部与气体充分接触，达到更好的气体洗涤效果，补入的水不会对洗涤塔内下方液面产生搅动，使洗涤下来的固体颗粒能有效沉降到底部。
中国专利CN108441266A公开了一种合成气的洗涤除尘装置及其洗涤除尘工艺，该装置包括：气化炉激冷室，用于对粗合成气进行洗涤和冷却，获得初步净化的合成气、熔渣和黑水；文丘里洗涤器，采用外置式，用于对初步净化的合成气进行润湿和灰尘捕捉，形成含尘液滴；分离洗涤塔，内腔分隔为上段内腔和下段内腔，下段内腔接收带含尘液滴的合成气进行气液分离，上段内腔和下段内腔之间设有合成气导流结构，上段内腔用于洗涤进入其内的合成气以去除残留的微细颗粒，并获得净化的合成气、污水；激冷水泵用于将上层清液循环送至汽化炉激冷室和文丘里洗涤器。本发明通过数量少、阻力损失小的设备就能得到除尘效果优异的合成气，同时可提高洗涤效率。
中国专利CN207031371U提出了一种合成气润湿洗涤系统，所述的合成气润湿洗涤系统包括合成气洗涤塔、文丘里洗涤器、激冷水泵和文丘里水泵。该实用新型通过在洗涤塔内设置带导气管的集液箱，增设强化液固相分离的内件，改变含固湿合成气在塔内的流动路径、接触方式和停留时间来提高合成气的洗涤效果。
通过现有技术分析，现阶段煤气化技术中均使用了洗涤塔作为粗煤气的洗涤设备，其重要程度不言而喻。然而洗涤的内部结构决定这粗煤气的洗涤效果。以德士古、航天炉、清华炉为代表的炉型使用洗涤塔内部均为下降管、分布器、塔盘、除沫器。此类结构，在粗煤气进洗涤塔之前安装有文丘里洗涤器，普遍使用洗涤塔上清液作为文丘里增湿除尘水，个别使用分离洗涤塔，进行上端除尘洗涤净化，下端气液分离。
虽然目前用于粗煤气洗涤的技术很多，但仍然存在某些不足和缺点：（1）洗涤塔灰水上清液含固量较高，容易造成文丘里洗涤喷头堵塞，长时间运行洗涤效果下降，粗煤气带灰严重，后工序无法继续运行。（2）文丘里喉管处由于喷水管的存在，增加了粗煤气经过文丘里的阻力，夹带的灰尘凝结造成喉管堵塞，合成气管线堵，气化炉至洗涤塔系统压差高，气化炉燃烧室压力高。（3）由于粗煤气带灰严重，洗涤塔分布器堵塞严重，洗涤塔压差增加不利于气化炉长周期运行，停车检修时疏通分布器困难。（4）洗涤塔出口粗煤气固含量高，汽气比高，不能达到后工段使用要求，且设备检修频繁。（5）外置文丘里压力等级高，材质特殊，造价高，工艺复杂，占地面积大。
发明内容
为了解决上述问题，本发明创造提出一种设备简单、成本低，洗涤效果良好，运行稳定的水煤浆气化粗煤气洗涤塔。
本发明的技术方案是：一种水煤浆气化粗煤气洗涤塔，包括一塔体，塔体顶部设有水煤气出口；塔体内部由上至下依次设有旋流板除雾器、塔盘、文丘里洗涤器、分布器；旋流板除雾器与塔盘之间的塔体壁上设有塔盘洗涤水进口；塔盘与分布器之间的塔体壁上自上而下设有文丘里粗煤气进口、文丘里喷淋水进口、文丘里冲洗水出口、高压灰水进口；分布器下方的塔体壁上设有洗涤塔黑水出口；文丘里粗煤气进口与文丘里洗涤器通过导气管相连接；文丘里洗涤器竖直安装，下端通过分布器进气管与分布器相连接，分布器通过支撑槽固定在洗涤塔塔壁上。
所述的水煤浆气化粗煤气洗涤塔，文丘里洗涤器喉管的外侧设有一个水夹套，在文丘里洗涤器喉管上设有若干沿圆周均匀分布的喷淋孔；后工段送来的冷凝液作为文丘里洗涤水，从文丘里喷淋水进口沿切向进入水夹套，喷淋水在水夹套内旋流，从喷淋孔喷出，在文丘里洗涤器喉管处与粗煤气接触，增湿后的粗煤气在压差和重力作用下进入分布器。当系统长期运行水夹套结垢时，可以通过文丘里冲洗水出口将水排出，对水夹套进行冲洗，有效解决了文丘里洗涤器水夹套易堵塞的问题，可长期运行且不用将文丘里洗涤器拆开检修清洗。
所述的水煤浆气化粗煤气洗涤塔，文丘里洗涤器材质为316L不锈钢。
所述的水煤浆气化粗煤气洗涤塔，文丘里洗涤器的喷淋孔直径5-10mm。
所述的水煤浆气化粗煤气洗涤塔，文丘里洗涤器的喷淋孔的中心线与文丘里洗涤器喉管的轴线夹角20°-40°。
所述的水煤浆气化粗煤气洗涤塔，分布器设有一主管，主管底部设有排渣管，粗煤气中较大的固体颗粒可通过排渣管导入洗涤塔底部，防止固体颗粒对水浴产生搅动；分布器主管两侧设有若干支管，支管底部均设有排渣孔，防止分布器堵塞，延长设备使用周期；分布器主管和支管上均设有两排出气孔；粗煤气中固体颗粒通过分布器主管排渣管和分布器支管排渣孔进入水浴，从洗涤塔黑水出口流出洗涤塔；气相部分从分布器主管和支管的出气孔流出，经过水浴后到达塔盘，在塔盘上与塔盘洗涤水进口的冷凝液接触，增湿降温后，大部分细灰随塔盘洗涤水溢流进入水浴，气相继续上升遇到旋流板除雾器时，在旋流板除雾器叶片的碰撞下，损失动能的液体和少部分细灰在重力作用下落在塔盘上，干净的水煤气从洗涤塔顶部的水煤气出口进入后工段。最终出洗涤塔顶部的水煤气含固量≤0.8mg/Nm3。
所述的水煤浆气化粗煤气洗涤塔，分布器主管底部的排渣管直径400-600mm。
所述的水煤浆气化粗煤气洗涤塔，分布器支管底部的排渣孔为长条孔。
所述的水煤浆气化粗煤气洗涤塔，分布器支管底部的排渣孔宽度10-20mm。
所述的水煤浆气化粗煤气洗涤塔，分布器支管底部的排渣孔长度150-200mm。
所述的水煤浆气化粗煤气洗涤塔，分布器主管的出气孔设在与分布器主管轴线夹角40°-70°方向上。
所述的水煤浆气化粗煤气洗涤塔，分布器支管的出气孔设在与分布器支管轴线夹角40°-70°方向上。
本发明的有益效果在于：（1）文丘里洗涤器旋流式设计有效解决了常规的文丘里洗涤器喷头和喉管易堵塞的问题，可长期运行且不用拆开检修清洗。（2）分布器增加排渣管和长条形排渣孔，有效防止分布器堵塞，延长运行周期。（3）改进后的文丘里洗涤器与分布器配合使用，消除了气化炉和洗涤塔系统压差高的隐患，降低了洗涤塔出口水煤气的含固量，延长了设备使用周期，为后工段稳定运行提供了有力保障。（4）文丘里洗涤器内置安装，简化了生产工艺，占地面积小，节约了生产成本。（5）实现了文丘里在线清洗，避免文丘里拆开检修，降低了检修劳动强度。
附图说明
图1为本发明结构示意图；图2为本发明中文丘里洗涤器的剖面图；图3为本发明中文丘里洗涤器的A-A剖面图；图4为本发明中分布器的俯视图；图5为本发明中分布器的B-B剖面图。
图1-5中，1为水煤气出口、2为旋流板除雾器、3为塔盘洗涤水进口、4为塔盘、5为文丘里喷淋水进口、6为粗煤气导气管、7为文丘里洗涤器、8为高压灰水进口、9为分布器、10为分布器主管排渣管、11为塔体、12为洗涤塔黑水出口Ⅰ、13为裙座、14为洗涤塔黑水出口Ⅱ、15为支撑槽、16为分布器进气管、17为文丘里冲洗水出口、18为文丘里粗煤气进口、19为水夹套、20为文丘里喷淋孔、21为分布器主管、22为分布器支管、23为分布器主管出气孔系列Ⅰ、24为分布器主管出气孔系列Ⅱ、25为分布器支管排渣孔、26为分布器支管出气孔系列Ⅰ、27为分布器支管出气孔系列Ⅱ。
具体实施方式
参照附图1-5中，本实施例包括一塔体11，塔体顶部设有水煤气出口1；塔体内部由上至下依次设有旋流板除雾器2、塔盘4、文丘里洗涤器7、分布器9；旋流板除雾器2与塔盘4之间的塔体壁上设有塔盘洗涤水进口3；塔盘4与分布器9之间的塔体壁上自上而下设有文丘里粗煤气进口18、文丘里喷淋水进口5、文丘里冲洗水出口17、高压灰水进口8；分布器下方的塔体壁上设有洗涤塔黑水出口Ⅰ12和洗涤塔黑水出口Ⅱ14；文丘里粗煤气进口18与文丘里洗涤器7通过导气管6相连接；文丘里洗涤器7竖直安装，下端通过分布器进气管16与分布器9相连接，分布器9通过支撑槽15固定在洗涤塔塔壁上。
另一实施例不同之处在于文丘里洗涤器喉管的外侧设有一个水夹套19，在文丘里洗涤器喉管上设有若干沿圆周均匀分布的喷淋孔20；后工段送来的冷凝液作为文丘里洗涤水，从文丘里喷淋水进口5沿切向进入水夹套19，喷淋水在水夹套19内旋流，从喷淋孔20喷出，在文丘里洗涤器喉管处与粗煤气接触，增湿后的粗煤气在压差和重力作用下进入分布器9。当系统长期运行水夹套19结垢时，可以通过文丘里冲洗水出口17将水排出，对水夹套19进行冲洗，有效解决了文丘里洗涤器水夹套19易堵塞的问题，可长期运行且不用将文丘里洗涤器拆开检修清洗。
另一实施例不同之处在于文丘里洗涤器材质为316L不锈钢。
另一实施例不同之处在于文丘里洗涤器的喷淋孔直径5mm。
另一实施例不同之处在于文丘里洗涤器的喷淋孔直径6mm。
另一实施例不同之处在于文丘里洗涤器的喷淋孔直径7mm。
另一实施例不同之处在于文丘里洗涤器的喷淋孔直径8mm。
另一实施例不同之处在于文丘里洗涤器的喷淋孔直径9mm。
另一实施例不同之处在于文丘里洗涤器的喷淋孔直径10mm。
另一实施例不同之处在于文丘里洗涤器的喷淋孔的中心线与文丘里洗涤器喉管的轴线夹角20°。
另一实施例不同之处在于文丘里洗涤器的喷淋孔的中心线与文丘里洗涤器喉管的轴线夹角25°。
另一实施例不同之处在于文丘里洗涤器的喷淋孔的中心线与文丘里洗涤器喉管的轴线夹角30°。
另一实施例不同之处在于文丘里洗涤器的喷淋孔的中心线与文丘里洗涤器喉管的轴线夹角35°。
另一实施例不同之处在于文丘里洗涤器的喷淋孔的中心线与文丘里洗涤器喉管的轴线夹角40°。
另一实施例不同之处在于分布器9设有一主管21，主管底部设有排渣管10，粗煤气中较大的固体颗粒可通过排渣管10导入洗涤塔底部，防止固体颗粒对水浴产生搅动；分布器主管两侧设有若干支管22，支管底部均设有排渣孔25，防止分布器堵塞，延长设备使用周期；分布器主管和支管上均设有两排出气孔；粗煤气中固体颗粒通过分布器主管排渣管10和分布器支管排渣孔25进入水浴，从洗涤塔黑水出口Ⅰ12或洗涤塔黑水出口Ⅱ14流出洗涤塔；气相部分从分布器主管和支管的出气孔流出，经过水浴后到达塔盘4，在塔盘上与塔盘洗涤水进口3的冷凝液接触，增湿降温后，大部分细灰随塔盘洗涤水溢流进入水浴，气相继续上升遇到旋流板除雾器2时，在旋流板除雾器叶片的碰撞下，损失动能的液体和少部分细灰在重力作用下落在塔盘4上，干净的水煤气从洗涤塔顶部的水煤气出口1进入后工段。最终出洗涤塔顶部的水煤气含固量≤0.8mg/Nm3。
另一实施例不同之处在于分布器主管底部的排渣管直径400mm。
另一实施例不同之处在于分布器主管底部的排渣管直径500mm。
另一实施例不同之处在于分布器主管底部的排渣管直径600mm。
另一实施例不同之处在于分布器支管底部的排渣孔为长条孔。
另一实施例不同之处在于分布器支管底部的排渣孔宽度10mm。
另一实施例不同之处在于分布器支管底部的排渣孔宽度15mm。
另一实施例不同之处在于分布器支管底部的排渣孔宽度20mm。
另一实施例不同之处在于分布器支管底部的排渣孔长度150mm。
另一实施例不同之处在于分布器支管底部的排渣孔长度175mm。
另一实施例不同之处在于分布器支管底部的排渣孔长度200mm。
另一实施例不同之处在于分布器主管的出气孔设在与分布器主管轴线夹角40°方向上。
另一实施例不同之处在于分布器主管的出气孔设在与分布器主管轴线夹角50°方向上。
另一实施例不同之处在于分布器主管的出气孔设在与分布器主管轴线夹角60°方向上。
另一实施例不同之处在于分布器主管的出气孔设在与分布器主管轴线夹角70°方向上。
另一实施例不同之处在于分布器支管的出气孔设在与分布器支管轴线夹角40°方向上。
另一实施例不同之处在于分布器支管的出气孔设在与分布器支管轴线夹角50°方向上。
另一实施例不同之处在于分布器支管的出气孔设在与分布器支管轴线夹角60°方向上。
另一实施例不同之处在于分布器支管的出气孔设在与分布器支管轴线夹角70°方向上。
以下为本发明的工艺流程及原理：
来自气化炉的粗煤气从粗煤气进口18通过导气管6进入文丘里洗涤器7，文丘里洗涤器7竖直安装，文丘里洗涤器喉管的外侧设有一个水夹套19，在文丘里洗涤器喉管上设有若干沿圆周均匀分布的喷淋孔20，后工段送来的冷凝液作为冲洗水，从文丘里喷淋水进口5切向进入水夹套19，喷淋水在水夹套19内旋流，从喷淋孔20喷出，在文丘里洗涤器喉管处与粗煤气接触；增湿后的粗煤气在压差和重力作用下进入分布器9，粗煤气中固体颗粒通过分布器主管排渣管10和分布器支管排渣孔25进入水浴，从洗涤塔黑水出口Ⅰ12或洗涤塔黑水出口Ⅱ14流出洗涤塔；气相部分从分布器主管和支管的出气孔溢出，经过水浴后到达塔盘4，在塔盘4上与塔盘洗涤水进口3的粗煤气冷凝液接触，增湿降温后，大部分细灰随塔盘洗涤水溢流进入水浴，气相继续上升遇到旋流板除雾器2时，在旋流板除雾器叶片的碰撞下，损失动能的液体和少部分细灰在重力作用下落在塔盘4上，干净的水煤气从洗涤塔顶部的水煤气出口1进入后工段。
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