粗煤气分离器和粗煤气分离方法

技术领域

本申请涉及煤化工技术领域，更具体地，本申请涉及一种应用于煤化工气化炉的粗煤气分离器和粗煤气分离方法。

背景技术

煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。气化炉是煤化工的龙头核心设备，煤在气化炉内燃烧的过程中，生成的粗煤气及熔渣进入激冷室经水浴后排出气化炉，粗煤气夹带灰和水汽容易造成管道的磨损及堵塞，同时将灰带入后续洗涤塔等设备，造成合成气质量的下降、激冷室水量的减少、液位的波动等缺陷。

因此，如何提供一种可将气化炉排出的粗煤气中的气体与液体和固体分离的装置是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种粗煤气分离器，其适用性强、结构简单且分离效果显著，适用于对气化炉中排出的粗煤气进行分离和净化。

为达上述目的，本申请提供了一种粗煤气分离器，包括：筒体、筒体上封头、筒体下封头、进气管、喷淋组件和出气管；其中，筒体、筒体上封头和筒体下封头组焊形成密闭容器；进气管的一端焊接至筒体并与筒体连通，进气管的另一端连通至气化炉；喷淋组件焊接至筒体上封头靠近进气管的一侧，喷淋组件的下端伸入筒体内部并设置有多个喷淋孔；出气管贯穿筒体上封头并与筒体上封头焊接连接，出气管的一端伸入筒体内部，出气管的另一端连通至下游管道。

可选地，本申请所提供的粗煤气分离器还包括：设置在筒体内部的螺旋板；螺旋板的一端焊接至筒体，螺旋板的另一端焊接至出气管，并且螺旋板的起始端位于进气管下方。

可选地，本申请所提供的粗煤气分离器还包括：设置在筒体内部的密封隔板；密封隔板焊接至筒体、筒体上封头、出气管和螺旋板的起始端。

可选地，螺旋板的螺旋圈数不少于2圈。

可选地，螺旋板的各圈等距设置。

可选地，螺旋板的终止端距出气管下端不小于100 mm。

可选地，密封隔板与筒体的焊接处距进气管与筒体的焊接处的最小距离不小于100 mm。

可选地，进气管采取中心或切向位置插入式焊接至筒体。

可选地，筒体下封头的下端设置有排液管。

本申请还提供了一种利用上述粗煤气分离器进行粗煤气分离的方法，该方法包括：将粗煤气通过进气管送入筒体中，通过喷淋组件的喷淋孔喷洒洗涤液对粗煤气进行净化，净化后的粗煤气从出气管排出。

与现有技术相比，本申请所提供的粗煤气分离器和粗煤气分离方法具有以下有益效果：（1）在煤化工整体工序方面，本申请所提供的粗煤气分离器设置在气化炉下游，在气化炉的粗煤气出口处设置本申请所提供的粗煤气分离器有助于分离并净化从气化炉排出的粗煤气中的灰和水汽，从而减少灰水对管道及洗涤塔等后续设备的磨损及腐蚀并提高合成气的质量。（2）在粗煤气分离器的分离结构方面，除了在粗煤气进气口设置用于喷洒洗涤液的喷淋组件之外，本申请所提供的粗煤气分离器还设置有螺旋板和密封隔板，螺旋板从粗煤气进气口处向下盘旋，密封隔板焊接至螺旋板起始端以形成单向流路，使得经过喷淋组件洗涤后的粗煤气和洗涤液沿着螺旋板向下流动，净化后的气体沿出气管排出，分离出来的灰和水汽则连同洗涤液流向粗煤气分离器底部，带密封隔板的螺旋板设计使得粗煤气能够与洗涤液充分接触，从而有效地将灰和水汽从粗煤气中分离出来。（3）在焊接结构方面，本申请所提供的粗煤气分离器将密封隔板与筒体的焊接处距进气管与筒体的焊接处的最小距离保持为不小于100 mm，这样的焊缝间距使得焊接结构牢固稳定，焊缝不易因振动或高温而开裂。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，将根据以下附图进一步说明和描述本发明的实施方式，这些附图仅用于更方便和具体地描述本发明的实施方式而不是对本发明的限制。

图1是根据本申请的一个示例实施方式所提供的粗煤气分离器的主视示意图。

图2是根据本申请的一个示例实施方式所提供的粗煤气分离器的俯视示意图。

图中：1是筒体，2是筒体上封头，3是筒体下封头，4是进气管，5是喷淋组件，6是出气管，7是螺旋板，8是密封隔板，9是排液管。

具体实施方式

本申请提供了一种粗煤气分离器，其适用性强、结构简单且分离效果显著，适用于对气化炉中排出的粗煤气进行分离和净化。

在本申请的一个优选实施方式中，该粗煤气分离器包括筒体1、筒体上封头2、筒体下封头3、进气管4、喷淋组件5和出气管6，例如参考图1和图2。图1和图2分别是根据本申请的一个示例实施方式所提供的粗煤气分离器的主视示意图和俯视示意图，如图1和图2所示，筒体1、筒体上封头2和筒体下封头3组焊形成密闭容器；进气管4的一端焊接至筒体1并与筒体1连通，进气管4的另一端连通至气化炉；喷淋组件5焊接至筒体上封头2靠近进气管4的一侧，喷淋组件5的下端伸入筒体1内部并设置有多个喷淋孔；出气管6贯穿筒体上封头2并与筒体上封头2焊接连接，出气管6的一端伸入筒体1内部，出气管6的另一端连通至下游管道。优选地，出气管6从上封头中心竖直地伸入筒体1内部，且出气管6下端接近筒体1底部；进气管4位于筒体1一侧靠上的位置，使得粗煤气从进气管4进入后经过洗涤先是向下流动，然后通过出气管6向上排出，从而增加粗煤气的流动路径，使其能够在筒体1内被充分地洗涤。本申请所提供的粗煤气分离器的工作原理如下：粗煤气分离器设置在气化炉下游，在气化炉中生成的粗煤气通过进气管4进入到筒体1中，同时喷淋组件5通过喷淋孔喷洒洗涤液，将粗煤气中的灰和水汽分离到筒体1底部，而气体则沿着出气管6排出。在本申请的一个优选实施方式中，如图1所示，该粗煤气分离器还包括设置在筒体1内部的螺旋板7；螺旋板7的一端焊接至筒体1，螺旋板7的另一端焊接至出气管6，并且螺旋板7的起始端位于进气管4下方。螺旋板7在筒体1中起到导流的作用，使得进入筒体1的粗煤气能够按照一定路径进行流动，从而使粗煤气能够均匀受到洗涤。螺旋板7还能够使得粗煤气在筒体1中的流动路径变长，令洗涤液与粗煤气充分接触并带走灰和水汽，提高分离效率。进一步地，本申请所提供的粗煤气分离器还可以包括设置在筒体1内部的密封隔板8；密封隔板8焊接至筒体1、筒体上封头2、出气管6和螺旋板7的起始端。密封隔板8的作用在于进一步限定粗煤气的流动路径。当仅设置螺旋板7时，一部分粗煤气沿螺旋板7方向流动，而另一部分粗煤气可能跨过螺旋板7的起始端而直接流动到螺旋板7的下一层，导致粗煤气受到的喷洒不均匀或流动紊乱。因此，可以在螺旋板7的起始端另外焊接密封隔板8，使得密封隔板8、筒体1、筒体上封头2和出气管6形成单向流通结构，则从进气管4通入的粗煤气均沿螺旋板7方向流动，不会发生串流或回流的现象。螺旋板7的密封隔板8在一方面有助于均匀且有效地分离粗煤气中的灰和水汽，在另一方面还使得整个粗煤气分离器内部受压稳定，从而延长了粗煤气分离器的使用寿命。应当注意的是，螺旋板7的起始端应当位于进气管4的下方一侧，使得从进气管4通入筒体1的粗煤气以及从喷淋组件5喷洒的洗涤液均沿螺旋板7流动；密封隔板8应当与进气管4具有一定距离，以免阻碍粗煤气的通入。

在本申请的一个优选实施方式中，螺旋板7的螺旋圈数不少于2圈。螺旋板7的螺旋圈数与粗煤气在筒体1内的流动路径长短有关，流动路径较短则难以将灰和水汽与粗煤气完全分离，流动路径较长则导致筒体1内粗煤气的流动速度将较大，粗煤气对筒体1内各部件所施加的压力也较大。因此，可以根据所需的粗煤气流速以及筒体1承压状况设置螺旋板7的螺旋圈数，并且优选地不少于2圈。在本申请的一个优选实施方式中，螺旋板7的各圈等距设置。等距螺旋板7使得粗煤气在螺旋板7上方的流动速度保持一致，避免因粗煤气流速不同而导致对筒体1各部件所施加的压力不同，进而使粗煤气分离器的整体结构更加稳定。

当使用本申请所提供的粗煤气分离器对粗煤气进行分离时，粗煤气中的气体成分将先沿螺旋板7下降，再沿出气管6排出，而粗煤气中的灰和水汽成分则与洗涤液一同下落至筒体1底部，滴落在筒体下封头3上。当喷淋组件5所喷洒的洗涤液较少时，可以在筒体1底部的筒体下封头3上方设置灰水入口，以免粗煤气分离器内堆积灰渣；在筒体下封头3的下端开设排液管9，以便及时地将洗涤液和粗煤气中的灰和渣排出。在本申请的一个优选实施方式中，螺旋板7的终止端距出气管6下端不小于100 mm。如上所述地，当本申请所提供的粗煤气分离器工作时，从喷淋组件5喷出的洗涤液将沿螺旋板7滴落到筒体下封头3上。如果螺旋板7的终止端距出气管6下端较近，则洗涤液可能从螺旋板7终止端的不同位置直接滴落到筒体下封头3上，当洗涤液从远离筒体1中心的位置滴落时可能产生较大的飞溅，飞溅的液滴可能随净化后的粗煤气一同排出造成污染。因此，可以设置螺旋板7的终止端距出气管6下端具有一段距离，优选不小于100 mm，并将螺旋板7设计为由筒体1侧向出气管6侧下倾，使得沿螺旋板7流下的洗涤液汇集到出气管6外壁并沿出气管6外壁滴落，从而使洗涤液尽可能地滴落在筒体下封头3中心，并且在筒体下封头3的下端开设排液管9的情况下尽可能地直接滴入排液管9中而难以飞溅，以便进一步提高粗煤气分离器的分离效果。此外，筒体下封头3可以呈锥形，便于滴落到筒体下封头3上的液体快速地流向排液管9。

在本申请的一个优选实施方式中，密封隔板8与筒体1的焊接处距进气管4与筒体1的焊接处的最小距离不小于100 mm。由于进气管4与筒体1以及密封隔板8与筒体1之间均为焊接连接，且密封隔板8位于进气管4的一侧，因此在筒体1侧壁上会产生相隔不远的圆形焊缝（或马鞍形焊缝）和直线焊缝。当两条焊缝接近时可能导致整体焊接结构不稳定，因此当筒体1直径约为1 m时，可以优选地保持该两焊缝之间的最小距离不小于100 mm，从而保障整体焊接结构的稳定性。

在本申请的一个实施方式中，进气管4采取中心位置插入式焊接至筒体1，此时进气管4的轴线与筒体1的轴线相交。中心位置插入式焊接方式易于实现且结构稳定。在本申请的另一实施方式中，进气管4可采取切向位置插入式焊接至筒体1，优选地，该切向位置使得从进气管4通入的粗煤气的初始流动方向与筒体1内设置的螺旋板7的起始端向下盘旋方向一致，从而使得当通入粗煤气时，粗煤气更加顺畅地沿螺旋板7方向流动。

在本申请的一个优选实施方式中，还提供了一种利用上述粗煤气分离器进行粗煤气分离的方法，该方法包括：将粗煤气通过进气管4送入筒体1中，通过喷淋组件5的喷淋孔喷洒洗涤液对粗煤气进行净化，净化后的粗煤气从出气管6排出；当粗煤气分离器包含螺旋板7结构时，粗煤气将沿着螺旋板7向下流动，然后从出气管6排出。

在本文所提供的实施方式中提供了大量具体示例，应当理解这些示例仅是为了对本发明的实施方式进行详细的阐述而并非对本发明的限制。本发明中的实施方式可以在没有这些具体示例的情况下实践。在一些实施方式中并未详细示出本领域技术人员所公知的结构和/或技术，以便不模糊对本发明的理解。

尽管本文中已经示出并描述了本发明的优选实施方案，但对于本领域技术人员容易理解的是，这些实施方案仅以示例的方式提供。本领域技术人员在不脱离本发明的情况下将会想到多种变化、改变和替代。应当理解，本文中描述的本发明实施方案的各种替代方案任选地用于实施本发明。旨在通过权利要求限定本发明的范围，并由此涵盖这些权利要求范围内的装置、结构及其等同物。