申请/专利权人：西安建筑科技大学

申请日：2018-06-26

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN108659890B

主分类号：C10K1/02

分类号：C10K1/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2018.11.09#实质审查的生效;2018.10.16#公开

摘要：本发明公开一种粉煤热解后粉尘与煤焦油、煤气的分离装置及分离方法，分离装置包括第一进出气道、第二进出气道和若干个组合筛板，每个组合筛板具有入口和出口；组合筛板包括金属板框、金属盘管和金属筛网，金属板框为具有入口、出口和侧壁的框架结构，所有金属板框的入口与第一进出气道连通，所有金属板框的出口与第二进出气道连通，金属筛网设置多个并设置在金属板框内；沿金属板框的入口至出口方向，金属筛网的目数递增；金属盘管设置在金属板框的侧壁上。本发明装置具有分离除尘分离除尘室和反吹净化反吹净化室功能，以实现固体产物分离和装置功能“再生”。

主权项：1.一种粉煤热解后粉尘与煤焦油、煤气的分离装置，其特征在于，包括第一进出气道（1）、第二进出气道（1-1）和若干个组合筛板，每个组合筛板具有入口和出口；组合筛板包括金属板框（4）、金属盘管（5）和金属筛网（6），金属板框（4）为具有入口、出口和侧壁的框架结构，所有金属板框（4）的入口与第一进出气道（1）连通，所有金属板框（4）的出口与第二进出气道（1-1）连通，金属筛网（6）设置多个并设置在金属板框（4）内；沿金属板框（4）的入口至出口方向，金属筛网（6）的目数递增；金属盘管（5）设置在金属板框（4）的侧壁上；所有的金属筛网（6）分为若干个金属筛网组，每个金属筛网组中，金属筛网（6）的目数相同；每个金属筛网组包括三片单层的金属筛网（6），三片单层的金属筛网（6）呈Z形结构设置；每个单层的金属筛网（6）与金属板框（4）出入口方向的轴线均为非90°夹角；通过向金属盘管内通入高温介质，能够将金属板框的内腔以及金属筛网加热；金属筛网（6）与金属板框（4）之间焊接。

全文数据：一种粉煤热解后粉尘与煤焦油、煤气的分离装置及分离方法技术领域[0001]本发明属于煤热解领域，尤其涉及热解产物分离领域，具体涉及一种粉煤热解后粉尘与煤焦油、煤气的分离装置及分离方法。背景技术[0002]石油、煤和天然气是世界上主要的一次能源，煤炭资源作为固体化石燃料，在我国能源结构中占据举足轻重的地位，从我国一次能源资源储量分布情况来看，我国处于“贫油、富煤、少气”的能源分布局面。煤是含碳量最高的化石能源，也是重要的化工原料。煤的成分结构复杂多样，碳氢比约为1:0.8,成分中既有长链、多环的有机质，又有难分解的矿物灰分等无机质。煤中的化学键具有较高的能量，难以断裂打开，目前主要通过高温对其结构进行拆分，即就是煤的热加工技术。[0003]煤热解技术是在隔绝空气或惰性气氛条件下，煤受热分解发生的一系列复杂的结构和组分物理变化和化学变化的过程，具体涉及煤的裂解、气化、聚合等反应，生成产物主要为焦炭半焦、煤焦油和煤气。焦炭是钢铁等冶金工业的重要原料，煤焦油中的“三苯”、蒽、萘、咔唑、喹啉、噻吩等是重要化工原料，煤气中氢气、甲烷和一氧化碳含量高，可作高热值煤气或合成氨的原料。在我国煤炭资源加工利用途径之中，虽然煤的中低温热解技术研究和应用较为广泛和较为成熟，研发并应用了多种热解工艺，但是依然存在热解效率低、产物收率不高、产品难分离、废水难处理等技术难题。[0004]目前现有煤热解产物分离方法有旋风分离、布袋收尘、电捕焦油等，但由于粉尘被煤焦油包裹，常规方法均不能彻底完全分离煤焦油和粉尘。发明内容[0005]为解决现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种粉煤热解后粉尘与煤焦油、煤气的分离装置及分离方法，本发明装置有分离除尘和反吹净化功能，能够以实现固体产物分离和装置功能“再生”。[0006]为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案予以实现。[0007]—种粉煤热解后粉尘与煤焦油、煤气的分离装置，包括第一进出气道、第二进出气道和若干个组合筛板，每个组合筛板具有入口和出口；[0008]组合筛板包括金属板框、金属盘管和金属筛网，金属板框为具有入口、出口和侧壁的框架结构，所有金属板框的入口与第一进出气道连通，所有金属板框的出口与第二进出气道连通，金属筛网设置多个并设置在金属板框内；沿金属板框的入口至出口方向，金属筛网的目数递增;金属盘管设置在金属板框的侧壁上。[0009]所有的金属筛网分为若干个金属筛网组，每个金属筛网组中，金属筛网的目数相同；每个金属筛网组包括三片单层的金属筛网，三片单层的金属筛网呈Z形结构设置;每个单层的金属筛网与金属板框出入口方向的轴线均为非90°夹角。[0010]沿金属板框的一端至另一端，金属筛网的目数依次为120目、140目、170目和200目递增设置。[0011]金属筛网与金属板框之间焊接。[0012]沿金属板框的一端至另一端，金属盘管呈螺旋状盘设于金属板框的侧壁。[0013]当金属板框的横截面为矩形时，在金属板框的每个侧壁上，金属盘管为连续的S形或折线形迂回设置。[0014]金属盘管的出入口分别设置在金属板框的两端。[0015]金属板框的侧壁具有夹层结构，金属盘管设置在夹层内。[0016]金属盘管与夹层壁紧贴。[0017]—种粉煤热解后粉尘与煤焦油、煤气的分离方法，通过上述的分离装置对粉煤热解后粉尘与煤焦油和煤气分离，其过程如下，向金属盘管内通入高温介质，将金属筛网加热至300°C以上，再将粉煤热解后的混合气从第一进出气道通入金属板框的内腔，混合气在金属板框的内腔被加热，被加热的合气中的煤焦油气化，混合气经过金属筛网时，固体颗粒被金属筛网过滤，煤焦油气化产生的煤焦油汽和煤气通过金属筛网去气，并从金属板框的出口经第二进出气道排出；[0018]当从第一进出气道至第二进出气道的压降升高时，停止通入粉煤热解后的混合气;再从第二进出气道向金属板框的内腔通入净化气体，使金属筛网上的固体颗粒与金属筛网分离，分离出的固体颗粒从金属板框入口经第一进出气道排出。[0019]粉煤热解后的混合气的流向与金属盘管内高温介质的流向相反。[0020]本发明具有如下有益效果：[0021]本发明的分离装置通过向金属盘管内通入高温介质，能够将金属板框的内腔以及金属筛网加热；当粉煤热解后的混合气从入口通入金属板框的内腔后，混合气在金属板框的内腔被加热，被加热的合气中的煤焦油气化，混合气经过金属筛网时，由于沿金属板框的入口至出口方向，金属筛网的目数递增，金属筛网的这种排设形式能够使混合气中的固体颗粒被金属筛网逐级过滤掉，这种逐级过滤使得金属筛网不易堵塞，能够延长分离装置的分离时间，煤焦油气化产生的煤焦油汽和煤气通过金属筛网去气，并从出口流出，从而实现了对粉煤热解后的混合气分离净化；[0022]分离净化过程中，当分离装置从第一进出气道至第二进出气道的压降升高时，停止从入口通入粉煤热解后的混合气;再从出口向金属板框的内腔通入净化气体，使金属筛网上的固体颗粒与金属筛网分离，分离出的固体颗粒从入口排出，由于沿金属板框的出口至入口方向，金属筛网的目数递减，因此在将固体颗粒与金属筛网分离时，不会造成金属筛网的堵塞现象，能够保证将固体颗粒完全排出金属板框，实现了对分离装置的反吹净化，该过程不需要对金属筛网进行拆装以及更换工作，可在线进行，大大提高了分离装置的使用寿命和成本，节省了非生产时间，提高了生产效率和产能。[0023]进一步的，每个单层的金属筛网与金属板框出入口方向的轴线均为非90°夹角，即每个单层的金属筛网在金属板框内倾斜设置，这样能够防止分理处的固体颗粒在金属筛网上沉积。[0024]由本发明的分离装置的效果可知，本发明的分离方法能够使粉煤热解后的混合气中的粉尘与煤焦油、煤气进行有效的分离;并且当分离装置内的压降升高时，能够通过对分离装置反吹，达到对分离装置进行清洁的目的，使得分离装置分离除尘功能“再生”，使得分离能够相对连续化进行，提高了分离的效率。[0025]进一步的，粉煤热解后的混合气的流向与金属盘管内高温介质的流向相反，使得分离装置从出口至入口的方向温差较小，能够防止局部温度较低导致混合气中的粉尘与煤焦油、煤气进分离不完全的现象。附图说明[0026]图1是本发明分离装置示意图；[0027]图2是本发明分离装置中的板框结构示意图；[0028]图3是本发明分离装置中的金属筛网组结构示意图；[0029]图4是本发明分离装置中的所有金属筛网组合后的结构示意图；[0030]图5是本发明分离装置中的组合筛板的结构示意图；[0031]图6是本发明分离装置作为分离除尘室时的工作示意图；[0032]图7是本发明分离装置作为反吹净化室时的工作示意图。[0033]图中，1-第一进出气道，1-1-第二进出气道，2-高温气体进口总管，3-高温气体出口总管，4-金属板框，5-金属盘管，6-不同目数的金属筛网，7-高温气体进口管道，8-高温气体出口管道，9-组合筛板。具体实施方式[0034]以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案及其各个方面的优点。[0035]如图1所示本发明的粉煤热解后粉尘与煤焦油、煤气的分离装置，包括第一进出气道1、第二进出气道1-1和若干个组合筛板9,每个组合筛板9具有入口和出口；[0036]参照图2〜图5，组合筛板9包括金属板框4、金属盘管5和金属筛网6，金属板框4为具有入口、出口和侧壁的框架结构，金属盘管5设置在金属板框4的侧壁上，金属盘管5的出入口分别设置在金属板框4的两端见图2，所有金属板框4的入口与第一进出气道1连通，所有金属板框4的出口与第二进出气道1-1连通见图1，金属筛网6设置多个并设置在金属板框4内（见图5，金属筛网6与金属板框4之间焊接;沿金属板框4的入口至出口方向，金属筛网6的目数递增见图4;[0037]参照图1，所有的金属盘管5的入口（即高温气体进口管道7均与高温气体进口总管2连通，所有的金属盘管5的出口（即高温气体出口管道8与高温气体出口总管3连通。[0038]如图4和图3所示，所有的金属筛网6分为若干个金属筛网组，每个金属筛网组中，金属筛网6的目数相同；每个金属筛网组包括三片单层的金属筛网6,三片单层的金属筛网6呈Z形结构设置见图3;每个单层的金属筛网6与金属板框4出入口方向的轴线均为非90°夹角（见图5至图7。[0039]如图4所示，优选的，沿金属板框4的一端至另一端，金属筛网6的目数依次为120目、140目、170目和200目递增设置。[0040]参照图2,优选的沿金属板框4的一端至另一端，金属盘管5呈螺旋状盘设于金属板框4的侧壁;并且，优选的，当金属板框4的横截面为矩形时，在金属板框4的每个侧壁上，金属盘管5为连续的S形或折线形迂回设置。[0041]优选的，本发明的金属板框4的侧壁具有夹层结构，金属盘管5设置在夹层内，金属盘管5与夹层壁紧贴，夹层壁为易传热金属材质，厚度为2mm;金属盘管5为耐高温金属管弯曲制成，管道规格为φ1,7_χ2·0ηιιή.。.[0042]煤焦油在高温环境时，以煤焦油汽的形式存在，利用固气分离装置可将混合煤气中的微量固体颗粒分离，再进一步分离液气产物。通过本发明的分离装置对粉煤热解后粉尘与煤焦油、煤气进行分离的过程如下参照图1〜图7:[0043]通过高温气体进口总管2向金属盘管5内通入高温介质对整个分离装置进行加热，当将金属筛网6的温度达到300Γ以上时，再将粉煤热解后的混合气从第一进出气道1通入金属板框4的内腔，混合气在金属板框4的内腔被加热，被加热的合气中的煤焦油气化，混合气经过金属筛网6时，固体颗粒被金属筛网6过滤，煤焦油气化产生的煤焦油汽和煤气通过金属筛网去气，并从金属板框4的出口经第二进出气道1-1排出；[0044]当从第一进出气道1至第二进出气道1-1的压降升高时，停止通入粉煤热解后的混合气，再从第二进出气道1-1向金属板框4的内腔通入净化气体，使金属筛网6上的固体颗粒与金属筛网6分离，分离出的固体颗粒从金属板框4入口经第一进出气道1排出。[0045]优选的，在分离过程中，使单个组合筛板9中粉煤热解后的混合气的流向与金属盘管5内高温介质的流向相反。[0046]本发明中，采用高温气体作为高温介质，温度为350°C以上，高温气体通过金属盘管并将金属筛网加热至300Γ以上，含有焦炭末、煤焦油汽和煤气的混合气被加热，使混合气中的煤焦油气化，固体颗粒卡在金属筛网，煤焦油汽和煤气通过金属筛网去气、液分离工段，从而实现分离装置的分离净化功能。当分离装置从第一进出气道1至第二进出气道1-1的压降升高时，向分离装置反向吹入净化后的煤气，将卡在筛网上的固体产物吹出分离装置，从而使分离装置分离除尘功能“再生”。[0047]如图6所示，含有焦炭末、煤焦油汽和煤气的混合气从金属板框4下部（即入口）进入，上部（即出口）逸出，此过程为除尘分离过程;如图7所示，反吹气则是从金属板框4上部即出口）进入，下部（即入口）逸出。[0048]参照图1，为两个本发明的分离装置相互连接后的结构，两个分离装置分别为分离装置A和分离装置B，分离装置A和分离装置B左右对称设置，在进行除尘时，来自一次旋风分离的夹杂少量粉尘的混合热解气通过分离装置A进行除尘，分装置A作为分离除尘室，包裹粉尘的煤焦油接触高温金属筛网后气化，使粉尘与煤焦油分离，煤焦油蒸汽和煤气穿过分离除尘室，去冷凝工段。当分离装置A第一进出气道1至第二进出气道1-1的压降升高时，切换一次旋风分离的夹杂少量粉尘的混合热解气通过分离装置B进行除尘，将冷凝工段冷凝后的一部分洁净煤气反向通入分离装置A中，实现对分离装置A的反吹净化，此时分离装置A为反吹净化室，反吹净化过程中，洁净煤气反吹卡在分离装置A金属筛板缝隙和积聚在气道的粉尘，将粉尘带出分离装置A，进入二次旋风分离器。经过二次旋风分离器分离后的夹杂微量粉尘的热解气与一次旋风分离后的混合气混合再一起进入分离装置B进行除尘分离；[0049]当分离装置B第一进出气道1至第二进出气道1-1的压降升高时，切换气路，使分离装置A再次作为分离除尘室对混合热解气进行分离除尘，分离装置B再次作为反吹净化室进行自身的反吹净化，依此循环，达到连续分离除尘的目的。[0050]本发明不仅能够有效的解决热解固、液产物难分离的技术难题，而且操作简易，安全可靠。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替代，均应涵盖在本发明的范围之内。

权利要求：1.一种粉煤热解后粉尘与煤焦油、煤气的分离装置，其特征在于，包括第一进出气道1、第二进出气道1-1和若干个组合筛板，每个组合筛板具有入口和出口；组合筛板包括金属板框4、金属盘管⑸和金属筛网（6，金属板框⑷为具有入口、出口和侧壁的框架结构，所有金属板框4的入口与第一进出气道⑴连通，所有金属板框4的出口与第二进出气道1-1连通，金属筛网⑹设置多个并设置在金属板框⑷内；沿金属板框⑷的入口至出口方向，金属筛网⑹的目数递增;金属盘管⑸设置在金属板框⑷的侧壁上。2.根据权利要求1所述的一种粉煤热解后粉尘与煤焦油、煤气的分离装置，其特征在于，所有的金属筛网⑹分为若干个金属筛网组，每个金属筛网组中，金属筛网⑹的目数相同；每个金属筛网组包括三片单层的金属筛网（6，三片单层的金属筛网（6呈Z形结构设置;每个单层的金属筛网⑹与金属板框⑷出入口方向的轴线均为非90°夹角。3.根据权利要求1所述的一种粉煤热解后粉尘与煤焦油、煤气的分离装置，其特征在于，沿金属板框4的一端至另一端，金属筛网（6的目数依次为120目、140目、170目和200目递增设置。4.根据权利要求1所述的一种粉煤热解后粉尘与煤焦油、煤气的分离装置，其特征在于，金属筛网⑹与金属板框⑷之间焊接。5.根据权利要求1所述的一种粉煤热解后粉尘与煤焦油、煤气的分离装置，其特征在于，沿金属板框⑷的一端至另一端，金属盘管⑸呈螺旋状盘设于金属板框⑷的侧壁。6.根据权利要求1所述的一种粉煤热解后粉尘与煤焦油、煤气的分离装置，其特征在于，当金属板框⑷的横截面为矩形时，在金属板框⑷的每个侧壁上，金属盘管⑸为连续的S形或折线形迂回设置。7.根据权利要求1所述的一种粉煤热解后粉尘与煤焦油、煤气的分离装置，其特征在于，金属盘管⑸的出入口分别设置在金属板框⑷的两端。8.根据权利要求1所述的一种粉煤热解后粉尘与煤焦油、煤气的分离装置，其特征在于，金属板框⑷的侧壁具有夹层结构，金属盘管⑸设置在夹层内。9.一种粉煤热解后粉尘与煤焦油、煤气的分离方法，其特征在于，采用权利要求1-8任意一项所述的分离装置对粉煤热解后粉尘与煤焦油和煤气分离，其过程如下，向金属盘管5内通入高温介质，将金属筛网（6加热至300°C以上，再将粉煤热解后的混合气从第一进出气道⑴通入金属板框4的内腔，混合气在金属板框4的内腔被加热，被加热的合气中的煤焦油气化，混合气经过金属筛网⑹时，固体颗粒被金属筛网⑹过滤，煤焦油气化产生的煤焦油汽和煤气通过金属筛网去气，并从金属板框4的出口经第二进出气道（1-1排出；当从第一进出气道1至第二进出气道（1-1的压降升高时，停止通入粉煤热解后的混合气;再从第二进出气道1-1向金属板框⑷的内腔通入净化气体，使金属筛网⑹上的固体颗粒与金属筛网（6分离，分离出的固体颗粒从金属板框⑷入口经第一进出气道（1排出。10.根据权利要求9所述的一种粉煤热解后粉尘与煤焦油、煤气的分离方法，其特征在于，粉煤热解后的混合气的流向与金属盘管⑸内高温介质的流向相反。

百度查询： 西安建筑科技大学 一种粉煤热解后粉尘与煤焦油、煤气的分离装置及分离方法

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