[发明专利]灰尘除气装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于灰尘除气装置，例如灰尘常常在煤炭气化反应中制造合成气时出现，在此各种纯度级的气体混合物称为合成气，这些气体混合物用于不同的化学合成并且通常在变化的组分中除了一氧化碳和氢气之外还包含二氧化碳、氮气、硫化氢以及其它成分。在此对灰尘进行完全除气，使得包含在灰尘中的有毒气体不再对环境构成威胁。在此获得的残余气体可以通过该装置来收集并且从系统中排出。通过本发明的装置能够利用尚包含在灰尘中的剩余热量和冷却获得的灰尘。在除气时，灰尘通过该装置从在煤炭气化反应中通常的较高压力水平减压到正常大气压力水平。本发明还涉及一种方法，借助该方法可以将灰尘从合成气中清除并且使灰尘完全或几乎完全除气。

背景技术

固体燃料如各种煤炭、泥炭、氢化残留物、余料、废料、生物物质和飞尘或者上述物质的混合物的热式气化在升高的压力和较高温度下进行，其目标为制造具有较高内能和/或具有有利于后续化学合成的成分的合成原气。合成原气加载有飞尘，飞尘来源于输入的燃料的灰分含量。飞尘为颗粒形式，这些颗粒在后续使用前必须被分离。在干式分离的情况下，例如在旋风分离器或过滤器中固体作为松散物料在从压力室排出之前通常是非常细粒的颗粒。在颗粒松散物料间隙容积中必然有气体，在此为合成原气，该气体与固体一起排出。在最终储存或运走固体之前，必须将固体减压并且除去尚处于间隙容积中的合成原气。

US 4,838,898 A描述了用于净化来自于煤炭气化过程的合成气的相关现有技术。US 2007/0084117 A1给出了另一种用于合成气的生产过程，该生产过程引导从煤炭气化反应器获得的合成气依次通过用于与较冷的外界气体混合的系统、换热器和灰尘分离器。灰尘分离器可以配备冲扫用气体的输送装置。接着减压单元后面的灰尘分离器可以为多个，以便实现更大的流量。由此冲扫用气体可以在时间上重叠地穿流多批飞尘，以便在排空和填充容器时除去不希望的气体。

分离过程被视为确定步骤的时间。已知方法规定穿流飞尘松散物料来排出残余的合成原气组成部分。在已知方法中需要较高时间花费的主要原因之一在于，在逆着重力穿流时由于飞尘很细的颗粒尺寸随着气体速度的增加通常形成被气体贯穿的通道。由于这种不均匀的穿流增加了为交换全部间隙容积中的气体所需的时间。在逆着重力穿流时基于细的颗粒和由此产生的高的流体阻力而存在着松散物料结块的危险，由此在从容器中出料或者运走时会产生问题。

发明内容

因此，本发明的任务在于提供一种装置，该装置将来自于煤炭气化过程的合成气的飞尘逐步降低到大气压力水平并且除去在飞尘中包含的合成气。通过借助该装置实施的方法，在排空过程或填充过程中聚集在减压和除尘容器中的气体也应可以被交换并且导回。

本发明通过一种装置解决了对来自于通过气化过程产生的合成气的灰尘除气的任务，所述装置包括主灰尘分离器、组合容器、除气和冷却器件、灰尘储存装置；

产生的合成气通过连接管被导入主灰尘分离器中，从主灰尘分离器中可获得除尘的合成原气流和灰尘状固体，灰尘状固体在灰尘颗粒之间的间隙中尚包含合成原气；

灰尘状固体被导入组合容器中，组合容器具有用于将灰尘状固体减压到较低的压力水平上的装置，使得获得废气并且余下在间隙容积中包含较少气体量的固体；

设置用于将固体导入气体交换装置中的运输装置，该气体交换装置包括气体交换容器、灰尘分离器、交换气体的添加装置；

气体交换容器能被减压到大气压力上；

气体交换装置具有排出口用于至少部分释放了合成原气的固体；

气体交换装置具有向上定向的输送装置，在输送装置中能调节向上定向的气体和固体流；

输送装置具有开放的横截面、下部自由开口和上部自由开口；

输送装置的下部自由开口位于气体交换容器内、在底部附近；

在输送装置的下端部下方设置交换气体的、朝向下部自由开口的添加装置；

灰尘分离器连接成使得该灰尘分离器能从气体交换容器被供给气体-固体流；并且

灰尘分离器具有废气流的排出装置和用于将释放了合成原气的固体导入气体交换容器中的、向下定向的连接结构。

在该装置的一种方案中规定：在装置中在过程流的任意位置上设置换热器，该换热器构造为冷却器并且这样地定位，使得其冷却面与灰尘状固体接触。优选在气体交换装置中设置至少一个这样的冷却器。在气体交换装置中这种冷却器在过程流中有选择地设置在灰尘分离器和气体交换容器之间的连接结构中或直接设置在气体交换容器上，组合也是可能的。