用于粉煤热解高温含尘焦油梯级净化的实验方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术用于粉煤热解高温含尘焦油梯级净化的实验方法和装置，将粉尘颗粒通过料斗加入螺旋进料器；将固体滤料颗粒填装进固定床过滤器；将纯净焦油加入注射泵，加热气化；从氮气瓶向实验系统通入氮气进入缓冲罐；粉尘从螺旋进料器进入，焦油气从注射泵进入，与从缓冲罐进入的氮气混合后依次进入旋风分离器、固定床过滤器、冷凝沉降器三级除尘设备，净化后的混合气经冷却器和旋液分离器冷却分离出净化的焦油，剩余的氮气进入尾气缓冲罐，经由空压机驱动的气体增压泵压入氮气缓冲罐继续循环使用；当进行采样测量某级的除尘效率时，打开旁路接通的玻璃纤维滤膜采样器，收集称量拦截的粉尘计算除尘效率。本发明专利技术用于高温含尘焦油气的梯级净化实验研究。

Experimental method and apparatus for stepped cleaning of pulverized coal pyrolysis and high temperature tar containing dust

The invention is used for test method and device of coal tar pyrolysis of high temperature dust purification step, the dust particles through the hopper add screw feeder; solid granular filling into the fixed bed filter; the pure tar into the injection pump, heating gasification; from the nitrogen cylinder to the experimental system of nitrogen into the dust from entering into the buffer tank; spiral feeder, tar gas enters from the injection pump, and the mixed nitrogen enters from the buffer tank and then enters a cyclone separator, fixed bed filter, condensing settler three dust removal equipment, mixed gas purification after cooling device and cooling cyclone separator separation purification of tar, the remaining nitrogen enters the exhaust gas through the buffer tank. Booster pump air compressor driven by pressure into the nitrogen buffer tank to recycle; when the dust removal efficiency of a sampling measurement level, open the bypass. The glass fiber filter sampler is used for collecting and weighing intercepted dust and calculating the dedusting efficiency. The invention is applied to the experimental study of stepped purification of high temperature tar containing dust.

【技术实现步骤摘要】
用于粉煤热解高温含尘焦油梯级净化的实验方法和装置
：本专利技术属于能源化工
，具体涉及一种用于粉煤热解高温含尘焦油梯级净化的实验方法和装置。
技术介绍
：在目前的陕西煤化工体系中，作为当地主要经济技术发展的资源——煤炭，主要以炼焦途径制取冶金、化工用生产资料的焦炭进行消化。多年来，各种炼焦技术、炉型应用而生，为这一技术的发展做出了巨大成就。但是，随着技术进步和环保要求，这一污染大、工艺相对滞后的技术发展遭遇了其发展瓶颈的制约。即作为经济价值高的焦油副产品，由于混杂一些焦炭颗粒，不仅在外观上而且在后续加工应用中都带来了不小的负面效应。尤其是在大规模机采煤矿的采煤率中，粉煤比例日益增长的今天，这种尴尬局面尤为突出。目前常用的高温气体除尘的方法主要有旋风除尘、静电除尘、金属材料过滤除尘、陶瓷材料过滤除尘等，但用于高温焦油气除尘具有很大的局限性，主要因为：(1)焦油气温度400～600℃，对设备材料要求高；(2)焦油气中的焦油容易冷凝，易导致过滤器堵塞；(3)除尘效率要求较高，要满足工业大规模生产需要。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种用于粉煤热解高温含尘焦油梯级净化的实验方法和装置，克服了现有技术中的一些缺陷，解决了焦油中粘结粉尘的脱除和分离的难题。为达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现：用于粉煤热解高温含尘焦油梯级净化的实验装置，包括氮气进气系统、煤粉进料系统、焦油进料系统、孔板流量计Ⅰ、孔板流量计Ⅱ、梯级净化系统、采样系统和尾气回收系统；氮气进气系统包括气体增压泵Ⅰ、氮气缓冲罐Ⅰ、气体增压泵Ⅱ、氮气缓冲罐Ⅱ、空压机、氮气钢瓶、氮气预热炉Ⅰ、氮气预热炉Ⅱ和氮气混合器；煤粉进料系统包括螺旋进料器和煤粉混合器；焦油进料系统包括焦油注射泵、焦油加热气化炉和焦油气混合器；梯级净化系统包括旋风分离器、固定床过滤器和冷凝沉降器；采样系统包括玻璃纤维滤膜采样器；尾气回收系统包括冷却器、旋液分离器和尾气缓冲罐；其中，氮气钢瓶出口连接氮气缓冲罐Ⅰ入口和氮气缓冲罐Ⅱ入口，空压机出口连接气体增压泵Ⅰ动力入口和气体增压泵Ⅱ动力入口，气体增压泵Ⅰ两端分别连接尾气缓冲罐和氮气缓冲罐Ⅰ，气体增压泵Ⅱ两端分别连接尾气缓冲罐和氮气缓冲罐Ⅱ，氮气缓冲罐出口连接氮气预热炉Ⅱ入口，氮气预热炉出口连接氮气混合器下端入口，氮气缓冲罐Ⅱ出口连接煤粉混合器左端；螺旋进料器出口连接煤粉混合器上端，煤粉混合器右端连接氮气预热炉Ⅰ入口，氮气预热炉Ⅰ出口连接焦油气混合器左端入口；焦油注射泵出口连接焦油加热气化炉入口，焦油加热气化炉出口连接焦油气混合器上端入口，焦油气混合器右端出口连接氮气混合器左端入口；氮气混合器右端出口分为两股，分别连接孔板流量计Ⅰ和孔板流量计Ⅱ入口；孔板流量计Ⅰ和孔板流量计Ⅱ出口汇合后连接旋风分离器入口，旋风分离器出口连接固定床过滤器，固定床过滤器出口连接冷凝沉降器入口；冷凝沉降器出口连接冷却器气体入口，冷却器气体出口连接旋液分离器入口，旋液分离器出口连接尾气缓冲罐入口。本专利技术进一步的改进在于，螺旋进料器包括电机和进料器，电机通过联轴器驱动螺旋进料器的螺杆转动，调节转速范围为120～1400rpm，进料器上方设置有料斗，下方通过煤粉混合器和氮气预热炉Ⅰ连接。本专利技术进一步的改进在于，螺旋进料器包括电机和进料器，电机通过联轴器驱动螺旋进料器的螺杆转动，调节转速范围为120～1400rpm，进料器上方设置有料斗，下方通过煤粉混合器和氮气预热炉Ⅰ连接。本专利技术进一步的改进在于，旋风分离器下方安装有卸料的阀门，外壁缠绕电加热丝，操作温度控制在25～600℃。本专利技术进一步的改进在于，固定床过滤器包括壳体、内构件和加热套，壳体上部设有滤料颗粒入口，滤料颗粒入口通过法兰和旋风分离器后管路连接，壳体下部设有滤料颗粒出口，滤料颗粒出口通过法兰和冷凝沉降器前管路连接，内构件包括三层滤料支承板、上端盖和支撑架，三层滤料支承板通过细钢管隔离分层套在支撑架上，上端盖和支撑架通过螺栓将内构件和壳体固定在一起，加热套使得固定床过滤器温度控制在25～600℃，固定床过滤器内径为68mm，总高800mm。本专利技术进一步的改进在于，冷凝沉降器包括壳体、内管和加热套，壳体上部中央为气体入口，侧面上部为气体出口，壳体下部连接有出油阀，能够排出冷凝的部分焦油，内管上部连接固定床过滤器后管路，下部直至壳体内下部，热套套在壳体外部，能够控制沉降器温度在25～500℃。本专利技术进一步的改进在于，冷却器为双U型套管式换热器，气体走管内，冷却水走管间，换热器下方设置有出油阀，能够排出冷却的焦油，当所需的冷量较大时，打开低温循环机，将冷却水的温度继续降低以达到冷却要求。本专利技术进一步的改进在于，玻璃纤维滤膜采样器包括上法兰、玻璃纤维滤片和下法兰，玻璃纤维滤片是由上下两个金属丝网夹住玻璃纤维滤膜而成，放置在上法兰和下法兰之间，上法兰前连接有取样阀，下法兰后连接有联通阀，玻璃纤维滤膜采样器共有3个，分别并联于旋风分离器、固定床过滤器和冷凝沉降器之后的连接阀两端。本专利技术进一步的改进在于，所述的氮气缓冲罐Ⅰ、氮气缓冲罐Ⅱ和尾气缓冲罐上均安装有直接排空的阀门和管路。用于粉煤热解高温含尘焦油梯级净化的实验方法，该实验方法基于上述用于粉煤热解高温含尘焦油梯级净化的实验装置，包括如下步骤：将粉尘颗粒通过料斗加入螺旋进料器；将固体滤料颗粒填装进固定床过滤器；将纯净焦油加入焦油注射泵，加热气化；从氮气瓶向实验系统通入氮气进入氮气缓冲罐Ⅰ和氮气缓冲罐Ⅱ；粉尘从所述的煤粉混合器与主回路中的氮气混合，焦油气从焦油气混合器进入主回路，上述混合气经过孔板流量计Ⅰ测量流量后，依次进入旋风分离器、固定床过滤器、冷凝沉降器三级除尘设备，净化后的混合气经冷却器和旋液分离器冷却分离出净化的焦油，剩余的氮气进入尾气缓冲罐，经由空压机驱动的气体增压泵Ⅰ和气体增压泵Ⅱ压入氮气缓冲罐Ⅰ和氮气缓冲罐Ⅱ继续循环使用。本专利技术进一步的改进在于，在每级除尘设备之后的连接阀两端并联采样阀、玻璃纤维滤膜采样器和联通阀，当进行采样测量某级的除尘效率时，关闭两级之间的连接阀，打开该级旁路的采样阀和联通阀，接通玻璃纤维滤膜采样器，收集称量拦截的粉尘计算除尘效率，采样完成后，打开两级之间的连接阀，关闭该级旁路的采样阀和联通阀。本专利技术进一步的改进在于，将粉尘颗粒通过料斗加入螺旋进料器，将筛分好的实验用焦炭粉尘进行称量，记录质量后加入螺旋进料器的料斗，粉尘颗粒为直径100μm以下的煤粉。本专利技术进一步的改进在于，将直径为0.38～0.83mm或0.83～1.25mm或1.25～2.5mm的固体滤料加入固定床过滤器，控制滤料颗粒层的厚度为5～25cm，滤料颗粒既能够分层填装也可单层填装，固体滤料是半焦或石英砂颗粒。本专利技术进一步的改进在于，所述的将纯净焦油加入焦油注射泵，用注射器吸入加热的煤焦油，安装至注射泵架上打开注射泵将焦油匀速注射入加热炉中气化，所述加热炉内温度控制为400～500℃。本专利技术进一步的改进在于，混合气通过滤料颗粒层的表观气速为0.1～0.5m/s；旋风分离器内的气体表观速度为0.5～5m/s；冷凝沉降器内的气体表观速度为0.5～2m/s。本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术一种用于粉煤热解高温含尘焦油梯级净化的实验装置，权利要求1的有益效果本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于粉煤热解高温含尘焦油梯级净化的实验装置，其特征在于，包括氮气进气系统、煤粉进料系统、焦油进料系统、孔板流量计Ⅰ(15)、孔板流量计Ⅱ(16)、梯级净化系统、采样系统和尾气回收系统；氮气进气系统包括气体增压泵Ⅰ(1)、氮气缓冲罐Ⅰ(2)、气体增压泵Ⅱ(3)、氮气缓冲罐Ⅱ(4)、空压机(5)、氮气钢瓶(6)、氮气预热炉Ⅰ(10)、氮气预热炉Ⅱ(11)和氮气混合器(14)；煤粉进料系统包括螺旋进料器(7)和煤粉混合器(8)；焦油进料系统包括焦油注射泵(9)、焦油加热气化炉(12)和焦油气混合器(13)；梯级净化系统包括旋风分离器(17)、固定床过滤器(18)和冷凝沉降器(24)；采样系统包括玻璃纤维滤膜采样器(21)；尾气回收系统包括冷却器(25)、旋液分离器(26)和尾气缓冲罐(27)；其中，氮气钢瓶(6)出口连接氮气缓冲罐Ⅰ(2)入口和氮气缓冲罐Ⅱ(4)入口，空压机(5)出口连接气体增压泵Ⅰ(1)动力入口和气体增压泵Ⅱ(3)动力入口，气体增压泵Ⅰ(1)两端分别连接尾气缓冲罐(27)和氮气缓冲罐Ⅰ(2)，气体增压泵Ⅱ(3)两端分别连接尾气缓冲罐(27)和氮气缓冲罐Ⅱ(4)，氮气缓冲罐(2)出口连接氮气预热炉Ⅱ(11)入口，氮气预热炉(11)出口连接氮气混合器(14)下端入口，氮气缓冲罐Ⅱ(4)出口连接煤粉混合器(8)左端；螺旋进料器(7)出口连接煤粉混合器(8)上端，煤粉混合器(8)右端连接氮气预热炉Ⅰ(10)入口，氮气预热炉Ⅰ(10)出口连接焦油气混合器(13)左端入口；焦油注射泵(9)出口连接焦油加热气化炉(12)入口，焦油加热气化炉(12)出口连接焦油气混合器(13)上端入口，焦油气混合器(13)右端出口连接氮气混合器(14)左端入口；氮气混合器(14)右端出口分为两股，分别连接孔板流量计Ⅰ(15)和孔板流量计Ⅱ(16)入口；孔板流量计Ⅰ(15)和孔板流量计Ⅱ(16)出口汇合后连接旋风分离器(17)入口，旋风分离器(17)出口连接固定床过滤器(18)，固定床过滤器(18)出口连接冷凝沉降器(24)入口；冷凝沉降器(24)出口连接冷却器(25)气体入口，冷却器(25)气体出口连接旋液分离器(26)入口，旋液分离器(26)出口连接尾气缓冲罐(27)入口。...

【技术特征摘要】
1.用于粉煤热解高温含尘焦油梯级净化的实验装置，其特征在于，包括氮气进气系统、煤粉进料系统、焦油进料系统、孔板流量计Ⅰ(15)、孔板流量计Ⅱ(16)、梯级净化系统、采样系统和尾气回收系统；氮气进气系统包括气体增压泵Ⅰ(1)、氮气缓冲罐Ⅰ(2)、气体增压泵Ⅱ(3)、氮气缓冲罐Ⅱ(4)、空压机(5)、氮气钢瓶(6)、氮气预热炉Ⅰ(10)、氮气预热炉Ⅱ(11)和氮气混合器(14)；煤粉进料系统包括螺旋进料器(7)和煤粉混合器(8)；焦油进料系统包括焦油注射泵(9)、焦油加热气化炉(12)和焦油气混合器(13)；梯级净化系统包括旋风分离器(17)、固定床过滤器(18)和冷凝沉降器(24)；采样系统包括玻璃纤维滤膜采样器(21)；尾气回收系统包括冷却器(25)、旋液分离器(26)和尾气缓冲罐(27)；其中，氮气钢瓶(6)出口连接氮气缓冲罐Ⅰ(2)入口和氮气缓冲罐Ⅱ(4)入口，空压机(5)出口连接气体增压泵Ⅰ(1)动力入口和气体增压泵Ⅱ(3)动力入口，气体增压泵Ⅰ(1)两端分别连接尾气缓冲罐(27)和氮气缓冲罐Ⅰ(2)，气体增压泵Ⅱ(3)两端分别连接尾气缓冲罐(27)和氮气缓冲罐Ⅱ(4)，氮气缓冲罐(2)出口连接氮气预热炉Ⅱ(11)入口，氮气预热炉(11)出口连接氮气混合器(14)下端入口，氮气缓冲罐Ⅱ(4)出口连接煤粉混合器(8)左端；螺旋进料器(7)出口连接煤粉混合器(8)上端，煤粉混合器(8)右端连接氮气预热炉Ⅰ(10)入口，氮气预热炉Ⅰ(10)出口连接焦油气混合器(13)左端入口；焦油注射泵(9)出口连接焦油加热气化炉(12)入口，焦油加热气化炉(12)出口连接焦油气混合器(13)上端入口，焦油气混合器(13)右端出口连接氮气混合器(14)左端入口；氮气混合器(14)右端出口分为两股，分别连接孔板流量计Ⅰ(15)和孔板流量计Ⅱ(16)入口；孔板流量计Ⅰ(15)和孔板流量计Ⅱ(16)出口汇合后连接旋风分离器(17)入口，旋风分离器(17)出口连接固定床过滤器(18)，固定床过滤器(18)出口连接冷凝沉降器(24)入口；冷凝沉降器(24)出口连接冷却器(25)气体入口，冷却器(25)气体出口连接旋液分离器(26)入口，旋液分离器(26)出口连接尾气缓冲罐(27)入口。2.根据权利要求1所述的用于粉煤热解高温含尘焦油梯级净化的实验装置，其特征在于，螺旋进料器(7)包括电机和进料器，电机通过联轴器驱动螺旋进料器(7)的螺杆转动，调节转速范围为120～1400rpm，进料器上方设置有料斗，下方通过煤粉混合器(8)和氮气预热炉Ⅰ(10)连接。3.根据权利要求1所述的用于粉煤热解高温含尘焦油梯级净化的实验装置，其特征在于，螺旋进料器(7)包括电机和进料器，电机通过联轴器驱动螺旋进料器(7)的螺杆转动，调节转速范围为120～1400rpm，进料器上方设置有料斗，下方通过煤粉混合器(8)和氮气预热炉Ⅰ(10)连接。4.根据权利要求1所述的用于粉煤热解高温含尘焦油梯级净化的实验装置，其特征在于，固定床过滤器(18)包括壳体、内构件和加热套，壳体上部设有滤料颗粒入口，滤料颗粒入口通过法兰和旋风分离器(17)后管路连接，壳体下部设有滤料颗粒出口，滤料颗粒出口通过法兰和冷凝沉降器(24)前管路连接，内构...

【专利技术属性】
技术研发人员：李云，王黎，闫孝红，杜鑫，齐彬彬，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61