一種高溫半焦冷卻系統及冷卻方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高溫半焦冷卻領域，尤其涉及一種高溫半焦冷卻系統及冷卻方法。
【背景技術】
[0002]煤加氫氣化反應是指將煤粉與含氫氣體在高溫、高壓條件下反應生成富含甲烷的氣體以及高附加值油品的過程。在煤加氫氣化過程中，通常會產生大量的半焦副產物，在現有技術中，主要通過兩種方式對煤加氫氣化反應產生的半焦進行冷卻，一種為通過在發生煤加氫氣化反應的氣化爐的冷卻室內設置盤管對經過所述冷卻室的半焦進行冷卻，另一種為半焦在外置冷卻罐內冷卻，外置冷卻罐內設置有冷卻夾套。
[0003]然而，在實際操作過程中，這兩種方式中半焦與盤管或夾套的接觸時間與換熱面積有限，并且半焦容易架橋或者掛壁，會影響所述盤管與夾套的換熱能力，并且隨著所述半焦的架橋與掛壁會使得所述盤管與夾套的換熱系數下降，冷卻效果不理想。

【發明內容】

[0004]本發明的主要目的在于，提供一種高溫半焦冷卻系統及冷卻方法。能夠增大半焦在冷卻過程中與冷卻管的接觸面積與接觸時間，減少半焦的架橋與掛壁現象，改善半焦的冷卻效果。
[0005]為達到上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0006]—方面，本發明實施例提供一種高溫半焦冷卻系統，包括:氣化爐；
[0007]所述氣化爐包括反應室以及設置于所述反應室下方的冷卻室；
[0008]所述反應室用于煤粉與含氫氣體進行煤加氫氣化反應；
[0009]所述冷卻室的底部設置有流化氣進口，在所述流化氣進口上方的冷卻室內設置有冷卻管；
[0010]所述流化氣進口用于向所述冷卻室內吹入流化氣體，對煤氣化反應生成的半焦進行流化，使得所述半焦在流化狀態下冷卻；
[0011]所述冷卻管用于流經冷卻介質對所述處于流化狀態的半焦進行冷卻。
[0012]優選的，所述冷卻管的進口與出口分別設置于所述冷卻室的側壁上，且所述冷卻管的進口低于所述冷卻管的出口設置。
[0013]可選的，所述冷卻管包含第一管路，與所述第一管路平行且位于所述第一管路上方的第二管路，以及豎直排布的多個第三管路，每一個所述第三管路的兩端分別與所述第一管路和第二管路連通，所述第一管路的進口為所述冷卻管的進口，所述第二管路的出口為所述冷卻管的出口。
[0014]優選的，所述第三管路在所述冷卻室內均勻排布。
[0015]可選的，流化狀態下固體半焦與冷卻介質的總換熱系數為250-500W/m2.K。
[0016]優選的，所述流化氣進口與所述冷卻管之間還設置有氣體分布板，所述氣體分布板上的開孔率為0.1-4%。
[0017]優選的，所述系統還包括:排焦系統；
[0018]所述排焦系統包括:設置于所述冷卻室側壁上的至少一個半焦溢流口，以及與所述至少一個半焦溢流口連通的半焦收集系統；
[0019]其中，所述半焦收集系統用于在保持所述冷卻室內壓力不變時，將半焦連續穩定地排至外部。
[0020]可選的，當半焦溢流口為一個時，所述半焦收集系統包括與所述半焦溢流口連通的至少兩級半焦收集罐，所述至少兩級半焦收集罐依次串聯連通，且每兩級所述半焦收集罐之間、以及一級所述半焦收集罐與所述半焦溢流口之間分別設置有至少一個排焦閥。
[0021]優選的，當所述半焦溢流口為至少兩個時，所述半焦收集系統包括分別與每一個所述半焦溢流口對應連通的半焦收集罐，且所述半焦收集罐與所述半焦溢流口之間分別設置有至少一個排焦閥。
[0022]所述半焦溢流口為兩個，分別為第一溢流口與第二溢流口，所述半焦收集系統包括分別與所述第一溢流口、第二溢流口連通的第一半焦收集罐和第二半焦收集罐。
[0023]所述半焦收集罐上連接有充壓部件，所述充壓部件用于向所述半焦收集罐充入冷卻氣，使得在向所述半焦收集罐排焦前，保持所述半焦收集罐的壓力與所述冷卻室內的壓力一致。
[0024]優選的，所述排焦系統還包括:設置于所述冷卻室側壁上的連通口，所述連通口位于所述溢流口的正上方，所述連通口與所述半焦收集罐通過平衡管連通，且所述平衡管上設置有平衡閥。
[0025]進一步地，所述半焦收集罐上還連接有泄壓部件，所述泄壓部件用于在向所述半焦收集罐排焦完成后，對所述半焦收集罐進行泄壓，并排出換熱后的冷卻氣。
[0026]進一步可選的，所述排焦系統還包括:設置于所述冷卻室內壁上的溢流擋板，所述溢流擋板與冷卻室內壁連接處位于所述溢流口與連通口之間，所述溢流擋板包括與所述冷卻室內壁固定連接并向下傾斜的上段，以及與所述上段連接并豎直向下折彎的下段，所述下段為弧面結構，且所述弧面結構兩側分別與所述冷卻室內壁固定連接，所述溢流擋板與所述冷卻室內壁形成下端開口的腔體，所述溢流口與所述腔體連通，所述溢流擋板用于阻隔未經冷卻的半焦進入所述半焦收集罐。
[0027]優選的，所述溢流口位于所述溢流擋板的正下方，且所述溢流擋板上端兩個端點之間的距離為所述溢流口直徑的3-10倍。
[0028]另一方面，本發明實施例提供一種高溫半焦冷卻方法，應用于包括反應室以及設置于所述反應室下方的冷卻室的氣化爐，所述冷卻室的底部設置有流化氣進口，所述冷卻室內部設置有冷卻管；
[0029]包括:
[0030]煤粉與含氫氣體在所述氣化爐的反應室內進行煤氣化反應生成半焦；
[0031 ] 通過所述流化氣進口向所述冷卻室內吹入流化氣體，對所述半焦進行流化，使得所述半焦在所述冷卻室內在流化狀態，將冷卻介質流經所述冷卻管對所述處于流化狀態的半焦進行冷卻。
[0032]優選的，所述將煤氣化反應生成的半焦進行流化，使得所述半焦在所述冷卻室內處于流化狀態并進行冷卻包括:調節流化氣體的量，保持冷卻室內的冷卻管的換熱系數為250-500ff/m2.K0
[0033]可選的，所述方法還包括:在保持所述冷卻室內壓力不變的情況下，將流化冷卻后的半焦連續穩定排至外部。
[0034]進一步可選的，所述在保持所述冷卻室內壓力不變的情況下，將流化冷卻后的半焦連續穩定排至外部包括:
[0035]將所述流化冷卻后的半焦交替排至兩個半焦收集罐中，其中，將所述流化冷卻后的半焦排至與所述冷卻室壓力一致的一個半焦收集罐時，將已排至另一個半焦收集罐中的半焦排至外部，并對排出半焦的所述半焦收集罐進行充壓，使得所述半焦收集罐的壓力與所述冷卻室壓力一致，以備下一輪收集半焦。
[0036]優選的，所述將已排至另一個半焦收集罐中的半焦排至外部包括:將所述半焦收集罐與所述冷卻室切斷連接，對排至所述半焦冷卻罐中的半焦進行冷卻氣多次充壓及泄壓操作，進行二次冷卻之后排出所述半焦冷卻罐的外部。
[0037]本發明實施例提供一種高溫半焦冷卻系統及冷卻方法，在包括反應室與設置于所述反應室下方的冷卻室的氣化爐中，通過對煤氣化反應產生的固體半焦進行流化，使得所述固體半焦在流化狀態下冷卻。所述流化狀態是指固體半焦在流化氣的作用下呈沸騰狀運動而不被流化氣體帶走的狀態；在所述半焦處于流化狀態時，能夠與所述冷卻室內設置的冷卻管進行充分接觸，減少固體半焦在所述冷卻管上容易形成架橋的現象，并且本發明實施例中固體半焦在流化氣體的流化作用下處于不斷運動狀態，能夠防止所述固體半焦附著于所述冷卻管上造成冷卻管的換熱系數下降，改善固體半焦的冷卻效果。克服了現有技術中固體半焦在冷卻過程中容易形成架橋或者掛壁，并且隨著固體半焦的積累造成冷卻管的換熱系數不斷降低的缺陷。
【附圖說明】
[0038]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。
[0039]圖1為本發明實施例提供的一種高溫半焦冷卻系統結構示意圖；
[0040]圖2為本發明實施例提供的另一種高溫半焦冷卻系統結構示意圖；
[0041]圖3為本發明實施例提供的第三管路的俯視結構示意圖；
[0042]圖4為本發明實施例提供的另一種高溫半焦冷卻系統結構示意圖；
[0043]圖5為本發明實施例提供的另一種高溫半焦冷卻系統結構示意圖；
[0044]圖6為本發明實施例提供的另一種高溫半焦冷卻系統結構示意圖；
[0045]圖7為本發明實施例提供的第一溢流擋板與第二溢流擋板的俯視結構示意圖。
【具體實施方式】
[0046]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。