一種高溫煤氣冷卻洗滌裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種高溫煤氣冷卻洗滌裝置，包括由內至外依次同軸布置的下降管、上升管及承壓殼體，激冷水通過激冷環進入下降管，并在下降管內壁形成水膜，承壓殼體內上部為氣化室，底部則為渣池，下降管及上升管的底部均浸沒在渣池內的水中，渣池與承壓殼體上的黑水出口及排渣口相通，在承壓殼體上還設有合成氣出口，其特征在于，在所述下降管外設有包裹下降管的水冷卻結構，水冷卻結構的冷卻水出口布置在靠近所述激冷環的位置處。本發明可以有效加強激冷水在下降管壁上的換熱作用，能克服氣體溫度過高或激冷環偏流引起的下降管燒毀等問題。同時，有效的保護了激冷環和下降管在超高溫工況下的使用，延長其設備使用壽命。
【專利說明】
一種高溫煤氣冷卻洗滌裝置
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種用于高溫煤氣冷卻洗滌的裝置。
【背景技術】
[0002]以煤等含碳氫化合物為原料的大型氣流床氣化裝置中的煤氣化反應通常在1200-1700°C的高溫下進行，反應生成的高溫粗合成氣需要被冷卻洗滌后才能進入后續工藝流程。不同類型的氣化爐根據工藝需要，高溫粗合成氣的冷卻方式不同，激冷流程中具有代表性的是德士古水煤漿氣化和華東理工大學多噴嘴水煤漿氣化，所采用的激冷方法主要是使合成氣、灰、渣通過激冷室下部激冷水，從而將氣化爐氣化室所產生的高溫合成氣、飛灰、熔融狀態的灰渣進行初步洗滌和降溫。德士古氣化爐的激冷室主要是圓筒形結構，從內到外由下降管、上升管、承壓外殼組成同心圓，同時具有激冷環等主要構件，中國專利(申請號為89101054.8,89100533.1)公開了由Destec開發公司提供的驟冷環及其改進型技術，其特征為:驟冷環噴出的水沿著浸入管管壁流下，浸入管分為上升管下降管，采用這樣的激冷結構，激冷水量少，能有效引導高溫煤氣冷卻與洗滌，但這樣的激冷方法通常帶來激冷環堵塞、上升管堵塞、下降管易燒穿等問題。中國專利(申請號為01112880.1,01112702.03)公開了華東理工大學多噴嘴水煤漿氣化技術中采用的洗滌冷卻設備結構，其特征為:用鼓泡床替代了上升管，起到了明顯的破泡效果并且攜帶的灰重和水份少，能更好完成洗滌降溫過程。但是存在洗滌冷卻室內液位難以控制的問題，鼓泡區內氣液兩相存在劇烈的湍動容易對內部構件造成沖擊，迫使其產生振動，甚至是脫落。若發生脫落現象，將嚴重影響氣液固三相在洗滌冷卻室內的流動和分離，嚴重時可能會影響整個氣化流程的正常運行。
[0003]隨著氣流床氣化技術不斷向大規模加壓氣化發展，相對于以前的水煤漿進料氣化爐，目前有部分干煤粉氣化爐，在氣化產物的凈化和降溫處理中采用的工藝都是激冷流程。激冷工藝大同小異，在產物的處理中主要遇到的問題是由于干煤粉氣化的操作溫度普遍高于水煤漿氣化，激冷室常發生激冷環偏流時或氣化溫度過高引起的下降管燒壞等情況。針對于更高氣化溫度下的激冷流程，還有必要對洗滌冷卻室結構進行不斷改進和創新，以實現該環節在整個氣化過程的更好優化，有利于裝置的穩定運行。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是:現有的煤氣冷卻洗滌裝置用于更高氣化溫度下煤氣冷卻洗滌時，下降管易燒穿、洗滌冷卻室內部構件易損壞。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供了一種高溫煤氣冷卻洗滌裝置，包括由內至外依次同軸布置的下降管、上升管及承壓殼體，激冷水通過激冷環進入下降管，并在在下降管內壁形成水膜，承壓殼體內上部為氣化室，底部則為渣池，下降管及上升管的底部均浸沒在渣池內的水中，渣池與承壓殼體上的黑水出口及排渣口相通，在承壓殼體上還設有合成氣出口，其特征在于，在所述下降管外設有包裹下降管的水冷卻結構，水冷卻結構的冷卻水出口布置在靠近所述激冷環的位置處。
[0006]優選地，所述水冷卻結構與所述激冷環相接觸。
[0007]優選地，所述下降管分為上、下兩段，所述水冷卻結構僅位于下降管上段，所述上升管位于下段，上升管頂部與水冷卻結構底部邊緣之間留有間隙。
[0008]優選地，所述上升管與所述水冷卻結構之間的間隙為300mm?1200mm。
[0009]優選地，所述下降管上段的長度<2/3整個所述下降管的長度。
[0010]優選地，冷卻水通過冷卻水進口進入所述水冷卻結構后全部在所述水冷卻結構內繞行后僅由所述冷卻水出口流出并落入渣池。
[0011 ]優選地，所述上升管的底部為擴口結構。
[0012]優選地，所述下降管的底部為鋸齒狀結構。
[0013]優選地，所述合成氣出口布置在所述承壓殼體頂部一側上。
[0014]優選地，在所述合成氣出口內設有合成氣出口擋板。
[0015]本發明的設計思路是:從氣化室出來的高溫煤氣攜帶灰渣，在下降管直立通道引導下排至渣池底部，激冷水通過激冷環進入下降管，在下降管內壁形成水膜并沿著下降管流入渣池;下降管上段外側布置有水冷卻結構，激冷水從水冷卻結構底部進入，沿著下降管外壁從下自上到水冷卻結構頂部出口流入渣池與渣池中水匯流。增加了水冷卻結構的下降管能克服氣體溫度過高或激冷環偏流引起的下降管燒毀等問題。冷卻水從水冷結構頂部管口流出，可以迫使冷卻水在水冷結構內部的繞行，加強其與下降管之間的換熱，同時冷卻水也能夠移除激冷環附近部分熱量，保護了激冷環的使用。下降管下段外設置有上升管，從內到外由下降管、上升管、承壓外殼組成同心圓，粗合成氣沿著下降管通道到渣池水中，經過渣池水洗滌后，沿著下降管和上升管之間的環形通道上升，冷卻洗滌后的合成氣由上升管頂部出口處后最終經過合成氣出口進入下一工序。同時，合成氣出口設置在洗滌冷卻室頂部一側，最大限度的增加氣液分離空間高度，有利于減少出口合成氣帶水。
[0016]本發明具有如下優點:
[0017]1、合理設計的分段式下降管，下降管上段設置水冷卻結構，可以有效加強激冷水在下降管壁上的換熱作用，能克服氣體溫度過高或激冷環偏流引起的下降管燒毀等問題。同時，從水冷卻結構頂部流出的冷卻水也能夠移除激冷環附近部分熱量，有效的保護了激冷環和下降管在超高溫工況下的使用，延長其設備使用壽命。
[0018]2、水冷卻結構只設置在下降管外壁上段，旨在保護最容易被高溫燒壞的下降管中上部，節約設備成本。只保留有冷卻水入口管和出口管的水冷卻結構，迫使冷卻水在水冷結構內部繞行后流入渣池，強化了其與下降管之間的換熱，也可以避免灰渣落入水冷卻結構內引起的堵塞，保證了水冷卻結構的長期正常運行。
[0019]3、合理設計的分段式下降管，下降管下段外圈設置有上升管，保留了一定長度的上升管結構有利于合成氣的洗滌除塵;上升管與下降管上端冷卻夾套或盤管下邊緣設有高度差，使上升管上端出口不與水冷卻結構底部接觸，有效避免了從上升管出來的合成氣流對水冷卻結構的沖刷以及細小灰渣在水冷卻結構上的粘結。
[0020]4、改進后的洗滌冷卻室結構，能滿足干煤粉更高溫氣化粗合成氣激冷流程工藝，有利于裝置設備的安全穩定運行。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明提供的一種高溫煤氣冷卻洗滌裝置結構示意圖；
[0022]圖2為水夾套式水冷結構俯視圖；
[0023]圖3為盤管式水冷結構圖。
【具體實施方式】
[0024]為使本發明更明顯易懂，茲以優選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。
[0025]如圖1所示，為本發明提供的一種高溫煤氣冷卻洗滌裝置，包括承壓殼體1、激冷環
5、下降管10、上升管9、水冷卻結構7和合成氣出口 3等。
[0026]激冷環5與設置在承壓殼體I上的激冷水進口 6相連接，激冷水通過激冷環5進入下降管10內。下降管10上端固定連接于激冷環5上，下降管10分為上下兩段，上段外壁布置有水冷卻結構7，下段則設置有上升管9。水冷卻結構7布置在下降管10的上段，水冷卻結構7頂部可與激冷環5接觸但不連通，水冷卻結構7底部與設置在承壓殼體I上的冷卻水入口 8相連接，冷卻水從冷卻水出口 14流出后落入渣池11中。布置有水冷卻結構7的下降管1上段長度<2/3整個下降管10長度。上升管9與下降管10上的水冷卻結構7的下邊緣設有300mm?1200mm高度差，從而使得水冷卻結構7底部不與上升管9頂部接觸。上升管9設置在下降管10下段外圈，與下降管10呈同心圓結構排列，上升管9與下降管10下段之間形成環形通道。上升管9頂部有出口 15，底部為擴口結構。下降管10底部為鋸齒狀結構。上升管9的底部和下降管10的底部均浸入渣池11內的水中。合成氣出口 3設置在洗滌冷卻室頂部一側的承壓殼體I上，并設置有合成氣出口擋板4 ο渣池11的底部設有排渣口 13及黑水出口 12。
[0027]從氣化室2出來的高溫煤氣攜帶灰渣，在下降管10直立的通道引導下排至渣池11底部，激冷水通過激冷環5進入下降管1，在下降管1內壁形成水膜并沿著下降管1流入渣池11。下降管10上段布置有水冷卻結構7，冷卻水從水冷卻結構7底部的冷卻水進口 8進入，沿著下降管10外壁從下自上繞行到水冷卻結構7頂部的冷卻水出口 14流出，最終落入渣池11內。增加了水冷卻結構7的下降管10能克服氣體溫度過高或激冷環5偏流引起的下降管10燒毀等問題。同時，從水冷卻結構7頂部流出的冷卻水也能夠移除激冷環5附近部分熱量，有效的保護了激冷環5的使用。下降管10下段外設置有上升管9，從內到外由下降管10、上升管9、承壓外殼I組成同心圓，高溫粗合成氣沿著下降管10通道到渣池11內的水中，經過渣池11水洗滌后，沿著下降管10和上升管9之間的環形通道上升，最終洗滌后的合成氣由上升管9頂部出口處15后經過合成氣出口進入下一工序。同時，合成氣出口 3設置在洗滌冷卻室頂部一側，最大限度的增加氣液分離空間高度，有利于減少出口合成氣帶水。
[0028]水冷卻結構7可以采用如圖2所示的水夾套式水冷結構，也可以采用如圖3所示的盤管式水冷結構。
[0029]以煤為原料的日處理量為1152噸/天的干煤粉氣化裝置為例，氣化壓力為4.0MPa，干煤氣(C0+H2)產率量為875000N3/h。反應后的高溫煤氣(1350°C?1400°C)、未反應的碳與熔渣并流向下離開反應室，經過渣口保護罩和渣口熱裙后進入激冷室。由于采用干煤粉氣流床氣化，反應溫度很高，渣呈熔融狀態排出氣化室。在洗滌除渣室內，1350 0C左右的合成氣與灰渣顆粒被洗滌水激冷至220°C左右，需要激冷水280噸/小時，其中約2噸水經由水冷卻結構出口流出，水流速約5m/s ο除去大部分灰渣，激冷后的合成氣在激冷室上升管上升，出激冷室后去下游氣體洗滌工序進一步除塵、除鹵化物。灰渣在合成氣流向下夾帶和重力作用下，經過水洗后90%沉積到底部渣水池中，經過上升管內進一步除塵后，到達合成氣出口。由此可見，本發明結構簡單，具有較強的洗滌冷卻能力，能夠滿足干煤粉高溫氣化粗合成氣激冷流程工藝，有利于裝置設備的安全穩定運行。
【主權項】
1.一種高溫煤氣冷卻洗滌裝置，包括由內至外依次同軸布置的下降管(10)、上升管(9)及承壓殼體(I)，激冷水通過激冷環(5)進入下降管(10)，并在在下降管(10)內壁形成水膜，承壓殼體(I)內上部為氣化室(2)，底部則為渣池(11)，下降管(10)及上升管(9)的底部均浸沒在渣池(11)內的水中，渣池(11)與承壓殼體(I)上的黑水出口(12)及排渣口(13)相通，在承壓殼體(I)上還設有合成氣出口(3)，其特征在于，在所述下降管(10)外設有包裹下降管(10)的水冷卻結構(7)，水冷卻結構(7)的冷卻水出口(14)布置在靠近所述激冷環(5)的位置處，在所述下降管(10)外下段設有上升管(9)。2.如權利要求1所述的一種高溫煤氣冷卻洗滌裝置，其特征在于，所述水冷卻結構(7)與所述激冷環(5)相接觸但不連通。3.如權利要求2所述的一種高溫煤氣冷卻洗滌裝置，其特征在于，所述下降管(10)分為上、下兩段，所述水冷卻結構(7)僅位于上段，所述上升管(9)位于下段，上升管(9)頂部與水冷卻結構(7)底部邊緣之間留有間隙。4.如權利要求3所述的一種高溫煤氣冷卻洗滌裝置，其特征在于，所述上升管(9)與所述水冷卻結構(7)之間的間隙為300mm?1200mm。5.如權利要求4所述的一種高溫煤氣冷卻洗滌裝置，其特征在于，所述下降管(10)上段的長度<2/3整個所述下降管(10)的長度。6.如權利要求5所述的一種高溫煤氣冷卻洗滌裝置，其特征在于，冷卻水通過冷卻水進口進入所述水冷卻結構(7)后全部在所述水冷卻結構(7)內繞行后僅由所述冷卻水出口(14)流出并落入渣池(11)。7.如權利要求1所述的一種高溫煤氣冷卻洗滌裝置，其特征在于，所述上升管(9)的底部為擴口結構。8.如權利要求1所述的一種高溫煤氣冷卻洗滌裝置，其特征在于，所述下降管(10)的底部為鋸齒狀結構。9.如權利要求1所述的一種高溫煤氣冷卻洗滌裝置，其特征在于，所述合成氣出口(3)布置在所述承壓殼體(I)頂部一側上。10.如權利要求1所述的一種高溫煤氣冷卻洗滌裝置，其特征在于，在所述合成氣出口(3)內設有合成氣出口擋板(4)。
【文檔編號】C10J3/84GK105950224SQ201610486189
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月28日
【發明人】李平, 倪建軍, 池國鎮, 程相宣, 張翔, 陳子珍, 馬倫, 童川
【申請人】上海鍋爐廠有限公司