CN102382685A - 应用于气流床气化炉的急冷器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤化工的气化炉设备，特别是应用于气流床气化炉的急冷器，连接于气化炉下端，包括壳体和急冷水分布器、气体折流管；壳体上端内设置有耐火砖支撑板，支撑板经法兰连接急冷水分布器，急冷水分布器下端连接气体折流管；急冷水分布器呈中空的倒圆台状，倒圆台状的外侧壁和内侧壁之间为环形空腔，外侧壁与设置于急冷器壳体外侧的急冷水进口连通，倒圆台的内侧壁上均匀设置有若干急冷水喷射孔；本发明结构简单，可彻底根除由激冷环带来的渣口堵塞问题；带加强筋片的气体折流管具较高的抗变强度，可避免内外压差过大引起的变形；壳体采用低于气化炉耐温等级的材料，能降低设备成本，通过较大的持液量和换热能力可充分冷却气体并避免气体带水。
Description
技术领域
本发明涉及煤化工的气化炉设备领域，特别是应用于气流床气化炉的急冷器。
背景技术
气流床气化炉具有煤种适应性强、自动化程度高、操作稳定可靠、气化强度大、气化效率高和三废处理简单等特点，是现今主流的气化炉炉型。
目前气流床气化炉分类类型有多种：按照气化空间分段不同，可以分为一段炉和两段炉；按照进料不同，可分为水煤浆气化炉和干煤粉气化炉；按照排渣方式不同，可分为液态排渣和固态排渣。
针对这几类主流分类的气流床气化炉，设计有激冷流程的气流床气化炉，均将激冷室和反应区置于同一容器内。例如公开日为2007-07-25，公开号为CN101003754的中国专利文献，公开了一种气流床气化炉，包括以下构件:炉壳、炉胆、激冷环、水封槽、导流筒、折流筒、气化原料和气化剂入口、粗煤气出口以及出渣口，其中，所述炉胆、激冷环、水封槽、导流筒、折流筒自上而下地设置于炉壳内部；所述气化原料和气化剂入口设置于气化炉的顶部，且与炉胆连通；所述粗煤气出口设置于水封槽下方的炉壳侧壁上；所述气化炉的下部设有出渣口；所述炉壳内壁的上部设有定位支架；而炉壳内壁的下部设有折流筒支架。
这样设计的气流床气化炉结构，必须要求激冷室的材质和高温反应区的材质保持一致，这样就会造成气化炉总体成本居高不下。
同时，现在的结构设计中，紧挨渣口布置的激冷环更是渣口堵塞的最终原因。因为，为了保护激冷环会采用超大流量的激冷水流量，从而很容易使渣口温度低于煤灰熔点而使熔渣固化，引起渣口缩小和堵塞。
另外，炉膛内部的下降管有单下降管结构和双下降管结构之分。采用单下降管结构的，容易发生下降管变形；采用双下降管结构的，很容易发生激冷室带水。这些都是影响气化炉连续稳定运行的重要因素，因此有必要对现有的气流床气化炉作出改进。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了应用于气流床气化炉的急冷器，该结构的急冷器可以实现如下目的:（1）克服了现有气化炉激冷水流量过大引起的渣口堵塞问题，合理地设计了处理冷激的位置和程度；（2）急冷室无气体带水和下降管无变形；（3）节约了壳体成本。
本发明的技术方案如下：
应用于气流床气化炉的急冷器，位于气化炉下端，包括壳体、急冷水分布器和气体折流管，急冷水分布器和气体折流管均设置与壳体内部，气体折流管位于壳体中间部位；所述壳体外形从上到下的外形依次为上部的圆台形封头、中部的圆筒体部分、下部的倒圆台形封头，上部的圆台形封头内设置有耐火砖支撑板，耐火砖支撑板用于支撑急冷器上部的耐火砖和气化炉的耐火砖，耐火砖支撑板通过法兰连接急冷水分布器；所述急冷水分布器呈中空的倒圆台状，中空部分为圆柱状的落渣通道，倒圆台状的外侧壁和内侧壁之间为环形空腔，外侧壁与设置于急冷器壳体外侧的急冷水进口连通，倒圆台的内侧壁上均匀设置有若干急冷水喷射孔，所述急冷水分布器的底端和气体折流管的顶端固定连接，连接方式为焊接，所述气体折流管的主体呈圆筒体状；所述急冷器的壳体上还设置有高温煤气出口、急冷水出口、液位计和测温测压孔，高温煤气出口高于液位计，液位计高于急冷水出口和测温测压孔。
圆台形封头的上端直径D1与气化炉壳体的直径相同，圆台形封头的最下端是圆台形封头与圆筒体部分连接的连接处，连接处口径等于圆筒体部分的直径D2。
所述圆筒体部分的直径D2大于气化炉的直径D1。
所述急冷器上端口通过法兰连接气化炉，下端口通过法兰与破渣机等设备连接。
所述下部的倒圆台形封头的最下端直径与破渣机或渣阀的直径相同。
所述气体折流管底端的内管径口径逐渐变大呈喇叭状，喇叭状的上端内管径为D3，喇叭状的下端内管径为D4，D4＞D3，内管径D3与气体折流管的圆筒体状的管径一致，所述喇叭状的开口夹角为α，α满足：20°＜α＜160°。
所述呈倒圆台状的急冷水分布器的外侧壁与内侧壁之间的夹角为β/2，β满足的范围为：20°＜β＜160°。
所述气体折流管的主体外部均匀设置有若干加强筋片，用于增加强度和强化传热。
所述急冷器的壳体所采用的材料是低于气化炉耐温等级的材料，这样可以大大地节约成本。
本发明的工作原理如下：
该急冷器上端通过法兰连接气化炉，急冷器下端通过法兰与破渣机或渣阀连接；在工作时，气化炉的高温煤气和熔渣通过急冷器上部耐火砖中空的通道进入急冷器；在经过急冷水喷射孔的位置时被急冷，熔渣被固化并落入下部进入水浴，随后从急冷器下端的下渣口排出；高温煤气被急冷后，沿气体折流管向下通过水浴再折流向上，进一步冷却和除尘后，从高温煤气出口离开急冷器。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明采用法兰连接形式可以很方便地独立选用急冷器的材质而不受气化炉材质的约束，所以，急冷器可以使用低于气化炉耐温等级的材料，能较大程度降低设备成本；
（2）本发明的主体直径大于气化炉直径，可以使急冷器具有较大的持液量和较大的换热能力，可以充分冷却气体并避免气体带水；
（3）急冷水喷射孔位置因离渣口较远而温度较低，所以不需要结构复杂的激冷环和超大流量的激冷水，该设计的结构简单、加工方便，可以彻底根除由激冷环带来的渣口堵塞问题，同样可以满足气体急冷和熔渣固化的工艺要求；
（4）带有加强筋片的气体折流管，具有较高的抗变强度，可以避免开停车期间因内外压差过大引起的变形，同时增强气液传热过程。
附图说明
图1为本发明的结构示意图
图2为本发明的急冷水分布器的结构示意图
图3为本发明的气体折流管外加强筋片布置结构示意图
图中所示附图标记为：1，耐火砖支撑板，2急冷水分布器，3气体折流管，4急冷水进口，5高温煤气入口，6高温煤气出口，7液位计，8测温测压孔，9急冷水出口，10下渣口，11壳体，12急冷水喷射孔，13环形水腔，14加强筋片。
具体实施方式
如图1所示，应用于气流床气化炉的急冷器，位于气化炉下端，包括壳体11、急冷水分布器2和气体折流管3，急冷水分布器2和气体折流管3均设置与壳体11内部，气体折流管3位于壳体11中间部位；所述壳体11外形从上到下的外形依次为上部的圆台形封头、中部的圆筒体部分、下部的倒圆台形封头，上部的圆台形封头内设置有耐火砖支撑板1，耐火砖支撑板1用于支撑急冷器上部的耐火砖和气化炉的耐火砖，耐火砖支撑板1通过法兰连接急冷水分布器2；所述急冷水分布器2呈中空的倒圆台状，中空部分为圆柱状的落渣通道，倒圆台状的外侧壁和内侧壁之间为环形空腔，外侧壁与设置于急冷器壳体11外侧的急冷水进口4连通，倒圆台的内侧壁上均匀设置有若干急冷水喷射孔12，所述急冷水分布器2的底端和气体折流管3的顶端固定连接，连接方式为焊接，所述气体折流管3的主体呈圆筒体状；所述急冷器的壳体11上还设置有高温煤气出口6、急冷水出口9、液位计7和测温测压孔8，高温煤气出口6高于液位计7，液位计7高于急冷水出口9和测温测压孔8。
圆台形封头的上端直径D1与气化炉壳体11的直径相同，圆台形封头的最下端是圆台形封头与圆筒体部分连接的连接处，连接处口径等于圆筒体部分的直径D2。
所述圆筒体部分的直径D2大于气化炉的直径D1。
所述急冷器上端口通过法兰连接气化炉，下端口通过法兰与破渣机等设备连接。
所述下部的倒圆台形封头的最下端直径与破渣机或渣阀的直径相同。
所述气体折流管3底端的内管径口径逐渐变大呈喇叭状，喇叭状的上端内管径为D3，喇叭状的下端内管径为D4，D4＞D3，内管径D3与气体折流管3的圆筒体状的管径一致，所述喇叭状的开口夹角为α，α满足：20°＜α＜160°。
如图2所示，所述呈倒圆台状的急冷水分布器2的外侧壁与内侧壁之间的夹角为β/2，β满足的范围为：20°＜β＜160°。
如图3所示，所述气体折流管3的主体外部均匀设置有若干加强筋片14，用于增加强度和强化传热。
所述急冷器的壳体11所采用的材料是低于气化炉耐温等级的材料，这样可以大大地节约成本。
本发明的工作原理如下：
该急冷器上端通过法兰连接气化炉，急冷器下端通过法兰与破渣机或渣阀连接；在工作时，气化炉的高温煤气和熔渣通过急冷器顶端的高温煤气入口5进入，通过急冷器上部耐火砖中空的通道进入急冷器；
因为急冷水分布器2经过急冷水进口4通入水，急冷水分布器2的环形空腔被填满形成环形水腔13，因此高温煤气和熔渣在经过急冷水喷射孔12的位置时很容易就被急冷，随后熔渣被固化并落入下部进入水浴，随后从急冷器下端的下渣口10排出；高温煤气被急冷后，沿气体折流管3向下通过水浴再折流向上，进一步冷却和除尘后，从高温煤气出口6离开急冷器。
Claims (9)
1.应用于气流床气化炉的急冷器，位于气化炉下端，其特征碍于：包括壳体（11）、急冷水分布器（2）和气体折流管（3），急冷水分布器（2）和气体折流管（3）均设置与壳体（11）内部，气体折流管（3）位于壳体（11）中间部位；所述壳体（11）外形从上到下的外形依次为上部的圆台形封头、中部的圆筒体部分、下部的倒圆台形封头，上部的圆台形封头内设置有耐火砖支撑板（1），耐火砖支撑板（1）用于支撑急冷器上部的耐火砖和气化炉的耐火砖，耐火砖支撑板（1）通过法兰连接急冷水分布器（2）；所述急冷水分布器（2）呈中空的倒圆台状，中空部分为圆柱状的落渣通道，倒圆台状的外侧壁和内侧壁之间为环形空腔，外侧壁与设置于急冷器壳体（11）外侧的急冷水进口（4）连通，倒圆台的内侧壁上均匀设置有若干急冷水喷射孔（12），所述急冷水分布器（2）的底端和气体折流管（3）的顶端固定连接，连接方式为焊接，所述气体折流管（3）的主体呈圆筒体状；所述急冷器的壳体（11）上还设置有高温煤气出口（6）、急冷水出口（9）、液位计（7）和测温测压孔（8），高温煤气出口（6）高于液位计（7），液位计（7）高于急冷水出口（9）和测温测压孔（8）。
2.根据权利要求1所述的急冷器，其特征在于：所述急冷器上下端口均采用法兰连接方式，上端口通过法兰连接气化炉。
3.根据权利要求1或2所述的急冷器，其特征在于：所述上部的圆台形封头的上端直径与气化炉壳体（11）的直径相同，圆台形封头的最下端是圆台形封头与圆筒体部分连接的连接处，连接处口径等于圆筒体部分的直径；所述圆筒体部分的直径大于气化炉的直径。
4.根据权利要求3所述的急冷器，其特征在于：所述下部的倒圆台形封头下端连接破渣机或渣阀，倒圆台形封头底端的直径与破渣机或渣阀的直径相同。
5.根据权利要求1或4所述的急冷器，其特征在于：所述气体折流管（3）底端的内管径口径逐渐变大呈喇叭状，喇叭状的上端内管径为D3，喇叭状的下端内管径为D4，D4＞D3，内管径D3与气体折流管（3）的圆筒体状的管径一致，所述喇叭状的开口夹角为α，α满足：20°＜α＜160°。
6.根据权利要求5所述的急冷器，其特征在于：所述呈倒圆台状的急冷水分布器（2）的外侧壁与内侧壁之间的夹角为β/2，β满足的范围为：20°＜β＜160°。
7.根据权利要求1或6所述的急冷器，其特征在于：所述气体折流管（3）的主体外部均匀设置有若干加强筋片（14）。
8.根据权利要求7所述的急冷器，其特征在于：所述急冷器的壳体（11）所采用低于气化炉耐温等级的材料制成。
9.根据权利要求1或8所述的急冷器，其特征在于工作原理为：所述急冷器上端通过法兰连接气化炉，急冷器下端通过法兰与破渣机或渣阀连接；在工作时，气化炉的高温煤气和熔渣通过急冷器上部耐火砖中空的通道进入急冷器；在经过急冷水分布器（2）时，被急冷水喷射孔（12）喷出的水急冷，熔渣被固化并落入下部进入水浴，随后从急冷器下端的下渣口（10）排出；高温煤气被急冷后，沿气体折流管（3）向下通过水浴再折流向上，进一步冷却和除尘后，从高温煤气出口（6）离开急冷器。
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| CN102382685B (zh) | 2013-12-25 |
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