CN102585915B - 一种用于化工制气的出气冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于化工制气的出气冷却系统，包括出气集合管，出气集合管通过法兰连接有夹套水管，夹套水管的一侧设置有冷却水进口，夹套水管的顶部通过支撑管连接有伞状的夹套罩，夹套罩顶部设置有喷水口，喷水口上方设置有通过肋板安装在夹套罩上的防冲刷板，防冲刷板表面设置有耐磨抗高温材料层。本发明可以形成水幕，使合成气与冷却水逆向换热，有效地冷却高温煤气；能起到破碎激冷过程中所形成大块熔渣的作用，使小块熔渣直接进入水中冷却沉积，防止堵塞气化炉下部渣口，避免采用冷却管或下降管因水膜不均导致管壁变形甚至烧穿的现象发生。同时，由于高温煤气流速较低，减缓高温煤气对液面的冲击，有利于设备内部液位的稳定。

Description

一种用于化工制气的出气冷却系统

技术领域

本发明涉及煤气化技术领域，具体的说，是涉及用于化工制气的工业炉中的冷却系统。

背景技术

目前国内大部分煤化工项目都需要经历煤炭经气化炉转化为合成气这一环节，原料煤经气化后出来的高温煤气需要进一步降温才能进入下一道工序，在降温过程中激冷是目前国内化工行业制气采用的主要手段，现有的气化炉冷却系统主要有德士古的上升管-下降管结构、华东理工大学的多喷嘴对置式气化炉的复合床洗涤冷却室、鼓泡床结构；另一种降温形式则以shell气化炉的废锅和双激冷流程为代表。

德士古气化炉激冷室内部设有下降管及上升管，套筒状结构，下降管的作用是将气化炉燃烧室产生的合成气引入到激冷室的激冷水里进行洗涤降温，洗涤降温后的合成气沿上升管从激冷室上部离开气化炉。采用此种型式，下降管壁面经常受热不均导致变形，上升管在合成气返混上升时会产生震动，严重时会使上升管脱落，而且，激冷室液位会产生大的波动，粗合成气易带水带灰。

华东理工大学的多喷嘴对置式气化炉采用的是激冷环配合下降管进行冷却，如运行时出现激冷水水量不足，则不能形成均匀水膜保护下降管，使得设备受热不均，管壁上面出现干区，造成壁上挂渣，严重会导致下降管的烧穿。另外，激冷室内还设置有气泡分隔单元，气体大量进入会降低液体的密度，影响激冷室液位的测定，造成液位波动，降低了设备的运行稳定性。

shell气化炉有废热锅炉和气水双激冷两种流程。对于废锅流程，其缺点是悬浮在煤气流中的细小煤渣要经过较长的管道，且改变流动方向，才能进入下游设备进行余热回收或气固分离。管道及下游设备极易堵塞，时间一长，激冷气中的灰含量严重超标，就会将激冷环冲刷坏，造成合成气泄漏到环形空间，环形温度有所上升，将会影响系统安全。而且气化炉在停车时还需要花费大量的人力物力去清理，并且同样使用后续工段的洁净合成气作为激冷气，在喷入水的冷却下将温度进一步降低。此种流程由于采用冷激冷气的循环机使用方式，内部激冷件的设置较为复杂；气水双激冷流程特别是气激冷循环机的使用，并没有使原来的废锅流程有明显简化。因此，尽管Shell推出这个流程，至今没有被用户广泛接受；同时shell气化技术中的激冷室内件结构过于复杂，制造周期长，加工难度大，流程复杂，投资过高。

发明内容

本发明要解决的是目前利用气化炉制备合成气时，激冷流程中的冷却系统或经常受热不均导致损坏、或容易造成激冷室液位波动，抑或结构复杂成本高等技术问题，提供了一种用于气化炉化工制气的出气冷却系统。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种用于化工制气的出气冷却系统，该系统包括出气集合管，所述出气集合管通过法兰连接有夹套水管，所述夹套水管的一侧设置有冷却水进口，所述夹套水管的顶部通过支撑管连接有伞状的夹套罩，所述夹套罩顶部设置有喷水口。

所述喷水口上方设置有通过肋板安装在所述夹套罩上的防冲刷板。

所述防冲刷板表面设置有耐磨抗高温材料层。

述支撑管的数量设置为3～16个。

本发明的有益效果是：

（一）本发明的出气冷却系统可以由夹套罩顶端的喷水口喷出冷却水形成水膜，并与激冷室液面之间形成水幕，使合成气与冷却水逆向换热，有效地冷却高温煤气。

（二）本发明的出气冷却系统顶部能起到破碎激冷过程中形成的大块熔渣的作用，使小块熔渣直接进入水中冷却沉积，防止堵塞气化炉下部渣口，其中防冲刷板使这种作用发挥的更为有效。

（三）本发明的出气冷却系统使得高温煤气及熔渣直接进入水中换热降温，避免采用冷却管或下降管因水膜不均导致管壁变形甚至烧穿的现象发生，同时由于高温煤气流速较低，在接触液面上换热产生蒸汽膜，蒸汽膜可以减缓高温煤气对液面的冲击，有利于设备内部液位的稳定。

（四）根据不同的气化炉负荷可以设置数量不同的出气冷却系统，保证出炉气化温度在安全范围内。

（五）本发明的出气冷却系统通过控制激冷水量的大小、减低激冷水温度及调整激冷室尺寸来降低气化炉内热流强度，消除带水现象。

附图说明

图1是本发明所提供的出气冷却系统结构示意图；

图2是图1的C-C断面图；

图3是本发明在一种气化炉中的应用示意图。

图中：1、防冲刷板，2、喷水口，3、夹套罩，4、支撑管，5、夹套水管，6、冷水进口，7、出气集合管、8、气体出口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述：

如图1和图2所示，本实施例披露了一种用于化工制气的出气冷却系统，出气冷却系统一般安装在气化炉的激冷室中。

出气冷却系统包括出气集合管7，出气集合管7安装有至少一个夹套水管5。夹套水管5为具有夹套结构的管体，其底部通过法兰安装在出气集合管7上表面，下部侧壁上设置有冷却水进口6，顶部均匀布置有多个支撑管4。

支撑管1顶部连接有夹套罩3，夹套罩3为具有夹套结构的伞状体，罩在夹套水管5顶部。这样，夹套罩3和夹套水管5之间由多个支撑管4相连，并且两者之间形成缝隙，本实施例中支撑管4的数量为四个。夹套罩3的顶端设置有多个喷水口2，喷水口2喷出的冷却水在夹套罩3表面形成水膜，并与激冷室液面之间形成水幕，高温煤气可以通过水幕及夹套罩3和夹套水管5之间的缝隙进一步冷却后进入出气集合管7中。

为防止由气化室并流下来的高温煤气和炉渣堵塞喷水口，在喷水口2上方可以设置有防冲刷板1，防冲刷板1通过肋板安装在夹套罩3上，同时，防冲刷板1还可以兼顾破碎激冷过程中形成的大块熔渣的功能。防冲刷板1外表面喷涂耐磨抗高温材料，耐磨抗高温材料一般为碳化硅涂料等。

其中，夹套水管5的夹层、夹套罩3的夹层和支撑管4彼此相通，因此，冷却水由冷却水进口6进入，逐步充满夹套水管5夹层、支撑管4和夹套罩3夹层，然后由夹套罩3顶部的喷水口2喷出，再沿夹套罩3表面滑落进入激冷室。这样，一方面可以保护顶部的防冲刷板1，另一方面也能保护夹套罩3，使之不至于被高温炉渣烧坏，还能兼顾进一步冷却高温煤气的作用。此部分应采用锅炉给水，以防止出气冷却系统中各部件及开孔部分的结垢堵塞。

在出气冷却系统的使用过程中，通过控制激冷水量的大小、减低激冷水温度及调整激冷室尺寸来降低气化炉内热流强度，可以更好地消除带水现象。

下面通过图3进一步地说明本发明的出气冷却系统在气化炉中的作用：

如图3所示，一种气化炉激冷室的液面以下一段距离处设置有出气集合管7，出气集合管7一端为封口端，位于炉体内，另一端伸出炉体之外，设置有气体出口8，连接下一道工序。出气集合管7上面连接有三个夹套水管5，一般来说，其数量根据气化炉生产负荷决定，夹套罩3和夹套水管5之间的缝隙应位于激冷室液面以上。

基于以上结构，一部分高温煤气与激冷室的液面接触，换热冷却后的气体上升，由夹套罩3与夹套水管5之间的缝隙进入到夹套水管5内，并汇集至出气集合管7；另一部分高温煤气直接通过夹套罩3与夹套水管5之间的缝隙进入到夹套水管5内，再进入出气集合管7，混合后的两部分煤气通过出气集合管7的气体出口8排出气化炉。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于化工制气的出气冷却系统，其特征在于，该系统包括出气集合管，所述出气集合管通过法兰连接有夹套水管，所述夹套水管的一侧设置有冷却水进口，所述夹套水管的顶部通过支撑管连接有伞状的夹套罩，所述夹套罩顶部设置有喷水口。

2.根据权利要求1所述的一种用于化工制气的出气冷却系统，其特征在于，所述喷水口上方设置有通过肋板安装在所述夹套罩上的防冲刷板。

3.根据权利要求2所述的一种用于化工制气的出气冷却系统，其特征在于，所述防冲刷板表面设置有耐磨抗高温材料层。

4.根据权利要求1所述的一种用于化工制气的出气冷却系统，其特征在于，所述支撑管的数量设置为3～16个。

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