CN103328616B - 用于处理含渣的热气流的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于处理含渣的热气流的装置和方法以及一种包括所述装置的气流床煤气发生设备。所述装置在壳体（13）中包括设置在上部的用于热气流（1）的入口（2）；同心地竖直设置在所述壳体（13）中的插入管（3），所述入口（2）通到该插入管中；冷却剂槽（14），所述插入管（3）以下部区段浸入该冷却剂槽；和用于被冷却的和从渣中释放出来的粗煤气的至少一个粗煤气排出口（20）。所述插入管（3）的下部区段构造成在所述冷却剂槽（14）中的径向扩宽的气体分配罩（12）。所述气体分配罩（12）由基本上锥形的、具有向下扩宽的横截面的外壳面构成，其中，所述外壳面具有大量的气体通孔（12′），这些气体通孔（12′）分布在所述气体分配罩（12）的周边上。所述气体通孔（12′）的尺寸随着在所述冷却剂槽（14）中的浸入深度的增加而增大。

Description

用于处理含渣的热气流的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于处理含渣的热气流的装置和方法。另外，本发明还涉及一种包括根据本发明的装置的气流床煤气发生设备(Flugstromvergaseranlage)。

背景技术

为了对热的、携带有渣的反应气体进行冷却并且为了分离所述渣，工业制造的反应气体以已知的方式与冷却剂进行接触，其中，为此实施将冷却液喷射到热气流中(自由空间冷却)和/或将反应气体引导穿过冷却剂槽(浸入冷却)。两种冷却变型都具有优缺点。自由空间冷却以高质量的冷却水为前提，而用浸入冷却可以与固体份额及其特性相关地实现冷却剂的多次使用。使用一个或其它冷却变型与前置过程的外部条件和应用产品(Einsatzprodukte)的特性相关。只有在实际使用冷却装置期间才常常显示：所选择的冷却装置是否是最佳的。以方法管理(Verfahrensfuehrung)的计划为基础的方法条件(verfahrensbedingung)也会随着时间而发生变化。其中例如应用产品的可变质量下降。因此已知有自由空间冷却与浸入冷却的组合，该组合的优点在于对变化的使用条件的可适配性。

在下文中，冷却剂的概念用于代表所有适合气体冷却的流体冷却剂或冷却剂混合物、特别是水。

DD 280 975 B3描述了一种用于对携带有渣或者灰尘的热气体进行冷却和净化的方法和装置。为此，需冷却和需净化的气体作为自由射流流入冷却装置，在该冷却装置中设置有冷却剂槽，在该冷却剂槽内分离渣粒。在进气口的高度中，在向下指的热气体自由射流的阴影中(im Schatten)设置有最多三个喷嘴环，这些喷嘴环的喷嘴基本上垂直于喷射方向地对热气体射流进行喷射，其中，第三喷嘴环向下指向气体的再循环流，从而避免喷嘴被弄脏。

在DE 10 2005 042 640 A1中描述了一种用于通过颗粒冷却和余热回收来从含灰的燃料中生成合成气的方法和装置。冷却室竖直地设置在气化反应器之下；在那里通过喷入冷却剂或通过输送冷气来进行自由空间冷却，从而将一起带来的流质渣如此程度地冷却，使得这些流质渣不能再粘附在反应器壁的金属表面上。

US 4,466,808公开了一种用于通过两个冷却区来进行气体冷却和灰尘分离的方法，其中，在具有两个出口方向的喷嘴环单元内的插入管的气体入口处在插入管内壁上生成冷却水膜，并且同时冷却水以约45°的角向下喷入插入管中的气流。被预冷却的气体通过下部构造成锯齿状的插入管引入浸槽并且在再次转向到浸槽表面上之后被从冷却室中排出。

由EP 0 284 762 A2、DE 10 2005 041 930 A1、DE 10 2006 031 816A1和DE 10 2008 035 295 A1已知一种煤气发生方法和一种具有气体冷却器的装置，在该煤气发生方法中，流入冷却室的气体通过由设置在不同高度上的喷嘴从侧边向气流内喷射冷却液来冷却并且与此同时将分离的渣收集在浸槽内。

由DD 145 860已知一种用于处理来自高压气体发生装置(Druckvergasung)的反应气体的方法和装置，所述高压气体发生装置的目的特别在于：与气体的水蒸气饱和一起同时进行直接冷却和部分除尘。为此将需处理的粗煤气通过气体输送管道引入悬挂在冷却剂槽中的罩内并且借助该罩的上侧上的排气口由该罩均匀地分布在冷却剂槽中。为了实现对上升的气体的引导，在排气口之上设置有自由设置的导管，在这些导管之上自由设置的顶盖防止冷却剂表面的沸腾。通过该装置应该以微小的器材消耗和能量消耗来避免固体材料堆积在反应器壁上。

EP 0 127 878描述了一种用于冷却热合成气和为该热合成气除渣的方法，其中，热气体在第一区中与插入管内壁上的冷却剂膜接触并且在第二区中与喷洒到插入管横截面中的冷却剂接触，在第三区中流过冷却剂槽并且在第四区中再次与喷洒的冷却剂接触。插入管具有恒定的横截面和锯齿状的、用于将气泡均匀地分布在浸槽中的下部边缘。适合于所述方法的装置在热气体入口之下具有借助冷却剂膜冷却的插入管，在插入管的下部三分之一内设置有在插入管上的指向插入管内部的喷嘴环、浸槽和在粗煤气排出口之下设置在插入管之外的、向下指的喷射装置。

其它用于处理含渣的气流的装置和方法由DE 42 29 895A1和DE102008012732A1已知。

这些方案的不足之处在于：被冷却的气体的特性随着气体流量而以不期望的方式波动。已知的冷却装置具有的灵活性不够，使得装置的冷却效果(气体冷却和渣分离)以不期望的方式与气体流量相关。

发明内容

从现有技术出发，本发明的目的是，提供一种用于处理含渣的热气流的装置，通过该装置即使在热气流的体积流量波动的情况下也完成几乎恒定的渣分离和恒定的气体冷却，从而提供所具有的品质与通过的气体量尽可能无关的粗煤气。

另外在对夹带渣的热气流进行冷却期间应该改进对渣的分离，从而提供所具有的品质与所生成的气体量无关的、从渣中释放出来的粗煤气。同时所述装置和方法应该消除其它缺点，这些缺点在于：使接触面不被渣粘附的保护不够，所述渣粘附导致过程干扰和频繁的清洁周期，从而获得高的使用寿命、需要小的清洁费用并且能够实现对冷却剂的多次使用。

所述目的通过根据本发明的用于处理含渣的热气流的装置得以实现，该装置在壳体中具有设置在上部的热气流入口，该热气流入口通到竖直地、同心地设置在壳体中的插入管中。此外，所述装置具有冷却剂槽，插入管以下部区段浸入该冷却剂槽；以及一个或多个粗煤气排出口，该粗煤气排出口为了将被冷却的和从渣中释放出来的粗煤气排出而可以处在侧边的壳体壁上。在此，插入管的下部区段在冷却剂槽中构造成径向扩宽的气体分配罩，并且通过基本上锥形的外壳面而具有向下扩宽的横截面。该外壳面具有大量的气体通孔，这些气体通孔分布在气体分配罩的周边上。气体通孔的尺寸随着罩在冷却剂槽中的浸入深度的增加而增大。

上述目的还通过如下的气流床煤气发生设备得以实现，该气流床煤气发生设备的特征在于：该气流床煤气发生设备包括气流床煤气发生器和如上所述的装置，其中，所述装置设置在所述气流床煤气发生器的下游，并且用于热气流的入口与所述气流床煤气发生器的热气体出口流体流动地连接。

通过气体分配罩的锥形的、使用于热气体的插入管的流体横截面在从插入管出来的气体出口区域中扩宽的外壳面和通过所述外壳面中的大量的气体通孔－这些气体通孔几乎均匀地分布在气体分配罩的周边上而且它们的直径成行按级地从上向下增大－提供了与热气体的流动路径无关的恒定的流动状况。这样通过气体通孔可以有利地促进在冷却剂槽中的均匀的气体分布以及由于生成的气泡的表面高而可以促进良好的洗涤效果。由于气体分配罩的锥形的构造和气体通孔在气体分配罩内随着浸入深度的增加而增大的尺寸，这个洗涤效果即使在不同的热气体体积流量的情况下也保持几乎恒定，这是因为由于气体分配罩的向下扩宽的外壳面，在气体流量较高并且由此气体分配罩中的冷却剂液位下降的情况下，在周边上具备气体通孔的较大的总开口横截面。

另外，通过气体通孔的随着深度的增加而增大的开口宽度并且由此下降的节流作用而以有利的方式实现：由此在流过冷却剂槽过程中随着浸入深度的增加而上升的压力损失得到补偿，从而可实现浸槽的几乎与气体流量无关的恒定的流体阻力。在流过通孔和冷却剂槽时的气体压力损失总和这样通过通孔向下的尺寸增大而保持大致恒定。

插入管相对气体分配罩减小的直径相对已知的、具有恒定的插入管直径的变型具有重要的优点，其中，插入管直径的相对减小通过扩宽的气体分配罩才能有意义地实现，。由于壳体与插入管之间的冷却剂槽的表面较大，所以表面紊流较小，使得冷却剂液位的波动出现得少得多并且还可降低由被冷却的粗煤气带走的冷却剂的份额并且由此可降低用于浸入冷却的冷却剂消耗。

这样即使在热气流的体积流量波动的情况下也能够实施几乎恒定的渣分离和恒定的气体冷却，并且能够提供所具有的品质尽可能与通过的气体量无关的粗煤气。

在一种实施方式中，根据本发明的装置的插入管在上端部上具有冷却剂环形腔，借助该冷却剂环形腔在所述插入管的内壁上生成冷却剂膜。在此，插入管在它的整个长度上构造成双层壁的，其中，在内管与外管之间存在环形间隙，该环形间隙与冷却剂环形腔相连。在此，在插入管的下部区段上设置有与所述环形间隙相连的冷却剂输送管道。

通过插入管在它的整个长度上的双层壁构造，其中，环形间隙与用于在内管的内壁上生成冷却剂膜的冷却剂环形腔相连，而与所述环形间隙相连的冷却剂输送管道则设置在插入管的下部区段上，实现了对插入管的强制冷却并且在插入管中的热气流与浸入冷却之后的被冷却的粗煤气之间实现更好的热隔离。与仅用从现有技术中已知的冷却剂膜相比，热负荷高的插入管通过提出的方案以有利的方式被更加强化地冷却，通过这种方式在气体入口处在插入管内侧面上生成的冷却剂膜蒸发得不那么快并且因此基本上在整个插入管长度上延伸，使得在插入管上的渣粘附显著减少。

在一种优选的变型中，气体通孔构造成相同形状的、特别是圆形的并且几乎均匀地分布在气体分配罩的周边上。

气体分配罩的最大直径与插入管的直径的比率可以在1.5至3的范围内。

另外可以设定：所述装置具有收集漏斗，该收集漏斗从壳体底部的出渣口起锥形地延伸直到壳体的内壁。在此，气体分配罩与收集漏斗相对彼此地如下设置，即，气体分配罩的下部边缘伸入到收集漏斗中。

根据本发明的装置的另一种实施方式涉及借助冷却剂膜的预冷却、冷却剂槽中的浸入冷却和自由空间冷却的组合，该自由空间冷却不但在插入管中而且在插入管与壳体之间的中间室中进行。该自由空间冷却通过两个或更多个喷淋单元得以实施，这些喷淋单元分别与壳体外部的冷却剂输送管道流体流动地连接并且环绕插入管同心地设置。喷淋单元指向气流，其中，第一喷淋单元指向插入管内部而第二喷淋单元指向中间室。

所述喷淋单元的有利的实施方式涉及：第一喷淋单元在插入管的上部三分之一内包括至少一个喷嘴环、优选两个喷嘴环。这些喷嘴环围绕插入管的外周设置并且具有喷嘴，这些喷嘴穿过双层壁延伸进入插入管。喷嘴环的喷嘴径向向内指并且可以以优选在0°至30°的范围内的角相对水平线向下倾斜。

第二喷淋单元同样可以构造成喷嘴环，该喷嘴环设置在中间室的上部区域中而且其主喷淋方向向下指，使得壳体的内壁和外管能够通过喷嘴环而被冷却剂几乎完全濡湿。

另外，至少用于第一喷淋单元的冷却剂和用于第二喷淋单元的冷却剂可以由不同的冷却剂供应装置提供，其中，用于第二喷淋单元的冷却剂所含有的微粒小于用于第一喷淋单元的冷却剂所含有的微粒。

在水作为冷却剂的情况中，为第一喷林单元采用不经过预处理的工艺用水，而为第二喷林单元采用气体冷凝物和/或灰水。

通过通过冷却剂膜的预冷却、插入管中的自由空间冷却、冷却剂槽中的浸入冷却和浸入冷却之后在气体收集室或者中间室中的再次自由空间冷却的组合可以有利地使气体冷却与气体特性灵活地协调。此外，通过用于生成冷却剂膜的冷却剂环形腔和喷淋单元保障：冷却室的整个接触面都被冷却液濡湿并且由此可以几乎完全或甚至完全避免渣积聚。

另一种实施方式涉及：粗煤气排出口设置在壳体的上部三分之一内。在设置有多个排出口的情况下，这些排出口可以设置在壳体的上部三分之一内的不同高度上。

在所述装置的另一种优选的构造中，插入管的直径可以相当于热气体入口的直径的两倍至五倍。

这样，根据本发明的通常用于处理含渣的热气流由此适合于连接在生成含渣的热气流的装置之后。这特别可以是气流床煤气发生器，使得气流床煤气发生设备除了气流床煤气发生器之外，相对该气流床煤气发生器在下游包括根据本发明的装置。在此，所述装置的用于热气流的入口与气流床煤气发生器的热气体出口流体流动地连接。

根据本发明的用于处理含渣的热气流的方法的一种实施方式具有与气体流量几乎无关的冷却效果，该实施方式包括气体冷却和渣分离，该实施方式涉及一种方法，本发明的目的通过该方法得以实现，在该方法中，热气流通过入口流入壳体内的插入管，其中，在所述插入管的上端部上、在所述插入管的内壁上生成冷却剂膜，并且沿着所述插入管流动的热气流通过与插入管的内壁上的冷却剂膜的接触来预冷却，所述插入管以下部区段浸入冷却剂槽。接下来的浸入冷却根据本发明通过穿过所述插入管而引入冷却剂槽的、被预冷却的热气流在冷却剂槽内借助锥形的、与所述插入管相连的气体分配罩的气体通孔被分散得以实施，其中，气体通孔的尺寸随着浸入深度的增加而增大。

通过插入管的双层壁构造可以有利地从内部冷却该插入管的壁，通过这种方式不只冷却插入管本身，而且还冷却构造在该插入管上的冷却剂膜，使得较少或没有渣沉积在插入管内壁上。另外，在插入管的下部区段上进行冷却剂的输送，使得该冷却剂首先通过向上流动而穿过构成在插入管的内管与外管之间的环形间隙来提供插入管的整个长度上的内部冷却，并且然后在经过环形间隙之后进入在插入管的上端部上的冷却剂环形腔并且用于供给冷却剂膜。通过减少渣在插入管内壁上的堆积可以产生高的使用寿命并且需要微小的清洁费用。

所述方法的改进方案涉及：热气流除了通过冷却剂膜的预冷却之外，还在流过插入管期间附加地通过喷射冷却剂的喷射冷却(Flashquenchung)而被冷却。最后从冷却剂槽中出来的粗煤气流在另一自由空间冷却步骤中通过喷射冷却剂来冷却。

附图说明

下文应该示例性地阐述所提出的方案。

附图仅仅可以理解为本发明的一种特别有利的实施方式的示意性和和示范性视图。附图中：

图1为根据本发明的用于对热气流进行浸入冷却的装置的侧剖视图；

图2为根据本发明的装置与另外的冷却装置组合起来的侧剖视图。

具体实施方式

图1和2示出的用于处理含渣的热气流的装置具有壳体13，该壳体具有设置在上部的用于热气流1的入口2，该入口通到与所述壳体同心地竖直设置的插入管3中。用于含渣的热气体的入口2以在插入管3的上部区段内部的渣滴落棱边(Schlackeabtropfkante)结束。插入管3的直径可以是入口2的直径的两倍至五倍。

在插入管3的上端部，即在插入管3的进气口处设置有已知的冷却剂环形腔6，该冷却剂环形腔在它的下侧上具有周边上的(umfaenglich)排出口6′，该排出口沿着插入管3的内壁延伸并且用于生成在插入管3的内壁上向下流动的、优选封闭的冷却剂膜7。

冷却剂环形腔6有利地由插入管3的凸缘状的向内的扩宽部构成，其中一个端侧的凸缘面与插入管3连接，该凸缘面与折弯的、内部的柱形区段共同限定直到排出口6′的冷却剂环形腔6。该排出口6′可以几乎是连续环绕的或可以由分布在插入管3的周边上的大量的开口构成。

为了给冷却剂环形腔6供给冷却剂，在冷却剂环形腔6上设置有径向穿过壳体13引向插入管3的冷却剂输送管道5。在图1中，冷却剂管道5直接通到冷却剂环形腔6中。

在图2所示的装置的实施方式中，插入管3在它的整个长度上构造成双层壁的，其中，双层壁由内管3′和外管3″构成，该内管和外管同心设置并且围成环形间隙4，该环形间隙在上端部处与冷却剂环形腔6如下地保持连接，即，从环形间隙4中出来的冷却剂到达冷却剂环形腔6中。环形间隙4又与冷却剂输送管道5相连，该冷却剂输送管道现在设置在插入管3的下部区段上。

如从两个附图中借助冷却剂液位N可以看到的那样，插入管3以它的下部区段浸入冷却剂槽14。在插入管3的下端部上设置有具有基本上连续向下呈锥形扩宽的横截面的气体分配罩12。外壳不必在它的整个高度上都构造成锥形，为了与冷却过程中的流动比率更好地适配，如在图中所示出的那样，例如也可以是有利的是：为气体分配罩12在敞开的下侧上配备柱形的外壳段。另外，代替直线形的下部外壳轮廓，波形的或锯齿形的轮廓也会是有利的。

相对于插入管3的直径，气体分配罩12的最大直径在1.5至3的范围内，优选在1.5与2之间。

气体分配罩12在它的截锥形的外壳中具有大量的气体通孔12′，这些气体通孔在多个上下重叠设置的水平行中优选均匀地分布在周边上。所述气体通孔12构造成相同的形状、优选为圆形。同样可以是不同于圆形的开口，例如椭圆的或矩形的、具有倒圆角的开口或具有影响气泡尺寸和气泡轮廓的不连续的轮廓的开口。另外还可以将成形的和冲裁的板材用于外壳面，其中，气体通孔例如构造成漏斗形或喷嘴状。

气体通孔12′的尺寸随着浸入深度而变化。在插入管3的过渡处上部的气体通孔12′的直径小于在气体分配罩12的背向插入管3的、向下指的边缘上的气体通孔12′的直径，其中，如下地选择气体通孔12′的尺寸随着冷却剂槽14的深度的增加而成行增大的方式，即，在流过气体通孔12′和冷却剂槽14的过程中气体压力损失总和几乎保持不变。

所述装置在底部区域中如此设计，即，气体分配罩12的下部边缘伸入用于从热气体中分离出来的渣粒的收集漏斗15，该收集漏斗在冷却剂槽14内从设置在壳体底部上的出渣口16呈锥形地延伸直到壳体13的内壁。

另外，壳体13具有冷却剂溢流口19，该冷却剂溢流口设置在浸入冷却所需的最大冷却剂液位N_max的高度上。在用水作冷却剂的情况中，工艺用水可以不经过预处理就用于冷却剂膜7和冷却剂槽14。

在冷却器中未蒸发的过剩水在溢流口19处离开壳体13并进行处理。通过清除固体份额，所述水又可用并且被称为灰水并且多次用于冷却。工艺用水可以不经过预处理就用于冷却剂膜7和冷却剂槽14。

另外，根据本发明的装置具有构造在壳体13与插入管3之间的、用于被冷却的气体的中间室21作为冷却剂浸槽14之上的收集室和用于被冷却的且从渣中尽可能释放的粗煤气的粗煤气排出口20，该粗煤气排出口通常设置在壳体13的上部三分之一内。可以设定：所述装置具有一个以上的粗煤气排出口20。如果设置有两个或更多个粗煤气排出口，那么这些粗煤气排出口为了适配热气体特性而在壳体13的上部三分之一内设置在不同高度上。

为了避免灰尘的组分的堆积，这些组分主要是CaCO₃组分以及根据经验特别是粘附在干热的面上的碱性升华物(Alkalisublimat)，如在图2中所示出的那样，可以通过在冷却剂槽14上方环绕插入管3的中间室21的上部区段中的优选又构造成喷嘴环17的另外的喷淋单元来附加地喷淋冷却剂。环形地围绕插入管3设置的喷嘴具有宽的喷淋锥体，其中，主喷淋方向向下指。除了使壳体13的、插入管3的和另外的装入构件诸如冷却剂输送管道5、10、11的限定中间室21的接触面保持湿润的作用之外，还实现了冷却剂在粗煤气流中的附加的喷洒，通过这种方式再次改进了洗涤效果和冷却效果。喷嘴环17同样配置有冷却剂输送管道18。

替代单独的、环绕插入管3的上端部的喷嘴环17，也可以安装多个设置在冷却剂槽14之上的喷嘴环或与环形设置结构不同的、具有单独喷嘴的喷嘴组，以便对中间室21进行全面喷淋。

根据本发明的装置特别设置为用来对来自含碳燃料用的煤气发生设备、例如生物煤气发生设备的气流床煤气发生设备的含渣的热气流1进行冷却和用来将渣从所述热气流1中分离。为此根据本发明的装置在下游设置在气流床煤气发生器之后并且与该气流床煤气发生器流体流动地连接，其中，所述装置优选直接设置在气流床煤气发生器的燃烧室之下的热气出口处。

在此，热气体从连接在所述装置之前的气流床煤气发生器的反应室中引入位于其下的冷却室。在那里对热气体进行多级冷却并且将渣从气体中分离，其中，使用插入管内预冷和必要时的喷射冷却、冷却剂浸槽内的浸入冷却和必要时的粗煤气收集室内的再次自由空间冷却的组合。

在附图中示出的两种实施方式中，含渣的热气流1首先通过入口2竖直向下引导到薄膜式冷却的插入管3中。在那里使引入的热气流1通过与生成在插入管3的内壁面上的冷却剂膜7的接触来进行预冷却。冷却剂膜7除了对输送的热气流1进行预冷却之外还更好地将渣粒运到冷却剂槽14中，其中，减少或者避免渣在插入管内壁上的堆积。

如果实施用于通过如图2所示的具有双层壁插入管3的装置对含渣的热气流进行处理的方法，那么构成在插入管3的内侧上的冷却剂膜7通过插入管3的内部冷却来冷却，该内部冷却由被输送穿过环形间隙4的、供给冷却剂膜7的冷却剂来提供，由此使含渣的热气流1通过与冷却剂膜7的接触来冷却。由于通过环形间隙4进行用于冷却剂膜7的冷却剂输送，插入管壁在整个高度上得到强行冷却。通过这种方式，冷却剂膜7的在热气流1中蒸发的冷却剂份额明显少于现有技术中已知的情况，而且冷却剂膜7在整个插入管长度上几乎保持不变。此外，通过插入管的强化冷却至少能够降低用于热保护环绕的壳体13的费用。在插入管内部生成的稳定的冷却剂膜7除了对输送的热气流1进行预冷却之外还将渣粒更好地运走，其中，由于无裂缝的冷却剂膜7的原因减少或者避免凝结的和已凝结的渣在插入管内壁上的堆积。

图2所示的根据本发明的装置的实施方式中，在插入管3内部不只借助冷却剂膜7对热气流1进行预冷却，更确切地说，插入管3此外构成所述装置内部的、设计成柱形的喷射冷却室。这样通过在流过插入管3期间喷射冷却剂实现了对热气流1的喷射冷却。

在图2中，在处于壳体13中的冷却剂槽14的液位N之上，在插入管3的上部三分之一内设置有第一喷淋单元，其中，该喷淋单元包括在插入管3的外周上的上部喷嘴环8和优选附加地至少一个下部喷嘴环9，并且其中，分布在喷嘴环8、9的周边上的喷嘴穿透在本例中为双层壁的插入管3并且径向指向插入管内部。所述喷嘴环8、9通过冷却剂输送管道10、11从外部供给冷却剂。

在此，名称“喷嘴”在最简单的情况中涉及的是具有限定的内部轮廓的管状装置，通过该管状装置将冷却剂或者通常使用的冷却水沿限定的方向以可事先确定的压力向插入管3的内部喷射。喷嘴环8、9在插入管3的内横截面上生成上下竖直重叠的、径向向内指向轴线A的喷射幕帘。为了生成水平的喷射幕帘，各喷嘴可以大致水平地定向，但是它们也可以如在附图中通过划线－点－点－线示出的那样向它们的关于水平线向下成10°至30°角的喷射方向倾斜。代替喷嘴环8、9还可以使用不同构造的喷洒器作为喷淋单元，只要它们用冷却剂喷雾几乎完全充满热气流1的横截面。

通过在通过喷射幕帘过程中含渣的热气流1与精细分布的冷却剂的相遇，实现了很快速的冷却(喷射冷却)和气体与用作冷却剂的水的饱和。在双层壁插入管3中借助喷淋单元实施的喷射冷却相当于自由空间冷却并且不但使热气流1中的渣滴冷却和凝结，而且还同时促使渣粒在粘附在内管3′的内壁上的冷却剂膜7的帮助下聚集，从而可以实现渣粒在冷却剂槽14中的更好的沉积。

被预冷却和必要时被喷射冷却的气流与处在该气流中的凝结的或已经凝结的渣粒一起被引入冷却剂槽14并且在那里被浸入冷却。被预冷却的热气流1借助如在两个附图中所示出的锥形的气体分配罩12内的、具有与浸入深度相关的尺寸的气体通孔12′在插入管3在冷却剂槽14中的下端部处分散，其中，在冷却剂槽14中产生紊流，这些紊流增强洗涤效果。在引入的气体的流动方向在连接在插入管3的下端部上的气体分配罩12处转向以及通过冷却剂槽14向上流入构成在插入管3与壳体13之间的中间室21中以及流向至少一个粗煤气出口20期间，通过洗涤效果和流动方向换向而从气体中分离的渣根据重力场中的密度分离(Dichtetrennung)原理下沉。收集漏斗15将已凝结的渣聚集物引向壳体13底部中的最深点处的出渣口16，从而在那里可以成批地或连续地移除或者向外运出该渣聚集物。

置入气体分配罩12的气体通孔12′促进在冷却剂槽14内的良好的气体分布，并且因此有助于良好的洗涤效果。通过在气体分配罩12内的在尺寸上变化的、向上变小的气体通孔12′的设置结构，这些气体通孔不必强制为圆形的，而也可以具有其它轮廓，这个洗涤效果即使在不同的热气体体积流量的情况下也由于随着冷却剂槽14的深度的增加而增大的压力损失通过较大的气体通孔12′的较小的压力损失得到平衡而保持几乎恒定。在热气体流量较小的情况下，接近表面的较小的、压力损失较高的气体通孔12′被流过并且在冷却剂浸槽14内生成小的气泡，在气体流量较高的情况下气体也流过设置得较深的较大的气体通孔12′，这些较大的气体通孔产生较小的压力损失。

从渣中释放的粗煤气流聚集在中间室21内并且随后通过粗煤气排出口20离开所述装置。壳体13的上部三分之一内的不同高度上的两个或更多个粗煤气排出口20还能够使壳体13可变地用于不同的冷却变型。如图2示出的那样，在中间室21内，从浸槽14中出来的粗煤气通过借助喷嘴环17喷射冷却剂而被再次冷却并且同时剩余的渣粒也被洗掉。

被分离的渣通过出渣口16来清除。收集漏斗15保护壳体免受渣堆积和磨损。冷却剂溢流口19维持壳体13的气体净化和气体剩余冷却所需的冷却剂液位N。

由于用根据通过图2所述的实施方式的装置所实现的接触面的无裂缝濡湿、强化的接触面冷却和多级冷却的原因，能够以高使用寿命和低清洁费用来运行所述装置，而同时通过插入管内通过浸槽而分离的预冷却/喷射冷却和在中间室21内的喷射，载有固体份额的冷却剂或者水可以在预冷却/喷射冷却中多次使用，其中，可以与生成的气体量相关地控制冷却剂消耗/水消耗。

为了使壳体13完全濡湿，喷嘴环17或其它喷淋单元优选以10与100立方米/小时之间的冷却剂量、2至10米/秒的喷嘴喷出速度和100至3000微米的滴谱运行。

这个实施例以本发明与煤气发生器功率为80000牛顿·立方米/小时(干燥)的煤粉压力煤气发生器(Kohlenstaubdruckvergaser)的联合应用为基础。在这个例子中可以为设置在插入管3上的喷嘴环8、9和引导穿过双层壁插入管3的喷嘴供给30至50立方米/小时的冷却剂流。

通过对所述装置中的单个或多个所述装入构件的冷却剂通过量的选择或者适配，可以广泛地匹配自由空间冷却或浸入冷却或者它们的组合。

另外，可以与所需要的滴点尺寸和喷出速度相关地为不同的喷嘴组采用品质不同的冷却剂或者水。对于插入管3的内部冷却和特别精细地喷射水的喷嘴环17的供料，必须应用具有少的固体份额和小的固体颗粒尺寸的水。用于插入管内部的喷射冷却的水质可以较低。气体冷凝物和灰水可以用于喷射中间室21，而为了构造水膜采用未经过预处理的工艺用水就足够了。因此有利的是：至少用于第一喷淋单元/插入管的冷却剂和用于第二喷淋单元的冷却剂由不同的冷却剂供应装置提供。由于各个冷却装置上的水消耗与通过的气流和其固体携带量相关，所以对各个消耗器上的水消耗的调整是有意义的。在冷却器内部蒸发的水量在热力学上是可确定的。所用的水量应该比蒸发的水量大约大20％。通过过程控制系统完成对冷却装置的水输送的相应控制。

附图标记列表

1   热气流

2   用于热气流的入口

3、3′、3″ 双层壁插入管、内管、外管

4   环形间隙

5   冷却剂输送管道

6、6′  冷却剂环形腔、排出口

7   冷却剂膜

8   喷嘴环

9   喷嘴环

10  冷却剂输送管道

11  冷却剂输送管道

12、12′  气体分配罩、气体通孔

13  壳体

14  冷却剂槽

15  收集漏斗

16  出渣口

17  喷嘴环

18  冷却剂输送管道

19  溢流口

20  粗煤气排出口

21  中间室

A   插入管和壳体的轴线

N   冷却剂槽14的液位

Claims (15)

1.用于处理在壳体(13)中的含渣的热气流(1)的装置，该装置包括：

－设置在上部的用于热气流(1)的入口(2)；

－同心地竖直设置在所述壳体(13)中的插入管(3)，所述入口(2)通到该插入管中；

－冷却剂槽(14)，所述插入管(3)以下部区段浸入该冷却剂槽；和

－用于被冷却的和从渣中释放出来的粗煤气的至少一个粗煤气排出口(20)，

其中，所述插入管(3)的下部区段构造成在所述冷却剂槽(14)中的径向扩宽的气体分配罩(12)，

其特征在于：

－所述气体分配罩(12)由基本上锥形的、具有向下扩宽的横截面的外壳面构成；而且

－所述外壳面具有大量的气体通孔(12′)，其中，所述气体通孔(12′)分布在所述气体分配罩(12)的周边上，并且所述气体通孔(12′)的尺寸随着在所述冷却剂槽(14)中的浸入深度的增加而增大。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：

－所述插入管(3)在它的总长度上构造成双层壁的，其中，在所述插入管(3)的内管(3′)与外管(3″)之间具有环形间隙(4)；

－为了在所述插入管(3)的内壁上生成冷却剂膜(7)，在所述插入管(3)的上端部处设置有冷却剂环形腔(6)；

－所述环形间隙(4)与所述冷却剂环形腔(6)相连；而且

－在所述插入管(3)的下部区段上设置有与所述环形间隙(4)相连的冷却剂输送管道(5)。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述气体通孔(12′)的尺寸如下地向下增大，即，在流过所述气体通孔(12′)和所述冷却剂槽(14)的过程中，气体压力损失总和与该气体在所述冷却剂槽(14)中的流动路径无关地几乎保持恒定。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述气体分配罩(12)的最大直径相对所述插入管(3)的直径的比例为1.5至3。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于：收集漏斗(15)从设置在所述壳体(13)的底部上的出渣口(16)锥形地延伸直至所述壳体(13)的内壁，其中，所述气体分配罩(12)与所述收集漏斗(15)相对彼此地如下设置，即，所述气体分配罩(12)的下部边缘伸入所述收集漏斗(15)。

6.如权利要求2所述的装置，其特征在于：围绕所述插入管(3)同心地设置有至少两个分别与所述壳体(13)外部的冷却剂输送管道(10、18)流体流动地连接的并且指向气流的喷淋单元，其中，至少第一喷淋单元指向插入管内部而第二喷淋单元指向构造在所述插入管(3)与所述壳体(13)之间的中间室(21)内。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于：所述第一喷淋单元在所述插入管(3)的上部三分之一内包括至少一个喷嘴环(8、9)，其中，每个喷嘴环(8、9)围绕所述插入管(3)的外周设置并且具有喷嘴，这些喷嘴穿过双层壁延伸进入所述插入管(3)。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于：所述喷嘴环(8、9)的喷嘴径向向内指并且以一个角相对水平线向下倾斜。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于：所述第二喷淋单元构造成主喷淋方向向下的喷嘴环(17)并且设置在所述中间室(21)的上部区域中，其中，所述壳体(13)的内壁和所述外管(3″)能够通过所述喷嘴环(17)用冷却剂几乎完全濡湿。

10.如权利要求1至9之一所述的装置，其特征在于：所述至少一个粗煤气排出口(20)设置在所述壳体(13)的上部三分之一内，其中，在所述壳体(13)的上部三分之一内的不同高度上设置有多个排出口(20)。

11.气流床煤气发生设备，其特征在于：该气流床煤气发生设备包括气流床煤气发生器和如权利要求1至10之一所述的装置，其中，所述装置设置在所述气流床煤气发生器的下游，并且用于热气流(1)的入口(2)与所述气流床煤气发生器的热气体出口流体流动地连接。

12.用于处理含渣的热气流(1)的方法，其中：

－热气流(1)经过入口(2)流入壳体(13)中的插入管(3)；而且

－在所述插入管(3)的上端部上、在该插入管(3)的内壁上生成冷却剂膜(7)；

－沿着所述插入管(3)流动的热气流(1)通过与所述插入管(3)的内壁上的冷却剂膜(7)的接触来预冷却，

其特征在于：该方法具有下述步骤：

－将被预冷却的热气流(1)通过所述插入管(3)引入冷却剂槽(14)，所述插入管以下部区段浸入所述冷却剂槽(14)；

－借助气体通孔(12′)使气流在所述冷却剂槽(14)内的锥形的气体分配罩(12)中分散，该气体分配罩(12)与插入管(3)相接，气体通孔(12′)的尺寸随着浸入深度的增加而增大。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于：该方法具有下述步骤：

－将冷却剂向所述插入管(3)的内管(3′)与外管(3″)之间的环形间隙(4)输送；

－用所述冷却剂对所述插入管(3)进行内部冷却，其中，该冷却剂在所述环形间隙(4)中向上流动；

－通过对所述插入管(3)的内部冷却来对冷却剂膜(7)进行冷却；以及

－用从所述环形间隙中流出的、用于内部冷却的冷却剂来在所述插入管(3)的上端部上生成冷却剂膜(7)。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：所述热气流(1)在流过所述插入管(3)期间附加地通过喷射冷却剂来冷却。

15.如权利要求12至14之一所述的方法，其特征在于：从所述冷却剂槽(14)中流出的粗煤气流通过喷射冷却剂来冷却。