CN103484167B - 一种高温煤气冷却洗涤设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温煤气冷却洗涤设备，其特征在于，包括承压壳体，承压壳体的两侧分别设有洗涤水入口及合成气出口，底部设有排液口及排渣口；承压壳体的上部为气化室，底部为渣池；气化室下侧连接喷水环，喷水环包括喷水外环及喷水内环，洗涤水入口与喷水内环连通；喷水内环的上侧设有开口，喷水内环通过开口与喷水外环连通；喷水环的下侧连接下降管，喷水外黄外侧位于下降管外部的位置设有至少一个雾化喷嘴。本发明采用具有内部连通的双层结构的喷水环，既满足冷却水从内层进入下降管的需要，也能满足外层雾化喷嘴的供水；双环壁结构的下降管能有效克服水膜分布不均，并能有效保护下降管不烧毁。
Description
技术领域
本发明涉及一种高温煤气冷却洗涤设备，属于气流床煤气化技术领域。
背景技术
大规模加压气流床煤气化技术已成为我国煤炭清洁、高效转化的重要途径和发展方向，对节约能源、减少温室气体排放具有十分重要的现实意义和战略意义。
以煤等含碳氢化合物为原料气流床气化装置中的煤气化反应通常在1200-1700℃的高温下进行，反应生成的高温粗合成气需要被冷却到特定的温度，才能进入后续生产操作工艺。不同类型的气化炉根据工艺需要，高温粗合成气的冷却方式不同，具有代表性的GE水煤浆气化炉采用的是激冷环与水浴将高温粗合成气激冷。激冷室主要是圆筒形结构，从内到外由下降管、上升管、承压外壳组成同心圆，同时具有激冷环等主要构件。所采用的激冷方法主要是使合成气、灰、渣通过激冷室下部激冷水，从而将气化炉气化室所产生的高温合成气、飞灰、熔融状态的灰渣进行初步洗涤和降温。中国专利（申请号为89101054.8，89100533.1）公开了由Destec开发公司提供的骤冷环及其改进型技术，其特征为：骤冷环喷出的侵入管管壁流下，侵入管分为上升管下降管，采用这样的激冷结构，激冷水量少，能有效引导高温煤气冷却与洗涤，但这样的激冷方法通常带来激冷环堵塞、下降管易烧穿等问题。中国专利（申请号为01112880.1，01112702.03）公开了华东理工大学多喷嘴水煤浆气化技术中采用的洗涤冷却设备结构，其特征为：用鼓泡床替代了上升管，起到了明显的破泡效果并且携带的灰重和水份少，能更好完成洗涤降温过程。但是存在洗涤冷却室内液位难以控制的问题，洗涤冷却室内床层液位不仅影响着合成气的净化、降温效果和带水问题，还是冷却室内部构件破坏的主要影响因素。
发明内容
本发明所要解决的是现有用于高温煤气冷却洗涤的装置存在的下降管易烧穿、合成气带灰、洗涤冷却室内部构件易损坏的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高温煤气冷却洗涤设备，其特征在于，包括承压壳体，承压壳体的两侧分别设有洗涤水入口及合成气出口，底部设有排液口及排渣口；承压壳体的上部为气化室，底部为渣池；气化室下侧连接喷水环，喷水环包括喷水外环及喷水内环，洗涤水入口与喷水内环连通；喷水内环的上侧设有开口，喷水内环通过开口与喷水外环连通；喷水环的下侧连接下降管，喷水外黄外侧位于下降管外部的位置设有至少一个雾化喷嘴。
优选地，所述下降管由下降管上段与下降管下段组成，下降管上段为双层圆环结构，包括底部连通的下降管外环壁及下降管内环壁，下降管内环壁的设有洗涤液溢出口，洗涤液溢出口与下降管管内连通，洗涤液溢出口上侧设有挡板；喷水内环与下降管外环壁连通，喷水内环与下降管外环壁的连接处设有环形槽缝；下降管下段为单层钢结构。
优选地，所述下降管下段的外侧设有不规则钢条。
优选地，所述环形槽缝与下降管的中心轴的夹角为0-60°。
优选地，所述雾化喷嘴分布于喷水外环外壁周围，喷嘴倾斜向下设置，雾化喷嘴的喷嘴方向与下降管中心轴的夹角为0-90°；雾化喷嘴的个数不小于2个。
优选地，所述不规则钢条的长度为10-300mm，宽度为5-100mm，个数不小于4个。
优选地，所述挡板与下降管中心轴的夹角为0-90°。
本发明的设计思路：与洗涤冷却水入口相连的喷水环，具有内部连通的双层结构，既满足冷却水从内层进入下降管的需要，也能满足外层雾化喷嘴的供水。高温煤气在下降管直立的通道引导下排至渣池底部，洗涤冷却水通过喷水环槽缝进入下降管上段，通过下降管外环壁，后流经下降管内环壁，至填满下降管上段内部空间后，沿洗涤水溢出口溢出，形成均匀的水膜。改进后的下降管能有效克服水膜分布不均，并能有效保护下降管不烧毁，同时溢出水量较多时，遭遇周围出口挡板的阻档，水流会发生散射可更好的冷却合成气及其携带的灰渣，下降管下段相互交错分层分布的不规则钢条可破灭洗涤水中合成气形成的大气泡。合理分布在喷水环外侧的雾化喷嘴喷出冷却水，与从渣水中上升的煤气形成对流式撞击，并能延长合成气在渣池底部中水洗的时间，加强了冷却与除尘。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1. 改进的具有内部连通的双层喷水环结构，满足工艺要求的同时简化了结构设计。
2. 合理的分段式下降管，下降管上段内部双壁式空腔结构具备蓄水与冷却功能，洗涤水沿其管内壁溢出形成均匀的水膜。改进后的下降管能有效克服水膜分布不均，有效保护下降管不烧毁，同时溢出口水流发生散射的可更好的冷却合成气及其灰渣。下降管下段为单层结构，其相互交错分层分布的不规则钢条可破洗涤水中合成气形成的大气泡。
3. 合理分布在喷水环外侧的雾化喷嘴喷出冷却水，与合成气形成对流式撞击，并能延长合成气在渣池中水洗的时间，加强了冷却与除尘，有效防止合成气中夹带灰渣。
4. 本发明洗涤冷却室结构简单，制造、运输、安装和维修较为简单方便。
附图说明
图1为本发明提供的一种高温煤气冷却洗涤设备的结构示意图；
图2为喷水环及下降管上段的局部放大图；
图3 为下降管下端部的仰视图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例
如图1-3所示，为本发明提供的一种高温煤气冷却洗涤设备的结构示意图，包括承压壳体1，承压壳体1的两侧分别设有洗涤水入口8及合成气出口10，底部设有排液口17及排渣口18。承压壳体1的上部为气化室2，底部为渣池16。气化室2下侧连接喷水环3，喷水环3包括喷水外环19及喷水内环20，洗涤水入口8与喷水内环20连通；喷水内环20的上侧设有开口4，喷水内环20通过开口4与喷水外环19连通；喷水环3的下侧连接下降管，喷水外环19外侧位于下降管外部的位置设有20个雾化喷嘴5。雾化喷嘴5分布于喷水外环19外壁周围，喷嘴倾斜向下设置，雾化喷嘴5的喷嘴方向与下降管中心轴的夹角为45°。下降管由下降管上段11与下降管下段14组成，下降管上段11为双层圆环结构，包括底部连通的下降管外环壁12及下降管内环壁13，下降管内环壁13的设有洗涤液溢出口9，洗涤液溢出口9与下降管管内连通，洗涤液溢出口9上侧设有挡板6，挡板6与下降管中心轴的夹角为60°。喷水内环20与下降管外环壁12连通，喷水内环20与下降管外环壁12的连接处设有环形槽缝7，环形槽缝7与下降管的中心轴的夹角为45°。下降管下段14为单层钢结构。下降管下段14的外侧设有20不规则钢条15。不规则钢条15的长度为10-300mm，宽度为5-100mm，个数为16个。
从气化室2出来的高温煤气携带灰渣，在下降管直立的通道引导下排至渣池16底部，在渣水中冷却除尘后，通过下降管与承压壳体1之间的通道上升，并与从雾化喷嘴5出来的水雾进行对流撞击进一步冷却和除尘后，由合成气出口10进入下一工序。与洗涤水入口8相连的喷水环，具有内部连通的双层结构，在满足冷却水从内层进入下降管的需要的同时提供了外层雾化喷嘴5的供水。洗涤冷却水通过槽缝7进入下降管上段11，通过下降管外环壁12，后流经下降管内环壁13，至填满下降管上段11内部空间后，沿洗涤水溢出口9溢出，形成均匀的水膜，有效保护下降管不烧毁。同时溢出水量较多时，遭遇周围挡板6的阻档，水流会发生散射可更好的冷却合成气及其携带的灰渣，下降管下段14相互交错分层分布的不规则钢条15可破灭洗涤水中合成气形成的大气泡。合理分布在喷水环外侧的雾化喷嘴5喷出冷却水，与从渣水中上升的煤气形成对流式撞击，并能延长合成气在渣池底部中水洗的时间，加强了冷却与除尘，图1-2中的黑色箭头为洗涤液流动方向。
以煤为原料的日处理量为1000吨的水煤浆气化装置为例，气化压力为6.5MPa，气化温度为1350℃，干煤气产率量为85000N3/h。从气化室2出来的夹带有未反应碳粒以及飞灰的高温粗煤气（1100～1300℃）在下降管直立的通道引导下排至渣池16底部，下降管内壁的水膜及其洗涤水溢出口9散射的水流有效保护下降管上段11不被烧毁的同时冷却合成气。合成气经过渣水洗涤后被进一步冷却至200～250℃左右，从气化炉合成气出口10离开气化炉进入下游工序。灰渣在合成气流向下夹带和重力作用下，经过水洗后90%～95%沉积到底部渣水池中，经过雾化喷嘴5对冲式撞击进一步除尘后，到达合成气出口10。由此可见，本发明结构简单，具有较强的洗涤冷却能力。
Claims (6)
1.一种高温煤气冷却洗涤设备，其特征在于，包括承压壳体（1），承压壳体（1）的两侧分别设有洗涤水入口（8）及合成气出口（10），底部设有排液口（17）及排渣口（18）；承压壳体（1）的上部为气化室（2），底部为渣池（16）；气化室（2）下侧连接喷水环（3），喷水环（3）包括喷水外环（19）及喷水内环（20），洗涤水入口（8）与喷水内环（20）连通；喷水内环（20）的上侧设有开口（4），喷水内环（20）通过开口（4）与喷水外环（19）连通；喷水环（3）的下侧连接下降管，喷水外 环（19）外侧位于下降管外部的位置设有至少一个雾化喷嘴（5）；所述下降管由下降管上段（11）与下降管下段（14）组成，下降管上段（11）为双层圆环结构，包括底部连通的下降管外环壁（12）及下降管内环壁（13），下降管内环壁（13）设有洗涤液溢出口（9），洗涤液溢出口（9）与下降管管内连通，洗涤液溢出口（9）上侧设有挡板（6）；喷水内环（20）与下降管外环壁（12）连通，喷水内环（20）与下降管外环壁（12）的连接处设有环形槽缝（7）；下降管下段（14）为单层钢结构。
2.如权利要求1所述的高温煤气冷却洗涤设备，其特征在于，所述下降管下段（14）的外侧设有不规则钢条（15）。
3.如权利要求1所述的高温煤气冷却洗涤设备，其特征在于，所述环形槽缝（7）与下降管的中心轴的夹角为0-60°。
4.如权利要求1所述的高温煤气冷却洗涤设备，其特征在于，所述雾化喷嘴（5）分布于喷水外环（19）外壁周围，喷嘴倾斜向下设置，雾化喷嘴（5）的喷嘴方向与下降管中心轴的夹角为0-90°；雾化喷嘴（5）的个数不小于2个。
5.如权利要求2所述的高温煤气冷却洗涤设备，其特征在于，所述不规则钢条（15）的长度为10-300mm，宽度为5-100mm，个数不小于4个。
6.如权利要求1所述的高温煤气冷却洗涤设备，其特征在于，所述挡板（6）与下降管中心轴的夹角为0-90°。
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