CN105038861B - 一种气化炉全激冷装置 - Google Patents

Abstract

一种气化炉全激冷装置，公开了一种气化炉全激冷装置，克服了现有技术所存在的激冷液分布不均，造成偏流、堵塞、损毁下降管的弊端，可以有效的保护关键设备。本装置包括夹套式水垫管和连接部件，夹套式水垫管通过连接部件与气化炉的渣口连接，夹套式水垫管为圆筒状内壁均匀开孔的水夹套，夹套式水垫管包括水垫管和装在水垫管外侧的套管，套管套接在水垫管上部和中部，水垫管和套管之间夹套部分被隔板分隔成上层腔体和中层腔体。本装置可以最终将合成气中近80%的灰渣以粗渣形式带入水域中脱除。除灰渣效果显著，较好地满足下游工序要求，同时保护合成气通道不受高温气体损伤，较已有的专利技术有显著改进。

Description

一种气化炉全激冷装置

技术领域

本发明提供一种气化炉合成气激冷装置。

背景技术

众所周知气流床煤气化技术的煤化工的关键核心技术之一，是煤高效清洁利用的重要组成，通过气化将煤炭变成富含CO和H₂的粗合成气。粗合成气是合成氨、煤制油及煤制其他化工产品的主要原料。气化炉是煤气化技术中的关键设备，激冷室是气化炉中的关键结构之一，炉膛内形成的高温合成气从炉膛通过渣口进入激冷室水域进行激冷。激冷装置是连接气化炉炉膛直接承受高温合成气冲刷的重要部件。

现有的激冷装置由激冷环、下降管等部分组成，由于激冷环只能延下降管分布水膜，水膜不均匀或运行中下降管内壁附渣，均可使高温气流直接冲刷下降管使其变型，影响装置运行。

中国专利申请号：201210466949.1，公开号：CN 102820163 A)披露的一种激冷环装置，激冷液分为独立两路，一路经由内环从环隙排出，附着于下降管表面，在向下流的度过程中与高温介质进行传热传质；另一路流经外环管由外环管的小孔喷出，进入高温介质空间，快速降低价值温度。实践表明，由环隙排出的附着于下降管表面的激冷液很容易因工况变化而出现偏流等现象，致使下降管损坏，引起高温气体串气。鉴于此，有关厂家和工程技术人员迫切需要一种新的合成气激冷装置，以防止激冷液分布不均匀，引起下降管损坏，造成损失。

发明内容

本发明的目的在于公开一种气化炉全激冷装置，激冷水可均匀分布在激冷室合成气通道内。它克服了现有技术所存在的激冷液分布不均，造成偏流、堵塞、损毁下降管的弊端以及影响装置长周期运行等缺陷，可以有效的保护关键设备，延长了系统运行周期。

实现本发明目的的技术方案如下。

一种气化炉全激冷装置，包括夹套式水垫管和连接部件，夹套式水垫管通过连接部件与气化炉的渣口连接，夹套式水垫管为圆筒状内壁均匀开孔的水夹套，夹套式水垫管包括水垫管和装在水垫管外侧的套管，套管套接在水垫管上部和中部，水垫管和套管之间夹套部分被隔板分隔成上层腔体和中层腔体。

所述的连接部件为连接法兰，上层腔体长度为10~25mm，中层腔体长度为1000~3500mm，夹套式水垫管套管以下部分带有导流或锯齿结构，长度为1000~4000mm。

所述的上层腔体套管上带有多个沿水流方上倾30~45°的上层激冷液管，中层腔体套管上带有2-4层水平布置的中层激冷液管。

所述的上层腔体套管轴线与上层激冷液管轴线位于同一平面，中层腔体套管带有4层中层激冷液管，每层有四个处于同一水平面朝向夹套式水垫管轴心的中层激冷液管。

所述的夹套式水垫管的内壁开孔直径为3~6mm，孔间距为1.5~3倍孔径，中层腔体相邻行内壁开孔之间错位分布。

本装置可以最终将合成气中近80%的灰渣以粗渣形式带入水域中脱除。除灰渣效果显著，较好地满足下游工序要求，同时保护合成气通道不受高温气体损伤，较已有的专利技术有显著改进。

附图说明

图 1 为气化炉全激冷装置示意图。

图 2 为气化炉全激冷装置与气化炉连接示意图。

图 3 连接部件俯视结构示意图。

附图中：101、夹套式水垫管； 102、连接法兰； 103、上层腔体； 104、上层内壁开孔； 105、上层激冷液管；201、中层激冷液管； 202、中层腔体； 203、中层内壁开孔；3、下层腔体。

具体实施方式

以下将通过附图对本发明作进一步的说明。

如图所示，本装置包括：夹套式水垫管101以及连接部件，夹套式水垫管101分为上中下三部分，上、中部分为空心的水夹套，两部分为互不连通的上层腔体103、中层腔体202。两部分都有预留单独的法兰连接口的激冷液管。上层激冷液管105为4个向上倾斜与水平面呈30~45°角，在同一水平面均匀分布的激冷液管，上层激冷液管105均朝向夹套式水垫管101轴心。中部的水夹套带有2~4层中层激冷液管201，每层带有多个均匀分布，位于同一水平面朝向夹套式水垫管101轴心的中层激冷液管201。采用4层并且每层均匀分布四个中层激冷液管201为最佳实施方案。

夹套式水垫管101下部分为圆筒，可带有导流或锯齿结构，安装时大部分在激冷液位以下。上述的连接部件为连接法兰102，上层腔体103长度为10~25mm，中层腔体202长度为1000~3500mm，夹套式水垫管101套管以下部分带有导流或锯齿结构，长度为1000~4000mm。上部的夹套式水垫管101内壁开孔为水平矩阵排列形式；中部内壁开孔为菱形规则排列，相邻行内壁开孔错位分布。小孔直径为3~6mm，孔间距为1.5~3倍孔径。由图 2可见，本发明所述的装置与气化炉渣口连接，连接方式可为焊接也可为螺栓固定。由图 3可见，所谓连接部件为平面圆环状的连接法兰102，边缘留有连接螺栓孔。

本装置工作原理阐述如下。由夹套式水垫管101、连接部件构成的高温合成气、灰渣流通装置。上层腔体201的上层激冷液管105法兰处引入的激冷液经腔体混合后，由均布在内壁的上层内壁开孔104喷出，在管腔的中部交叉撞击形成水帐。高温气体夹带着灰渣，穿过多层水帐，被迅速激冷。以此同时，增湿灰渣被水流向下夹带。

中层腔体202的中层激冷液管201引入的激冷液经腔体混合后，由菱形均布在内壁的中层内壁开孔203喷出，由于开孔相对较小，喷出的水流不能形成交叉，在内壁形成了一层水垫。同时不断与下行水流、灰渣进行热交换，进一步深度激冷。

由于中层腔体202水垫作用，灰渣或因工况不稳定而形成的较大渣块，不可能触及管壁，而是被水垫拖至中心区域落入夹套式水垫管101下部分，进入激冷室水域。有效的防止了因激冷液分布不均或灰渣粘结在管壁，导致高温气体损坏下降管。

实施例 1

一个日处理 1000吨煤的水煤浆气化装置，气化压力为 6.5MPa，气化温度为1320℃，出气化室经洗涤后，煤气温度为 245℃，干煤气流量为 87000Nm³/h 湿煤气流量为200000Nm³Nm/h，湿煤气中干煤粉与水蒸汽之比为1: 1.5，干煤气中含CO₂=16%,CO+H₂=81% ，还含有N1、Ar、H₂S 、COS、NH₃ 、HCl 、HCN 、CH₄、HCOOH等，约占 3% ，以干煤气为基准，其中含灰渣量为7g/Nm³。进夹套式水垫管101的合成气压力为 6.4MPa ，外供激冷液的温度为247℃，水量为 278m³/h。合成气与水混合，水与合成气中灰渣混合，水中含固量为 1.4%质量。

高温气体含灰渣沿着渣口进入夹套式水垫管101，由于惯性作用进入上层腔体201的水帐区域，高温气体被激冷降温，熔融态灰渣流被激冷破碎为固态颗粒。较高温度的合成气与完全或未完全固化的灰渣延水流向下进入夹套式水垫管101中部，过程中不断与激冷液进行热交换。最终将合成气中近80%的灰渣以粗渣形式带入水域中脱除。进而使出激冷室合成气中灰含量小于3g/Nm³，除灰渣效果显著，较好地满足下游工序要求，同时保护合成气通道不受高温气体损伤，较已有的专利技术有显著改进。

Claims (3)

1.一种气化炉全激冷装置，包括夹套式水垫管（101）和连接部件，其特征在于：夹套式水垫管（101）通过连接部件与气化炉的渣口连接，夹套式水垫管（101）为圆筒状内壁均匀开孔的水夹套，夹套式水垫管（101）包括水垫管和装在水垫管外侧的套管，套管套接在水垫管上部和中部，水垫管和套管之间夹套部分被隔板分隔成上层腔体（103）和中层腔体（202）；

所述的连接部件为连接法兰，上层腔体（103）长度为10~25mm，中层腔体（202）长度为1000~3500mm，夹套式水垫管（101）套管以下部分带有导流或锯齿结构，长度为1000~4000mm；

所述的夹套式水垫管（101）的内壁开孔直径为3~6mm，孔间距为1.5~3倍孔径，中层腔体（202）相邻行内壁开孔之间错位分布。

2.根据权利要求1所述的气化炉全激冷装置，其特征在于：所述的上层腔体（103）套管上带有多个沿水流方上倾30~45°的上层激冷液管（105），中层腔体（202）套管上带有2-4层水平布置的中层激冷液管（201）。

3.根据权利要求2所述的气化炉全激冷装置，其特征在于：所述的上层腔体（103）套管轴线与上层激冷液管（105）轴线位于同一平面，中层腔体（202）套管带有4层中层激冷液管（201），每层有四个处于同一水平面朝向夹套式水垫管（101）轴心的中层激冷液管（201）。