CN105779013B - 一种用于加压温和气流床或流化床煤气化过程的冷渣系统 - Google Patents

一种用于加压温和气流床或流化床煤气化过程的冷渣系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于加压温和气流床或流化床煤气化过程的冷渣系统，与气化炉固体反应产物出口连接，所述的冷却系统包括冷却筒体，以及设置在冷却筒体上端与气化炉固体反应产物出口连接的固体反应产物进口管道，以及设置在冷却筒体下端的固体反应产物出口管道，以及与固体反应产物出口管道连接的锁斗；所述的冷却筒体内设置有逆流换热设备，以及设置在逆流换热设备周围的高压水松动器和高压水均匀分布室，以及设置在高压水均匀分布室上的高压水均匀分布器。本发明无转动部分密封良好，解决了煤气泄漏问题；采用直接换热的方式冷却固体反应产物，冷却效率高，设备占地面积小；该系统副产蒸汽，可以直接用作气化炉的气化剂，提高气化炉的热利用效率；该系统也适用于高灰煤固态排渣的加压温和气流床/流化床气化过程固体反应产物的冷却。

Description

一种用于加压温和气流床或流化床煤气化过程的冷渣系统
技术领域
本发明专利涉及一种固态排渣的加压温和气流床或流化床煤气化过程高温高压固体反应产物的冷却设备，尤其是高灰煤固态排渣的加压温和气流床或流化床气化过程固体反应产物的冷却系统。
背景技术
为充分利用我国的“三高煤”资源，加压固态排渣的加压温和气流床/流化床气化技术的开发与试验受到极大的重视。影响加压固态排渣的加压温和气流床/流化床气化工业化的难题之一就是固体反应产物在高温高压条件下的冷却。在常压条件下，工业装置的固态排渣的加压温和气流床/流化床冷却固体反应产物多采用螺旋冷渣机或空气逐级冷却，存在设备庞大，装置占地面积大，冷却效果差等问题。在加压条件下，若采用螺旋冷渣机冷却固体反应产物还存在转动部分密封困难、煤气容易泄露等问题，处理高灰煤时设备庞大更加明显。中国专利公开号CN103727544A，公开日2014年04月16日，发明创造的名称为水泥窑协同处理城市垃圾系统的固体反应产物冷却装置及工艺，该专利公布了一种常压条件下水泥窑协同处理城市垃圾系统的固体反应产物冷却装置及工艺，主要采用改进的螺旋冷却器冷却固体反应产物，不足之处在于在加压条件下冷却固体反应产物时仍然存在密封等问题。
中国专利公开号CN102757822A，公开日2012年10月31日，发明创造的名称一种固定式承压热固体反应产物冷却器，该专利公布了一种用于加压煤气化炉热渣的冷却方式，采用蛇管间接换热冷却固体反应产物，可以保证煤气的不泄露，不足之处在于高温高压下固体反应产物对管束的冲刷磨损严重，同时冷却效率较低，设备庞大，尤其在渣量较大的情况下。
因此，提供一种密封良好、冷却效率高的新型用于高灰煤加压温和流化床或气流床煤气化过程的冷渣系统，已经是一个值得研究的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种用于固态排渣的加压温和气流床或流化床煤气化过程高温高压固体反应产物的冷却系统，该系统无转动部分、密封良好、冷却效率高，尤其适用于高灰煤固态排渣的加压温和气流床/流化床气化过程固体反应产物的冷却。
本发明的目的是这样实现的：
一种用于加压温和气流床或流化床煤气化过程的冷渣系统，与气化炉固体反应产物出口连接，其特征在于：所述的冷渣系统包括冷却筒体10，以及设置在冷却筒体10上端与气化炉固体反应产物出口连接的固体反应产物进口管道6，以及设置在冷却筒体10下端的固体反应产物出口管道1，以及与固体反应产物出口管道1连接的锁斗；所述的冷却筒体10内设置有逆流换热设备，以及设置在逆流换热设备周围的高压水松动器4和高压水均匀分布室8，以及设置在高压水均匀分布室8上的高压水均匀分布器3；所述的冷却筒体10上设置有蒸气出口管道5；所述的高压水松动器4上设置有连接高压集水箱的第一高压水进口7；所述的高压水均匀分布室8上设置有连接高压集水箱的第二高压水进口2；
所述加压温和气流床是指气化温度在800-1200℃，压力小于1.0MPa，气固通过喷嘴喷入炉内并流下行的气流床，气化后的固体残余物固体反应产物从炉底排除；流化床指气化温度在900-1200℃，压力小于1.0MPa的流化床；
所述高压水均匀分布器3采用分布室和锥形分布板组合的形式，锥形分布板采用耐磨耐高温材质制作，分布板锥角在60-120度之间；
所述高压水均匀分布器3采用带孔的钢管膜形式，各根钢管管壁之间采用焊接或直接铸造浇铸，形成膜式结构；每根钢管单独设有第一高压进水口7，分别与高压集水箱相连；钢管上设置有喷水孔9，钢管两端密封；
所述高压水均匀分布器3的中心设有固体反应产物出口管道1，固体反应产物出口管道1与高压水均匀分布器3采用焊接或加工制造分布器时一体浇铸；
所述固体反应产物出口管道1的直径为固体反应产物进口管6直径的1.1-1.5倍；
所述高压水松动器4设置在在冷却筒体10的内部壁面，采用带孔的钢管组件，每根钢管单独设有进水口，分别与高压集水箱相连；所述带孔的钢管组件的设计压力大于高压水均匀分布器采用的钢管的设计压力；
所述带孔的钢管组件采用焊接或加工制造冷却设备筒体时一体浇铸的形式均匀分散固定在冷却筒体10的内表面；所述带孔的钢管组件的高压水出口均设置有单向阀；
所述的冷却筒体10的外表面附有保温材料层；筒体内的各个管道均为圆形钢管件；
所述蒸汽出口管道5的直径大于固体反应产物进口管道6的直径，蒸汽出口管道5上设有安全阀。
积极有益效果：（1）该系统无转动部分密封良好，解决了煤气泄漏问题；（2）采用直接换热的方式冷却固体反应产物，冷却效率高，设备占地面积小；（3）该系统副产蒸汽，可以直接用作气化炉的气化剂，提高气化炉的热利用效率；（4）该系统也适用于高灰煤固态排渣的加压温和气流床/流化床气化过程固体反应产物的冷却。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明的结构示意图一；
图3为图2中A-A截面的剖视结构示意图；
图4为本发明的结构示意图二；
图5为本发明的结构示意图三；
图中为：固体反应产物出口管道1、第二高压水进口2、高压水均匀分布器3、高压水松动器4、蒸气出口管道5、固体反应产物进口管道6、第一高压水进口7、高压水均匀分布室8、喷水孔9、冷却筒体10。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步的说明：
一种用于加压温和气流床或流化床煤气化过程的冷渣系统，与气化炉固体反应产物出口连接，所述的冷却系统包括冷却筒体10，以及设置在冷却筒体10上端与气化炉固体反应产物出口连接的固体反应产物进口管道6，以及设置在冷却筒体10下端的固体反应产物出口管道1，以及与固体反应产物出口管道1连接的锁斗；所述的冷却筒体10内设置有逆流换热设备，以及设置在逆流换热设备周围的高压水松动器4和高压水均匀分布室8，以及设置在高压水均匀分布室8上的高压水均匀分布器3；所述的冷却筒体10上设置有蒸气出口管道5；所述的高压水松动器4上设置有连接高压集水箱的第一高压水进口7；所述的高压水均匀分布室8上设置有连接高压集水箱的第二高压水进口2；
所述加压温和气流床是指气化温度在800-1200℃，压力小于1.0MPa，气固通过喷嘴喷入炉内并流下行的气流床，气化后的固体残余物固体反应产物从炉底排除；流化床指气化温度在900-1200℃，压力小于1.0MPa的流化床；
所述高压水均匀分布器3采用分布室和锥形分布板组合的形式，锥形分布板采用耐磨耐高温材质制作，分布板锥角在60-120度之间；
所述高压水均匀分布器3采用带孔的钢管膜形式，各根钢管管壁之间采用焊接或直接铸造浇铸，形成膜式结构；每根钢管单独设有第一高压进水口7，分别与高压集水箱相连；钢管上设置有喷水孔9，钢管两端密封；
所述高压水均匀分布器3的中心设有固体反应产物出口管道1，固体反应产物出口管道1与高压水均匀分布器3采用焊接或加工制造分布器时一体浇铸；
所述固体反应产物出口管道1的直径为固体反应产物进口管6直径的1.1-1.5倍；
所述高压水松动器4设置在在冷却筒体10的内部壁面，采用带孔的钢管组件，每根钢管单独设有进水口，分别与高压集水箱相连；所述带孔的钢管组件的设计压力大于高压水均匀分布器采用的钢管的设计压力；
所述带孔的钢管组件采用焊接或加工制造冷却设备筒体时一体浇铸的形式均匀分散固定在冷却筒体10的内表面；所述带孔的钢管组件的高压水出口均设置有单向阀；在高压水停止时阀门闭合，防止固体反应产物进入钢管；
所述的冷却筒体10的外表面附有保温材料层；筒体内的各个管道均为圆形钢管件；
所述蒸汽出口管道5的直径大于固体反应产物进口管道6的直径，蒸汽出口管道5上设有安全阀；保证在冷却系统产生的蒸汽不能完全经过固体反应产物进口进入气化炉时自动外排。所述蒸汽出口管道引出的蒸汽，可以经过除尘后经气化炉气体分布室进入气化炉作为气化剂。所述的冷却系统的冷却筒体的最大有效容积可以按照高温高压下水蒸气-固体反应产物系统的临界流化状态时气、固的停留时间进行计算。
如图1所示，高压水经过冷却筒体10底部的第二高压水进口2进入高压水分布室，进入高压水分布室8的高压水在通过设置在高压水分布室8上的高压水均匀分布器3进入冷却筒体10内，换热后变为蒸汽，一部分直接经过固体反应产物进口管道6进入气化炉内作为气化剂，剩余部分经过设备上部蒸汽出口5管道引出冷却筒体10。冷却筒体10中的高压水松动器4安装在冷却设备的内壁上，按照一定频次喷入高压水，防止固体反应产物粘结在冷却器器壁上或形成架桥，也可扰动逆流接触的水-渣，增强换热效果。高温高压固体反应产物在重力作用下自动从固体反应产物进口管道6上向下流动，经过高压水气化换热后从固体反应产物出口管道1排出；
实施例1
如图2、图3所示，高压水均匀分布器3采用锥形分布板，高压水松动器4采用带孔的钢管件，该冷却筒体10上部是锥形，连接固体反应产物进口管道6，主体是圆筒形，是渣水换热空间，内壁焊接有高压水松动器4，下部是半圆形，包含高压水分布室8和高压水均匀分布器3；锥形分布板采用耐磨耐高温材质制作，锥角为120度；高压水松动器4由数根带孔钢管组成，钢管两端密封，均匀垂直焊接在冷却筒体10内壁上；每根钢管设有单独的第一高压水进口7，用于松动的高压水由钢管上的喷水孔9喷出。
实施例2
如图4所示，只采用带孔的钢管件时冷渣系统，高压水均匀分布器3采用带孔的钢管膜结构，其他结构与图2中实施例结构一样；该钢管膜结构由数根带孔钢管组成，钢管两端密封，均匀排列成锥形，在均分分布的钢管之间采用焊接形式连接，形成类似水冷壁的膜结构；该钢管膜结构与图2实施例高压水松动器结构，每根钢管设有单独的第一高压水进口7，用于松动的高压水由钢管上的喷水孔9喷出。
实施例3
如图5所示，是只有高压水均匀分布器时冷渣系统高压水均匀分布器3采用锥形分布器形式，既能对高压水均匀分布，又能起到松动固体反应产物的作用，设备加工简单，操作方便。
本发明的积极有益效果在于：（1）该系统无转动部分密封良好，解决了煤气泄漏问题；（2）采用直接换热的方式冷却固体反应产物，冷却效率高，设备占地面积小；（3）该系统副产蒸汽，可以直接用作气化炉的气化剂，提高气化炉的热利用效率；（4）该系统也适用于高灰煤固态排渣的加压温和气流床/流化床气化过程固体反应产物的冷却。
以上实施案例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于加压温和气流床或流化床煤气化过程的冷渣系统，与气化炉固体反应产物出口连接，其特征在于：所述的冷渣系统包括冷却筒体（10），以及设置在冷却筒体（10）上端与气化炉固体反应产物出口连接的固体反应产物进口管道（6），以及设置在冷却筒体（10）下端的固体反应产物出口管道（1），以及与固体反应产物出口管道（1）连接的锁斗；所述的冷却筒体（10）内设置有逆流换热设备，以及设置在逆流换热设备周围的高压水松动器（4）和高压水均匀分布室（8），以及设置在高压水均匀分布室（8）上的高压水均匀分布器（3）；所述的冷却筒体（10）上设置有蒸气出口管道（5）；所述的高压水松动器（4）上设置有连接高压集水箱的第一高压水进口（7）；所述的高压水均匀分布室（8）上设置有连接高压集水箱的第二高压水进口（2）。
2.根据权利要求1所述的一种用于加压温和气流床或流化床煤气化过程的冷渣系统，其特征在于：所述加压温和气流床是指气化温度在800-1200℃，压力小于1.0MPa，气固通过喷嘴喷入炉内并流下行的气流床，气化后的固体残余物固体反应产物从炉底排除；流化床指气化温度在900-1200℃，压力小于1.0MPa的流化床。
3.根据权利要求1所述的一种用于加压温和气流床或流化床煤气化过程的冷渣系统，其特征在于：所述高压水均匀分布器（3）采用分布室和锥形分布板组合的形式，锥形分布板采用耐磨耐高温材质制作，分布板锥角在60-120度之间。
4.根据权利要求1所述的一种用于加压温和气流床或流化床煤气化过程的冷渣系统，其特征在于：所述高压水均匀分布器（3）采用带孔的钢管膜形式，各根钢管管壁之间采用焊接或直接铸造浇铸，形成膜式结构，每根钢管单独设有第一高压进水口（7），分别与高压集水箱相连；钢管上设置有喷水孔（9），钢管两端密封。
5.根据权利要求1所述的一种用于加压温和气流床或流化床煤气化过程的冷渣系统，其特征在于：所述高压水均匀分布器（3）的中心设有固体反应产物出口管道（1），固体反应产物出口管道（1）与高压水均匀分布器（3）采用焊接或加工制造分布器时一体浇铸。
6.根据权利要求1所述的一种用于加压温和气流床或流化床煤气化过程的冷渣系统，其特征在于：所述固体反应产物出口管道（1）的直径为固体反应产物进口管道（6）直径的1.1-1.5倍。
7.根据权利要求1所述的一种用于加压温和气流床或流化床煤气化过程的冷渣系统，其特征在于：所述高压水松动器（4）设置在在冷却筒体（10）的内部壁面，采用带孔的钢管组件，每根钢管单独设有进水口，分别与高压集水箱相连；所述带孔的钢管组件的设计压力大于高压水均匀分布器采用的钢管的设计压力。
8.根据权利要求7所述的一种用于加压温和气流床或流化床煤气化过程的冷渣系统，其特征在于：所述带孔的钢管组件采用焊接或加工制造冷却设备筒体时一体浇铸的形式均匀分散固定在冷却筒体（10）的内表面；所述带孔的钢管组件的高压水出口均设置有单向阀。
9.根据权利要求1所述的一种用于加压温和气流床或流化床煤气化过程的冷渣系统，其特征在于：所述的冷却筒体（10）的外表面附有保温材料层；筒体内的各个管道均为圆形钢管件。
10.根据权利要求1所述的一种用于加压温和气流床或流化床煤气化过程的冷渣系统，其特征在于：所述的蒸气出口管道（5）的直径大于固体反应产物进口管道（6）的直径，蒸气出口管道（5）上设有安全阀。
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