CN1070260A - 把热处理或烟道气引至气体冷却器的方法和装置 - Google Patents

Abstract

把热处理气体经由气体入口管14引入气体冷 却器12的方法和装置。通过间接地冷却壁面60而 来除去包含在热气中的颗粒在壁面上形成的存积物 62。入口管包括由如弹性的双壳结构或螺旋盘管72 的圆筒20。冷却介质流过圆筒间的空间25或流过 管72来冷却入口管壁。

Description

本发明涉及一种把热处理或烟道气通过一个入口管引入到气体冷却的方法和装置。本发明的这种方法和装置特别适合于把热气体作为一种流化床用气体输入到提供流化床的气体冷却器中。

通常热处理气体含有游塞性成份，如细灰和熔融的或蒸发的成份，当这些成份冷却和冷凝时会具有粘性，并因此相互粘合和粘贴到与气体接触的表面上。由此，这些游塞性成份可能很快积聚并有害地存积在与处理气体接触的墙壁上。通常，这种积存似乎最容易积聚在热和冷表面的交界处。例如，余热锅炉的气入口一般来说是这种存积物聚集的地方。因此，入口易被堵塞除非随时清扫。然而在高温的情况下这种清扫可能是困难的。

进一步说，因为积聚在热表面的存积物是很硬和很结实，要把存积在热气入口孔的存积物剥离是很困难的。在大多数情况下，入口管是衬有耐火的或陶瓷材料衬套的，因此，具有稍微不平甚至可能有孔的表面，这种情况会有利于粘性物存积在表面上。耐火衬套的清扫可能会损坏耐火衬套。

人们试图防止存积物的形成，例如，通过吹如一种可再循环的、冷却的和纯净的处理气体进入入口。这种方式防止了大多数的组份，粘性成份粘接到入口附近的壁面上。可是，为了保持入口干净，必须吹入大量的循环气体。这样就加大了进口气体冷却器的整个气体量、并因此要求扩大气体冷却器的尺寸和相应的气体冷却装置，另一方面，会增加费用。进一步说，在热回收装置以前冷热气体的混合降低了从气体中回收热量的效率。

本发明的一个目的是提供一种改进的把热处理气体引入到与上述描述的相比较的气体冷却器的方法和装置。

一个目的特别是要提供一种能把聚集在热气入口内的存积物快速除去的方法和装置。

另一个目的是提供一种使聚集在入口管内的存积物的特性允许这种存积物能快速地从管壁上剥落。

把热处理气或烟道气体引入到冷却室的本发明的方法的特征是入口管壁间接地用冷却媒介冷却，即使与气体接触侧表面相对的壁面与冷却媒介接触，因此，在入口管与气体接触的壁面上的存积物脆化并能快速地除去。

为了从入口管壁上剥落存积物，这些壁将承受一个聚加机械力，这个力引起壁暂短的变形或振动，因此弄松了聚集在壁面上的存积物。

本发明的把热处理气或烟道气体引入气体冷却器的装置的特征是气体冷却器的入口管是被冷却的，弹性结构，其入口管壁的冷却表面是由金属制成。

入口管最好带有一种使入口管壁能承受一个聚加机械力的装置，该力引起壁暂时变形和/或振动。

本发明特别适用于在一个带流化床的冷却室内冷却热处理气体和同时把热处理气体作为流化气体的设备中。在这种情况下，入口管设置在冷却室底部，而热气由设置在冷却室底部的入口被引入流化床。在带有循环流化床的气体冷却器内能达到最佳冷却效果，在循环流化床中，把热气引入到混合室并和再循环的，冷却的颗粒混合，因此气体得到快速冷却。

如果入口管太短，颗粒从冷却室的流化床向下流动到入口管会产生有害的结果。在入口管内，在入口管和冷却室之间，当沿着冷却室壁向下流动的颗粒与热气相遇时，会引起一定的湍流。颗粒从而可以向下流入到入口管。然而，从入口管，颗粒被热气带回到设有一个最短长度的入口管的冷却室内。入口管的长度与入口管直径之比L/D必须至少是0.5，更好的是1到2。例如，一台气流流量为1000-200，000Nm³/n的设备，装有大约5-30m高的带流化床的气体冷却反应器和一个大约70cm到6m直径的混合室，其入口管的直径大约16cm到2m而高度为15cm到2m。

入口管较好的是用这样的材料来制作，这种材料为管道结构提供一定的柔性或弹性。管道结构自身也是柔性的。

根据本发明最好的实施例，入口管由两个金属园筒组成，两个园筒的一个套住另一个并且一起形成一个园柱形两层壳。在两个园筒之间设置了一个环形缝，冷却媒介流过该环形缝。两筒之间的该缝可以是不分隔的也可以是分隔或多个分离部分。两园筒间的空隙，例如，可用垂直的从一个园筒伸到另一个的肋来分隔。因此，根据肋的数量，在园筒间为冷却媒介形成2个或更多的分离的垂直部分。冷却媒介对应于气流轴向地向下或向上地引导。

关于其结构和材料，由金属园筒组成的入口管是弹性的。一次在管外表面的突然锤击会引起管壁变形，使得聚集在管内壁的存积物剥落。当其是冷却的管时，在其壁上的存积物是脆性的并能快速剥落的。存积物粘到光滑金属表面上与粘到如耐火衬层表面不会一样牢固。硬质，耐火衬层或陶瓷管不能用锤击来清洁，因为材料本身有抗敲的能力，也因为刚性结构不会产生使存积物松散的变形。敲击可能也会引起刚性入口管其另一端变松。

弹性的冷却的入口管结构，根据本发明的第二个实施例，可以使用一根管子，该管子被弯曲成螺旋形或蜗杆形，冷却媒介流过其内。

弯曲或螺旋形的各层管并不是固定地相互结合的，而是允许至少各层相互作一定的移动。借助于，如敲打一层或几层管，来除去入口管内表面的存积物。随后，被敲击的这一层将相对于相邻的几层管移动，因此，入口管的内表面就变形。由此结果，粘结到管壁上存积物就变松了。锤击同时引起管的振动，振动沿管的纵向分别传递。振动也使存积物变松。

水、蒸汽，空气或某些其它适合的气体或液体都可用来作为冷却入口管的冷却剂。在那种情况下，净化的和冷却的处理气也可以使用，因此，就其本身而言，它并不增加气体负荷。然而，更可取的冷却剂是水，因为入口管的冷却可与实际的冷却室的水/蒸汽联通。冷却介质可以是压缩的气体或蒸汽，在这种情况下，良的热传递能力更好，在那种情况下入口管更好的是螺旋形盘管，其内的压阻更高。

本发明的冷却的入口管有，例如，下列的优点：

在其内冷却而使聚集在管壁上存积物脆化，因此，它们可通过管的振动或变形来快速除去;

金属管具有因机械冲击而振动和变形的能力;

金属入口管是坚实的和能够承受为清洁而所需的聚加机械力，而过多的颗粒不会使与如耐火衬层壁那样使其壁变松;

存积物不会比粘到耐火衬层或陶瓷表面更容易地粘到光滑的金属表面;

金属轻且容易联到冷却室，以及自身容易处理;

可从冷却管回收热量。

本发明适合于大量的处理。从冶金过程中流出的气体温度在回收热量以前通常是700到1800℃，也就是说，在冷却以前，通常气体要被冷却到350到1000℃，甚至于冷却到100℃。冶金炉的辐射室产生大约550-1200℃的气体，这些气体也被冷却到大约350-1000℃。烧石灰和水泥窑产生大约800-1000℃的气体，这些气体被冷却到300-500℃。废物焚化炉的烟气温度相对低些，它可能低于300-700℃。它们可能还含有大多数不同的游塞物，这些游塞物不把它们冷却到大约200-250℃的温度就会造成麻烦。某些冶金处理过程也会产生相对低温的但它们仍然是有游塞性的。这样一种可能含有，例如，在低温下熔化的Pb或Zn，这种气体必须被冷却到相对低的温度直到能避免形成存积物。

入口管冷却介质的温度必须总是明显地低于包含在来自处理过程的热气体中的熔化的或蒸发成份的易熔温度。为了快速地冷却与避免接触的游塞性成份，这是不可避免的。例如，若使用20-50℃的水作为冷却剂，水的温度可以升到大约100℃。冷却介质的入口温度越低，在气体管道上的存积物的孔越多。冷却介质的温度通常在入口管内要升高大约20-100℃。然而，经常是温度的升高不越过大约20-30℃。用蒸汽对气体管道内的存积物长时间冷却，蒸汽温度会越过200℃，并且随后，管内的存积物变得比使用更冷的冷却介质时更坚硬。气体的温度在入口管内不会变化很大，通常不超过大约0.5-25℃。

在冷却室内，通过使在其内冷颗粒与气混合的循环流化床来冷却有效，因此，立即降低了气体温度至低于气体中含有的熔化的和蒸发的成份的易熔温度。因此存积物不能聚集在冷却室的壁面上。

本发明将借助于下面的一个实施例并参考附图作进一步详细的描述，其中：

图1表示了本发明的入口管布置;

图2是图1的沿A-A线的截面图;

图3是本发明的第二个入口管布置的沿A-A线的截面图;

图4表示了本发明第二个入口管布置，和

图5是图4中沿线B-B的截面图。

图1和图2表示了设置在处理炉10和冷却室12间的冷却的入口管14。入口管与处理炉的炉顶18上的孔16相联通。

入口管为弹性双层壳体结构的园筒20，该园筒20由金属筒22和24以一个放在另一个内的方式构成。园筒可由普通的3-7mm厚的钢板制作。如冷却介质是压缩的，园筒必须用厚的板来做。环形缝25，冷却介质从其内流过，形成在园筒之间。冷却介质经管40引入环形缝25并经管50排出。两园筒间的间隙是，若用水作冷却介质如大约5-25mm，较好是10-15mm宽。气体冷却介质要求间隙宽一些，在这种情况下，间隙的宽度可为50mm。在环形空间较好的是设置流动控制装置，图中未示。

图2是入口管14沿线A-A的横截面图。本例中，环形缝仅为一条，不分隔的适合液体。该空间较好的是设置流动控制设备。

如图1所示，环形空间25用垫圈54和56靠着炉顶和冷却室底58密封。

用敲击设备64来使很可能形成在入口管的壁面60上的存积物62除去。敲击设备包括一个锤68，装在臂66的一端。锤的敲击使入口管壁变形和/或振动。

另一方面，如图3所示，冷却介质的空间可分成几个分隔的部分。入口管双壳体结构20的内侧为如上面描述的附图那样的园筒22，而壳体的外侧是分离的垂直板26组成，其边缘向园筒22弯曲以便在园筒22和板26之间形成水密封的分隔空间27。每个分离空间有自己的一个入口管28和一个出口管（未示）。

图4和图5表示了安置在炉子10和冷却室12之间的入口管14，入口管的壁70由弯曲成螺旋状的蜗杆状的管72组成，管螺旋部分地被园柱形压密套74围着。管72的外径一般为25-100mm，较好的是38-52mm，从其上端部经导入管76把冷却介质供入到管内。并从其下端部经导入管78排出。

管72是这样弯曲的，使其形成一个柔性管壁80，一根设置在另一根上的管不是刚性联结的，如焊接。管的任一部分相对于相邻的管是可动的。从而，在管之间，在管螺旋最低处和炉顶之间，在管螺旋最高处与冷却室底部之间形成了可漏气的小缝82、84和86。通过把管壁包围在压密或壳74内而防止了气体漏出。在套和管结构之间形成有一气体隙87，经导管88把中间或裂缝气体或挤压气体导入此空间中，挤压气体的压力高于热处理气体的压力，从而防止了热处理气的泄漏。例如，净化和冷却的，再循环的如20-200℃的处理气体或某些其它惰性气体或空气可以作为裂缝气体。在选择裂缝气体时，建议应注意热气体的成份。如果为最终燃烧，也可以使用含氧的裂缝气，在任何情况下也不会引起任何麻烦。在大多数情况下，某些惰性气体是最合适的选择。裂缝气体的量很小，因此相对于总的气体量来说是并不重要的。

裂缝气体使管层之间的缝保持清洁，并且可以，对大容积量，在入口管内表面形成一个冷气体罩，防止了小滴流向壁。裂缝气体在管的内表面形成了一个边界层。

如果希望得到更结实的结构，可以用棒部分地使其相互连接，而不把它们紧紧地联结在一起形成一个完全刚性的结构。棒可以，如焊接在管怕最下端和最上端，因此，该管螺旋结构在垂直方向将有一定的限制。

管螺旋壁也可由特殊管组成，其外表面的横截面不是园的而接近方法。因此，当弯曲成螺旋形时，它在管层间提供了一个更大的密封面，随之，具有了比园管更加紧密的联结结构。

图4和图5中的结构中也可以使用锤击使管壁产生一个突然的变形。在敲击点，在外套74和管壁80间设置了一短棒90，该短棒90用以将外套上的敲击以相应的程度传到管层上。击锤可安排成相互相对或在管的几个部位。敲击的结果导致管的弹性变形。这样很有效地使管壁上的存积物变松，向管的两个方向传递的振动也起到了弄松存积物的作用。

敲击锤可设在气体隙87内，因此锤击直接撞在螺旋管形成的壁上。

通过间歇和以脉冲方式改变管内冷却介质的压力也有效地进行清洁工作，管螺旋趋向于变直和振动，从而从管上弄松了存积物。

在某些情况下，也可能通过热膨胀来使入口管变形，因此冷却介质的流量暂时地下降，管子允许加热，之后，使冷却介质的流速达到一般的水平而管子被快速地冷却。

Claims (16)

1、在入口管把热处理的或烟道气体引入气体冷却器的方法，其特征在于入口管壁间接地受冷却介质的冷却，冷却介质与气体接触侧相对的壁面接触，因此，在入口管气体接触侧的壁面上形成的存积物变脆并成为能快速剥落。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于入口管壁承受一个聚加机械力，这个力壁产生短暂的变形和/或振动，从而使壁面上形成的存积物剥落。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于气体冷却器设置有冷却颗粒的流化床并且热处理的或烟道气体作为流化用气体经一个安置在气体冷却器底部的入口而被引入气体冷却器。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于气体冷却器带有循环流化床。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于冷却介质以夹套流的形式沿入口管壁的外表面输送。

6、根据权利要求1所述方法，其特征在于入口管的壁面用冷却介质冷却，冷却介质经成为入口管的螺旋弯曲管被引导。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于以脉冲的方式改变螺旋弯管内冷却介质的压力从而从入口管壁上除去存积物。

8、根据权利要求6所述方法，其特征在于以脉冲的方式改变螺旋弯管内冷却介质的温度来从入口管壁上除去存积物。

9、把热处理的和烟道气体引入到气体冷却器的装置，包括一个将气体引入气体冷却器的入口管，其特征在于气体冷却器的入口管是一种被冷却的，弹性结构，其中入口管壁是由金属制作的冷却壁而组成。

10、根据权利要求9的装置，其特征在于入口管带有使入口管壁承受到一个聚加机械力的装置，机械力起使壁短暂变形和/或振动的作用。

11、根据权利要求9的装置，其特征在于气体冷却器包括一个流化床反应器，入口管作为将流化用气体引入到反应器的气体入口管。

12、根据权利要求11所述的装置，其特征在于气体冷却器包括一循环流化床反应器。

13、根据权利要求9所述的装置，其特征在于入口管由两园筒形金属相互套叠的方式形成的，两筒之间为冷却介质形成了环形缝。

14、根据权利要求13所述的装置，其特征在于入口管由一金属筒组成，其周围固定有气密的立式放置的金属板为冷却介质形成了分隔式的分离空间。

15、根据权利要求9所述的装置，其特征在于入口管壁由螺旋金属盘管组成，它们基本上确定了园形的入口管，允许由入口管内的冷却介质冷却入口管。

16、根据权利要求15所述的装置，其特征在于由金属管确定的园柱形管用一园柱形外套围住，外套形成了围着入口管裂缝气体可流入的空间。

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