CN109504470A - 一种具有对含尘合成气洗涤功能的激冷组件 - Google Patents
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Abstract
一种具有对含尘合成气洗涤功能的激冷组件，激冷环隔板置于旋流腔内，其上端和旋流腔顶部盖板之间留有通道，而激冷环隔板下端面和外部水膜发生口隔板上端面连接，该外部水膜发生口隔板下端面和下降管连接；所述外部水膜发生口隔板为环壳体结构，外壁中央均布凹槽，外壁上下端的壁面和该凹槽的槽底为同一平面；外层水膜保护筒的上端和旋流腔底板连接，下端为自由端，而其内壁和外部水膜发生口隔板上凹槽的槽壁顶面接触；旋流腔隔板安装在入口管和旋流腔筒壁的贯通处，将流经的流体分成两部分。本发明将流动的流体在下降管内外壁上形成水膜，给液态煤渣和高温合成气换热及炉体底部向上运动的含尘合成气洗涤，以进一步降低合成气中的尘含量。
Description
技术领域
本发明涉及煤制气相关的煤化工领域，具体涉及一种具有对含尘合成气洗涤功能的激冷组件。
背景技术
煤炭气化后再利用，可有效提高煤炭的利用效率，并且能减少污染物的排放量。该技术是高效、洁净利用煤炭的主要途径之一，是诸如煤基化学品、IGCC发电、液体燃料、制氢等新型洁净煤技术的核心技术。因此，该技术也成为我国煤化工发展的重要方向。
煤的气化过程是以煤或煤焦为原料，以氧气、水蒸气等作为气化剂，在一定温度和压力条件下通过化学反应将固体煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的复杂的多相物理化学过程。其中，气化炉是为以上反应发生提供合适场所的关键设备。
激冷组件的主要作用是使加压激冷水与反应室燃烧后产生的高温合成气和液态熔渣直接接触，将高温合成气冷却至接近饱和的温度，熔渣冷却至玻璃状的渣粒。从而保证气化炉承压部件免受化学和热力学的冲击。
激冷组件一般设置在近渣/气口以下的部位，可使下降管内壁形成一层保护水膜的结构，因为下降管内水膜偏流或水膜厚度不够可能导致激冷环布水量大幅减小、下降管内壁挂渣、堵塞、自身发生热应力腐蚀开裂等情况，进而影响气化炉的稳定操作和安全运行。
发明内容
本发明提供一种具有对含尘合成气洗涤功能的激冷组件，在下降管内外表面各形成一层均匀的水膜，以提高激冷水与高温合成气和液态熔渣换热的效率，且预防现有下降管仅内壁具有一层水膜而易发生局部热变形的问题，并兼具有对带尘合成气洗涤的功能。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种具有对含尘合成气洗涤功能的激冷组件，包括由旋流腔筒壁、及其上部安装的旋流腔顶部盖板、及其下部安装的旋流腔底板、置于旋流腔筒壁内侧的激冷环组成的旋流腔，若干入口管和旋流腔筒壁贯通，激冷环隔板置于旋流腔内，其上端和旋流腔顶部盖板之间留有通道，而激冷环隔板下端面和外部水膜发生口隔板上端面连接，该外部水膜发生口隔板下端面和下降管连接；所述外部水膜发生口隔板为环壳体结构，外壁中央均布凹槽，外壁上下端的壁面和该凹槽的槽底为同一平面；外层水膜保护筒的上端和旋流腔底板连接，下端为自由端，而其内壁和外部水膜发生口隔板上凹槽的槽壁顶面接触；旋流腔隔板安装在入口管和旋流腔筒壁的贯通处，将流经的流体分成两部分；一部分从激冷环隔板上端和旋流腔顶部盖板之间的通道流向下降管，另一部分流入外部水膜发生口隔板的凹槽冷却下降管外部。
所述外层水膜保护筒下方的下降管外壁上安装水膜均布隔板，该水膜均布隔板由若干等高、等直径、等螺距的螺旋板均布组成；而水膜均布隔板下方的下降管外壁上安装水膜扩散板，该水膜扩散板的形状为锥形段，锥段底部向上方一侧均布若干凹槽。
所述激冷环隔板为环壳体结构，该环壳体结构的内壁上部为厚壁结构且呈弧状突出结构，内壁下部为薄壁结构，所述弧状突出结构的末端开有凹槽，该凹槽的底面和薄壁结构的内壁为同一平面；所述激冷环的底部和所述弧状突出结构末端的凹槽的槽壁底端顶面连接使得旋流腔通过该凹槽和下降管联通。
所述激冷环隔板 的内部弧状凸起结构和激冷环 内壁形成的通路往出口方向减缩。
本发明利用流体旋流流动，遇到隔板上凹凸的导流槽后在下降管内外壁各均匀的形成一层水膜，用于给气化炉反应室产生的液态煤渣和高温合成气进行换热；且下降管外层水膜在完成换热后通过水膜均布隔板和水膜扩散板形成多股水流向炉体底部淋洒，与向上运动的含尘合成气接触并对其洗涤，从而进一步降低合成气中的尘含量。本发明结构简单、无转动部件、性能可靠、设备紧凑、处理量大、安全可靠，特别适合气化炉液态渣和高温合成气激冷使用。
附图说明
图1为本发明的剖面图；
图2为本发明的立体图；
图3为图1中的I部放大图；
图4为本发明激冷环隔板立体结构示意图；
图5为本发明激冷环隔板剖视结构示意图；
图6为本发明外部水膜发生口隔板立体结构示意图；
图7为本发明外部水膜发生口隔板剖视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
参见图1、2、3，一种具有对含尘合成气洗涤功能的激冷组件，包括由旋流腔筒壁2、旋流腔顶部盖板3、激冷环隔板4(参见图4、5)、激冷环5、旋流腔隔板6、旋流腔底板7、外部水膜发生口隔板8(参见图6、7)。各组件的尺寸需根据旋流腔的容积(激冷水所需量)确定。具体连接结构如下：
一种具有对含尘合成气洗涤功能的激冷组件，包括由旋流腔筒壁2、及其上部安装的旋流腔顶部盖板3、及其下部安装的旋流腔底板7 、置于旋流腔筒壁2内侧的激冷环5组成的旋流腔13，若干入口管1和旋流腔筒壁2贯通，激冷环隔板4置于旋流腔内，其上端和旋流腔顶部盖板3之间留有通道，该通道的间距需根据下降管9内壁表面形成均匀水膜的量来确定。而激冷环隔板4下端面和外部水膜发生口隔板8上端面连接，该外部水膜发生口隔板8下端面和下降管连接；所述外部水膜发生口隔板8为环壳体结构，内壁直径与拟连接的下降管9内直径相等，外壁中央均布若干用于均匀分布流体的凹槽，凹槽的尺寸及数量需根据流体的流量及流体的洁净程度确定，外壁上下端的壁面和该凹槽的槽底为同一平面且与拟连接的下降管9外直径相等；外层水膜保护筒12的上端和旋流腔底板7连接，可采用焊接或螺栓方式连接。下端为自由端，外层水膜保护筒12长度需根据下降管9外部水膜所需高度确定。外层水膜保护筒12的内直径需与外部水膜发生口隔板8的外直径一致。而其内壁和外部水膜发生口隔板8上凹槽的槽壁顶面接触；旋流腔隔板6安装在入口管1和旋流腔筒壁2的贯通处，将流经的流体分成两部分；一部分从激冷环隔板4上端和旋流腔顶部盖板3之间的通道流向下降管9，另一部分流入外部水膜发生口隔板8的凹槽冷却下降管9外部。
所述外层水膜保护筒12下方的下降管9外壁上安装水膜均布隔板10，该水膜均布隔板10由若干等高、等直径、等螺距的螺旋板均布组成；而水膜均布隔板10下方的下降管外壁上安装水膜扩散板11，该水膜扩散板11的形状为锥形段，锥形段底部向上方一侧均布若干凹槽。锥形段及凹槽的尺寸由下降管9外部水膜的流量确定。
所述激冷环隔板4为环壳体结构，该环壳体结构的内壁上部为厚壁结构且呈弧状突出结构，内壁下部为薄壁结构，所述弧状突出结构的末端开有用于均匀分布流体的凹槽，凹槽的尺寸及数量需根据流体的流量及流体的洁净程度确定，该凹槽的底面和薄壁结构的内壁为同一平面且与外部水膜发生口隔板8内直径相等；所述激冷环5的底部和所述弧状突出结构末端的凹槽的槽壁底端顶面焊接使得旋流腔通过该凹槽和下降管9联通。若有需要，可在激冷环隔板4与旋流腔顶部盖板3增加支撑条(板)用以加强激冷环隔板4的结构稳定性。
所述激冷环隔板4的内部弧状凸起结构和激冷环6内壁形成的通路往出口方向减缩，利于流体快速排出形成水膜。
所述入口管1与旋流腔筒壁2的内壁呈相切结构，从而使得流体(激冷水)顺利进入旋流腔内，并沿着旋流腔筒壁(2)的内壁形成旋转流动状态。入口管的尺寸及数量需根据旋流腔的容积(激冷水所需量)确定。
所述旋流腔底板7与旋流腔筒壁2间形成的角度应在0°~180°之间，视流体(激冷水)的洁净程度确定，如流体(激冷水)洁净程度较差(含杂质较多)时，次角度范围为90°~180°，其角度范围还需要根据下降管(9)外部形成的水膜的流量综合确定。
本发明的工作原理：
参见图1，流体(激冷水)通过入口管1进入旋流腔13，使激冷水在腔内旋转流动，激冷水在旋流腔内被旋流腔隔板6分为两部分。
其中一部分流体(激冷水)旋转流经激冷环隔板4与旋流腔顶部盖板3的间隙进入激冷环5与激冷环隔板4和外部水膜发生口隔板8组成的环形腔，在此环形腔内被加速并均匀的分布在激冷环隔板4底部的凹槽通道内，激冷水继续向下流动，在下降管9内表面形成一层均匀的水膜。
另一部分流体(激冷水)旋转流经旋流腔底板7和外部水膜发生口隔板8之间的凹槽通道向下流动，在下降管9外表面形成一层均匀的水膜。此水膜在下降管9和外层水膜保护筒12间流动，从而达到了提高激冷水与高温合成气和液态熔渣的换热效率且预防下降管局部过热变形目的。外层水膜保护筒12的作用是为了防止下降管9外部其他条件对水膜均匀性的影响。水膜流出外层水膜保护筒12的范围后进入水膜均布隔板10中被均匀的分为若干股水流并旋转进入水膜扩散板11，旋转的水流被水膜扩散板11末端的凹槽均匀的分为多股水流(线)后淋洒至气化炉底部，在此过程中淋洒的水流与气化炉底部向上运动的带尘合成气接触，从而达到对合成气中的细尘进行洗涤的目的。
Claims (6)
1.一种具有对含尘合成气洗涤功能的激冷组件，包括由旋流腔筒壁(2)、及其上部安装的旋流腔顶部盖板(3)、及其下部安装的旋流腔底板(7) 、置于旋流腔筒壁(2)内侧的激冷环(5)组成的旋流腔，若干入口管(1)和旋流腔筒壁(2)贯通，其特征在于：激冷环隔板(4)置于旋流腔内，其上端和旋流腔顶部盖板(3)之间留有通道，而激冷环隔板(4)下端面和外部水膜发生口隔板(8)上端面连接，该外部水膜发生口隔板(8)下端面和下降管连接；所述外部水膜发生口隔板(8)为环壳体结构，外壁中央均布凹槽，外壁上下端的壁面和该凹槽的槽底为同一平面；外层水膜保护筒(12)的上端和旋流腔底板(7)连接，下端为自由端，而其内壁和外部水膜发生口隔板(8)上凹槽的槽壁顶面接触；旋流腔隔板(6)安装在入口管(1)和旋流腔筒壁(2的)贯通处，将流经的流体分成两部分；一部分从激冷环隔板(4)上端和旋流腔顶部盖板(3)之间的通道流向下降管（9），另一部分流入外部水膜发生口隔板(8)的凹槽冷却下降管（9）外部。
2.根据权利要求1所述的一种具有对含尘合成气洗涤功能的激冷组件，其特征在于：所述外层水膜保护筒(12)下方的下降管（9）外壁上安装水膜均布隔板(10)，该水膜均布隔板(10)由若干等高、等直径、等螺距的螺旋板均布组成；而水膜均布隔板(10)下方的下降管外壁上安装水膜扩散板(11)，该水膜扩散板(11)的形状为锥形段，锥段底部向上方一侧均布若干凹槽。
3.根据权利要求1所述的一种具有对含尘合成气洗涤功能的激冷组件，其特征在于：所述激冷环隔板(4)为环壳体结构，该环壳体结构的内壁上部为厚壁结构且呈弧状突出结构，内壁下部为薄壁结构，所述弧状突出结构的末端开有凹槽，该凹槽的底面和薄壁结构的内壁为同一平面；所述激冷环(5)的底部和所述弧状突出结构末端的凹槽的槽壁底端顶面连接使得旋流腔通过该凹槽和下降管（9）联通。
4.根据权利要求3所述的一种具有对含尘合成气洗涤功能的激冷组件，其特征在于：所述激冷环隔板(4)的内部弧状凸起结构和激冷环(6)内壁形成的通路往出口方向减缩。
5.根据权利要求1所述的一种具有对含尘合成气洗涤功能的激冷组件，其特征在于：所述入口管(1)与旋流腔筒壁(2)的内壁呈相切结构。
6.根据权利要求1所述的一种具有对含尘合成气洗涤功能的激冷组件，其特征在于：所述旋流腔底板(7)与旋流腔筒壁(2)间形成的角度在0°~180°之间。
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