CN208472001U - 一种用于高温气体管道内表面实现冷却剂膜的装置及应用该装置的系统 - Google Patents

Abstract

实用新型涉及了一种用于高温气体管道内表面实现冷却剂膜的装置及应用该装置的系统。本实用新型对高温气体管道施加冷却剂膜提出了一种在经济性、可维护性和空气动力学原理方面的改进方案，并且在一个环形通道内壁上布置一个环形缝隙或一个有一个同心布置的环形屏障并且与内表面保持一小段距离，其中环形屏障的壁厚在其上缘外侧的区域上得到增强，在加强的上缘与环形间隙上方的环形通道的整个周边上的内表面无间隙地连接，并且环形屏障与分散布置的间隔件以及环形间隙下的环形通道的内表面相连，使得在环形屏障和环形通道的内表面之间形成用于冷却剂向下出口的狭缝。

Description

一种用于高温气体管道内表面实现冷却剂膜的装置及应用该 装置的系统

技术领域

本实用新型设计一种用于高温气体管道内表面实现冷却剂膜的装置。本实用新型还涉及一个安装该设备的带有气流床气化炉和激冷设备的气化系统。

背景技术

在化学工艺技术中，激冷工艺用于快速冷却反应混合物，以进一步抑制不希望产生的副产物。

激冷装置的这一种应用是对含碳材料气化生成的合成气即一氧化碳和氢的混合物进行快速冷却，这种混合物可作为制备多种化学最终产物的中间物。

为反应生成合成气，需要在高温(1200-1900℃)和一定压力下 (4-8MPa)进行。若缓慢的冷却会产生不期望的副反应，从而降低所需合成气的产量。

在工业生产中，合成气的生产是以经粉碎的含碳燃料为原料，尤其是煤，添加氧气和水蒸气作为调整气，在混合烧嘴外的火焰区部分氧化。这个过程称为气化。气化炉可被设计为气流床气化炉，固定床气化炉或者渣浴气化炉。

这个过程称为气化。气化炉可被设计为气流床气化炉，固定床气化炉或者渣浴气化炉。

在气流床气化炉中，气化烧嘴布置在反应炉的顶部区域，通过在火焰区域的燃烧生成部分氧化的一氧化碳和氢气。

反应生成物会在离开火焰区域进入下游激冷装置时产生进一步反应，此粗合成气中的非反应物如熔渣和灰分颗粒必须与合成气分离，以获得化学最终产物。

为了快速冷却，通常将带有熔融反应残余物的热气通入激冷装置与冷却剂直接接触，冷却剂通常为水。将水雾化通入热气中或将热气通入水浴是特别有效的方式。

原则上冷却剂可采用任意种类，出于低成本和高蒸发焓考虑主要使用水。

对于通过煤的部分氧化生产合成气，水激冷流程具有额外的优点，即可以在反应物冷却发生氧化反应前与之进行反应，提高氢气产量。

出于成本考虑，采用净化循环水作为激冷水。系统中含有不同的固体残留量的水经过处理汇集利用，被称为“灰水”或“工艺水”。

激冷水与固体渣接触，使气体和灰渣冷却，同时使固体与气体分离。

激冷装置中大部分的灰渣都通过气体洗涤的机械方式在反应气体冷却并形成固态渣后进行分离。

气流床气化炉通常设计为反应物在带有激冷装置的下游单元中快速冷却，带有固体的反应器从反应室直接引入激冷装置。

防止与反应气流接触的激冷装置内部表面灰渣沉积是设备工程的难题。

激冷装置由多种有效设计，主要基于两类：自由空间激冷装置和下降管激冷装置。

自由空间激冷装置的特征在于几乎免安装，仅具有多个喷嘴装置将激冷水雾化进入激冷室。

下降管激冷装置的特征在于一个垂直的下降管，合成气自反应室通过该管引入一个水浴进行洗涤。

在下降管内借助喷水以及在水浴中上升的过程中，高温气体温度下降。

无论激冷设备是何种类型，为了保护其与高温气体接触的表面都应有内部冷却或形成保护水膜。

保护气体引导表面免收反应气体的侵蚀和残留熔渣的沉积是非常重要的，特别是在激冷装置的中心入口。

在这方面，采用水膜来保护下降管气体的中心入口区域的内壁，例如通过狭缝形水平溢流口流到下降管上火或通过使用多个溢流孔分布到下降管一周。

通常在急冷管顶部合成气的中心入口的环形装置成为“激冷环”。

该装置通常通过溢流和水雾化的方式产生下降管内壁的水膜并对高温气体降温(“闪激冷”)，通过激冷口的补水，不仅用于冷却高温气体而蒸发的雾化激冷水得到补充，在下降管内壁形成的水膜的蒸发也获得了补偿。

这种在表面产生冷却剂膜的装置还可以应用于其他需要对高温侵蚀性气体进行表面保护化工工艺。

在专利WO 2012/034700 A2中描述了一种仪器和对高温含渣气体的处理方法。其中高温气体先进入下降管具有冷却剂膜的第一区域，在第二区域与雾化分布在下降管截面的冷却剂接触，在第三区域与冷却剂浴接触并在第四区域再次与雾化的冷却剂接触。

下降管可以为带内冷却的双层壁结构。

专利WO 05/052095 A1中描述了一种连接多根供水管的激冷环结构，管道自分配器连接至激冷环形成锐角切线产生环流。

激冷环具有与水平呈一定角度的管孔，将冷却流体径向送入高温气体。

专利EP 2 447 341 A1描述了一种分段式激冷环，由内部和外部结冷环组成。内部激冷环向内侧具有轴向重叠的耐火层。

激冷环由多个弧形环段组成，沿圆周方向(焊接或拉伸间隙)间隔布置。

可提供多达20段切向激冷供水。

拱形环段可以“有一定间隔”的布置，形成环段之间的径向狭缝以补偿热膨胀。

激冷环包括由切向入口造成激冷环内部的“旋转水流”，以改善激冷环的冷却，并且在从激冷环流出之后还可以冷却下降管内壁。

专利WO 09/023 364 A2中描述了一种带间隔以及向内弯曲流动间隙的激冷环切向布水器，其中流过间隙的冷却水在通过狭缝形通道时保持其切向流分量，并从出口送入高温气体。

在专利WO 09/102530A1中描述了在下降管激冷装置和激冷环切向冷却水供水装置中的激冷水口的不同布置以及通过几个倾斜布置的激冷水口在粗合成气内旋流的方法。激冷装置在下降管上形成水膜，并且通过喷雾进行气体冷却。

在专利CN 204 097 415 U中描述了一种布置在粗合成气进入下降管激冷装置位置的激冷孔环装置，其具有多个切向水入口由上方进入。

激冷孔环具有两个不相通的同心环腔，具有多种压力和不同出口管孔。

第一环腔的向下出口狭缝用于形成气体入口管上的水膜，第二环腔的径向管孔是为了使粗合成气迅速降温。

切向喷水将降低第一环腔入口的压差以及内表面腐蚀。

这种昂贵的激冷环设计不好。

专利CN 105 542 871 A描述了一种带切向入口和连续渐缩的冷却剂流动通道的激冷环通道设计，其具有用于内壁冷却剂出口的圆周环间隙。

激冷环为被一体式铸铁体设计，在内部环形间隙之间焊接环形盖，其与铸铁体形成冷却剂向下开口的环形间隙。

其缺点在于在局部表面磨损时必须更换整个激冷环，维修成本昂贵。

在故障工况下，激冷环内的流动通道无法使用。

实用新型内容

因此，本实用新型的任务是基于经济性，易维护，和空气动力学优化的解决方案，使运输高温气体的管道产生冷却剂膜，通过该方法，可以克服现有技术的已知缺点。

本实用新型提供了一种用于高温气体管道内表面实现冷却剂膜的装置，其中高温气体管道垂直并同心地布置位于顶部一个底板中用于高温气流的中心入口下方，一个用于冷却剂的环形通道布置在高温管道的上端，其内壁与高温气体管道内径相同，环形通道具有多个切向冷却剂供应管线，均匀分布在其四周，环形通道在其内壁具有一个延伸一周的水平环隙，用于冷却剂流出至其内壁，在环隙前由一个同心布置的环形屏障，与内壁有一小段距离，其中环形屏障的壁厚在其上缘外得到径向加强，加强的上缘与环形通道的内壁沿环隙之上无缝连接并且环形屏障与分散布置的分隔件以及环隙下的环形通道的内壁相连，在环形屏障和环形通道之间形成了用于冷却剂向下出口的狭缝。

此外，本实用新型还提供了一种气化装置，在产生合成气的气流床气化炉下方激冷装置有一个下降管，其中，高温高压环境产生合成气的气流床气化炉反应室下方靠近底板，底板上的中心入口是气流床气化炉内合成气的出口并且下降管垂直布置在中心入口下方，且具有上述的用于在高温气体管道内壁上施加冷却剂膜的设备。

因此，所提出的装置的特点：在环形间隙的前面，有一个同心布置的环形屏障并且与内表面保持一小段距离，其中环形屏障的壁厚在其上缘外侧的区域上得到增强，在加强的上缘与环形间隙上方的环形通道的整个周边上的内表面无间隙地连接，并且环形屏障与分散布置的间隔件以及环形间隙下的环形通道的内表面相连，使得在环形屏障和环形通道的内表面之间形成用于冷却剂向下出口的狭缝。

该解决方案的最显着的优点是通过在上缘和底边缘的区域中双重固定来避免环形屏障的热变形。从而使冷却剂的出口狭缝在更长的操作时间内保持恒定。

该解决方案的另一个优点是环形通道截面为优选的矩形，更易于制造且易于安装在激冷设备中。

借助于三个不同的安装方式，所提出的装置可以灵活地安装在激冷装置中，针对具体实施方式中这三种不同的安装方式的描述，并且还允许以不同的方式重新调整热气管的位置偏差。

暴露于侵蚀性高温气流和冲刷性的冷却剂中的环形屏障和易磨损的环形间隙，通过分段式的设计，这些部件的维修变得非常便捷，大大缩短了维修和设备停车的时间。

除了在通道壁上减少磨损方面切向中心入口的优点之外，还有减少固体沉积物的优点。通过减小冷却剂供应管线的横截面能实现额外的良好效果，这样将增加环形通道中的切向速度以及冷却剂出口的切向速度。

在高温气体管道的内表面上形成的冷却剂膜获得更大的角度流分量，使其与重力一起产生水平和垂直方向均匀分布的冷却剂膜。

同时，环形间隙作为一个节流点，使环形通道中的冷却剂在中心入口加速，使冷却剂流沿着环形空隙的更好的分布，从而在圆周方向形成更均匀的膜。

通过将内表面上的保护膜与下降管管壁的内部冷却相结合，可以有效地防止下降管的熔渣残留和腐蚀损坏。

所提出的装置具有进一步的优点，它考虑了在激冷空间中气体中心入口处的技术流动条件，并将其与一个简单设计相连，使其与其他知名的保护和激冷装置兼容。

例如，该装置可以与本地水冷壁扩展，即盘管，内部通入冷却水，屏蔽高温气体暴露至表面。

该装置可以与高温气体管道中的激冷管口相结合，用于在高温气流中分散激冷水，通过蒸发冷却在反应残余物的熔渣熔点下骤冷高温气流。

下面将以用于煤气化的下降管激冷装置上的供水激冷环作为实例，对在高温气体管道的内表面上施加冷却剂膜的装置进行说明。

附图说明

图1：下降管激冷装置示意剖面图；

图2：供水激冷环侧剖视图；

图3：带透镜环的激冷环侧剖视图；

图4：带法兰环的激冷环侧剖视图；

图5：供水管道中一个管口的侧剖视图；

图6：带分段式耐磨件的激冷环上的环隙和出口狭缝侧剖视图；

图7：带急冷水管和激冷管口的激冷环侧剖视图。

具体实施方式

根据图1，用于实现在下降管1内壁9上形成水膜的装置安装在顶端。

下降管1垂直同心安装在用于高温气流的中心入口2以下。

中心入口2位于顶部底板3，限制产生高温气体的反应室4向下。

由于上游反应室4在应用实例中用于煤粉的部分氧化，因此为应对煤种的灰渣，通常在中心入口2的位置采用内部冷却的锥形排渣口S。

排渣口S位于轴向和中心布置的下降管1内的上部，与排渣边缘同心连接。

下降管1的下部沉入激冷装置下降管1锥底K中的水浴W中。

用于冷却剂6的环形通道5布置在下降管1的顶端。其内壁9与下降管1的直径相同，使内壁9与下降管1的内壁9形成纵向连续表面。

下降管1可以安装一个内部冷却双层壳结构，至少可在上部区域用于应对高温气流G的保护。

双层壳结构通常采用底部冷却水供水并从顶部溢出。

根据图2，环形通道5具有多个在一周均匀分布的切向冷却剂供应管道7。

冷却剂6在下降管1内壁9溢出/排出的水平旋转环隙8位环形通道 5的内壁9上。

如上所述，在煤气化工艺中通常采用水作为冷却剂6。出于经济性考虑，环形通道5通常不使用新鲜水，而采用来自激冷装置、渣处理装置或合成气洗涤装置经净化并根据需要中性化的工艺水。

环隙8之前布置一个环形屏障10，并与内壁9具有一小段距离。

环形屏障10的壁厚在其上缘11得到径向加强，或在环形屏障10和下降管1之间加入额外的环形端。

加强的上缘11与环形通道5的内壁9沿环隙8之上无缝连接。

环形屏障10与分散布置的分隔件12以及环隙8下的环形通道5的内壁9相连。

因此，在环形屏障10和环形通道5之间形成了用于冷却剂6向下出口的狭缝13。

沿下降管1内壁9向下流动的水应形成水膜，并且尽可能靠近其表面、膜厚度均匀，防止固体沉积。

环形通道5和环隙8通常被称为激冷环，截面优选形状为矩形。

环形通道5是由具有相应壁厚尺寸的焊接环件连接形成，形成的通道壁满足下降管1的承载功能。

根据图2，可以采用一个下降管1-环形通道-安装座的简单形式。环形通道5的顶部由环形法兰14形成，或其顶部与环形法兰14相连。其中环形法兰14具有气密性，并可以设计通过螺栓与底板3相连。在环形法兰14和底板3之间最好采用垫片15。

如果底板3与下降管1之间存在位置偏差需要补偿，即需要补偿底板3和下降管1之间的90°角的偏差，则可以使用另外两种方式：

第一个可选方案(图3)的特征在于：环形法兰14在其顶部有一个内锥16，与透镜环17在底板3之下形成气密环境。而透镜环17有一个带径向曲面的外锥18。

内锥16的密封面和透镜环17的制造需要精细的机械制造和安装工艺。

作为其中一个密封面的透镜曲率的结果，可能出现透镜环17(中间底部)与“挂在”下降管1上的环形法兰14之间的平行度的偏差。由于上述设计，产生的偏差将不会导致在密封表面之间部分表面接触损失。

第二个可选方案(图4)技术上更为便宜：

一个水平法兰环Ⅰ20通过例如焊接的方式紧密地与环形通道5的外环19连接。

在底板3的下部有一个垂直环21与水平法兰环Ⅰ20同心布置，其内径大于水平法兰环Ⅰ20的外径，向下延伸至水平法兰环Ⅰ20。

另有水平法兰环Ⅱ22内径大于环形通道5的外径，小于垂直环21内径。在安装时将其松散放置于水平法兰环Ⅰ20上，且可以在下降管1达到垂直位置时与垂直环21焊接。

由于水平法兰环Ⅱ22可以占用垂直环21的一定角度，可以通过焊接连接完善，因此可以对位置偏差进行补偿。

水平法兰环Ⅰ20和水平法兰环Ⅱ22的平行度由焊接时水平法兰环Ⅰ 20上的支撑提供保障。

通过例如采用螺栓和密封垫片15连接水平法兰环Ⅰ20和水平法兰环Ⅱ22也可以使环形通道5和底板3之间产生气密连接。

环隙8的环形屏障10的顶部边缘可以焊接到环形通道5的内壁9。

为了提高可维护性，在各种连接方式中采用螺栓的连接方式连接环形通道5的内壁9为优选(图2)。同时，沿环形通道5低沿布置的固定环形屏障10的径向分隔件12可采用焊接销钉或具有更高维护性的螺栓和分隔件套的方式，从而实现环形通道5的内壁9的低位连接。

环形屏障10可以由多个环形屏障段10S组成，无需采用整件环。

这样可以当仅某个环形屏障段10S受损时仅更换该段即可。

环形屏障段10S具有适当的边缘联锁结构。

环形屏障10的各段的侧边在简单执行方案中设计为重叠角，在更复杂的方案中可使用台阶状设计。

由于冷却水是从黑水和灰水处理系统回收进入环形通道5，因此其中不可避免地含有固体灰渣颗粒。这些在通过环隙8时会造成冲刷磨蚀。

因此，环形通道5内壁9中的环隙8下缘最好采用可更换的环段23，在环形通道壁上固定。

在安装环段23的位置内壁9应有一个环形水平凹槽，深度与环段23 相同，沿环形通道5一周。环段23安装在凹槽内，其底部固定在环形通道5内壁9上的一个环形槽24中(图3)。

环形槽段10S可通过焊接销钉或通过螺栓和分隔件12与环段23以及内壁9固定。

冷却剂供应管线7到环形通道5连接的嘴部有横截面收缩，从而提高冷却剂6进入环形通道5的流速。

为了得到理想的流体动力，可以通过锥形喷嘴25作为横截面收缩。

当供应的冷却剂6中含有固体残留物时，喷嘴25应可在磨蚀前更换。

在每个切向供应区域都有一个法兰连接30，可包括一个中间法兰28 和密封圈29(图5)。

喷嘴25与中间法兰28安装在同轴的中心位置。

因此，喷嘴25可以通过焊接、拧紧或其他固定方式与中间法兰28 的相应中心孔连接。

喷嘴25的外径小于冷却剂供应管线7的内径，留有缝隙。

如果法兰连接30闭合，则冷却剂管线7横截面中布置喷嘴25的开放流动。

在流入口26，喷嘴25的外径以锥形的中心入口2延伸到供应管线内径。

喷嘴25为锥形。

中间法兰28布置在锥形的中心入口2和喷嘴25间的筒体中间件27 上。

为去除环形通道5中的沉积物，检查口32分布在其外环19，最好靠近流入口26。观察口32可通过旋盖31紧闭(图6)。

确保图7的环形通道区域的有利实施，借助于常规方法(未示出)，冷却水管34水平螺旋或曲折排布在底板3下方。

盘绕的冷却水管34的气密连接通常可以通过焊接实现。

中心入口2内的垂直环形盘绕中更多的冷却水管34形成了高温气流 G的内部冷却引流管。

该引流管可为下渣口S的底部，或一个位于下渣口S与下降管1之间的独立部件。

为保持冷却水管34的环绕稳定性，在其周围有环形板36并焊接固定在该区域。

环形板36与底板3相连。

冷却水管34形成中心入口2区域的局部水冷壁，可以相互串联或并联形成共用的冷却循环水回路，共用冷却水的中心入口2和出口。

此区域的其他冷却水循环也可以进行耦合。

更进一步的有利实例中，激冷口33布置在下降管1上，用于雾化激冷水送入高温气流G中，通过强烈蒸发对其高温气流G降温。

急冷口均匀分布在下降管1的一个水平层或多层上，均匀环绕布置。

它们由外向内径向穿透下降管1外壳至下降管1的内壁9平面。

朝内的激冷口33单独或成组连接至共用激冷环布水器，从而取得外部供应的激冷水。其中同心间隔的环管围绕下降管1通过一个或多个切向供应管在环管内形成循环流。

持续的循环流可以避免环形管内的固体沉积。

激冷口33根据不同应用要求有全锥形、中空锥形和平面喷嘴25。

激冷口33的一个有利实例是采用耐磨陶瓷材料，特别是碳化硅材料制成中空锥形喷嘴25，使其在其他喷嘴形式中脱颖而出。

中空喷嘴在烟气脱硫系统中又被称为FGD喷嘴，具有非常简洁耐用的设计，最适用于含固体悬浮物的物料的雾化。

这种喷嘴通常没有会被固体成分磨蚀的内件。

喷嘴25由筒体、中心入口2和锥形出口组成。

激冷口33最好在下降管1壳沿周围同时向下倾斜布置，同时可以有到内壁9为止的保护套管。

沿周围方向的倾斜是根据喷嘴25的射束角度选择，使其相邻壁被喷射流润湿。

激冷口33最好倾角大于30°，通常水平向下60°。

喷嘴25根据垂直倾斜角度倾斜，正好与下降管1内壁9完全结合。

在高温管道内安装产生冷却剂膜的装置的最好的应用领域，如上所述，是在激冷设备中，在生产合成气的气化装置中的气流床气化炉下部。其中底板3接近在高温高压环境产生合成气的气流床气化炉的反应室4。

底板3的中心入口2作用是合成气出气化炉的出口并进入激冷装置的下降管1。

下降管1垂直布置在中心入口2下方，并具有激冷环在下降管1的内壁9上产生保护水膜。

根据实用新型，该装置的效果包括：

自反应室4的一股带固体颗粒的高温气流G通过中心入口2或底板 3的排渣口S进入下降管1并垂直下降至进一步的气体冷却和净化步骤，例如水浴W。

应避免高温气体携带的熔融灰渣颗粒在下降管1的内壁9上沉积。

冷却剂6通过多个冷却剂供给管线7切向送入环形通道5，使冷却剂6在环形通道5内产生旋流，随压力梯度进入下降管1的内部，通过环隙 8和出口狭缝13沿整个圆周旋转至环形通道5的内壁9上。

冷却剂6由于喷嘴25在下降管1的内圆周上的加速旋转使其分布非常均匀，并在内壁9上形成封闭保护膜。在重力作用下向下流动避免熔渣颗粒沉积在管内壁9上，至少保护内壁9特别易损的顶部区域免收侵蚀性反应气体的侵蚀。

在向下流动的过程中，冷却剂6根据下降管1内冷却的程度进行蒸发。

因此，在内壁9上形成尽可能厚的水膜更有利于维持在整个长度上保护下降管1。

采用提出的方案可以产生封闭、均匀且厚度高的冷却剂膜。

冷却剂供应管线7中的喷嘴25通过脉冲使冷却剂在中心入口2速度提成，并形成环形通道内5的高速切向速度。这一方面防止环形通道5 内固体颗粒沉积，另一方面保证冷却剂6在环隙8均匀分布。

冷却剂6出口具有更高的旋转，但同样产生更高的向心力，使水膜更稳定并使液体更紧密的附着于下降管1内壁9上均匀分布。

因此，中心入口2内壁上的中等尺寸水膜厚度与受壁膜保护的下降管1的水膜厚度均大于已知的解决方案。

膜产生过程对环隙8非常敏感，因此为避免固体材料沉积以及相应的膜形成错误，对环隙8通过环形屏障10或屏障段10S进行保护。

同时，由环形屏障10形成的出口狭缝13由冷却剂6流向变形形成的湍流，使冷却剂6成膜均匀。

将下降管1安装在环形通道5上的设计，可由法兰环14连接(图2、 3)或与水平法兰环Ⅱ22、环段23和垂直环21连接至底板3(图4)。三种不同设计是具有或不具有位置补偿的安装选项，可在不同的使用案例中灵活应用。

带法兰环14的最简单方案(图2)同时作为环形通道5的顶部，提供了由下降管1、环形通道5和法兰环14组成的预组装模块。在与底板 3安装后仅需要通过法兰连接30连接冷却剂供应管道7，其他冷却管口连接至双层壁下降管1。

通过平垫圈15，仅能够补偿密封面底部下侧的和法兰环顶部的平坦度偏差。

当透镜垫片(图3)法兰环14形成环形通道5的一部分，如方案1，但法兰环14需要使用更昂贵的内锥16作为透镜环17的对应件。

透镜环17被适当地分开排布并焊接或螺栓连接到底板3以避免热变形。

此情况不需要软密封。透镜环17的密封面和内锥16的接触线可以形成气密。

透镜环17和法兰环14之间的低角度可以由透镜轮廓的径向曲线得到补偿。

为了施加透镜密封的压力，法兰环14螺栓紧固在底板3上。

最大的可补偿轴向和高度公差提供了在环形通道5外侧布置的下降管1与水平法兰环Ⅰ20、水平法兰环Ⅱ22以及垂直环21(图4)的安装。其中水平法兰环Ⅱ22在垂直环21中引导并在安装过程中松散放置在水平法兰环Ⅰ20上，仅在模块与下降管1、环形通道5和水平法兰环Ⅰ20 对准之后才与垂直环21进行焊接，并且水平法兰环Ⅱ22的端部将沿着其圆周与水平法兰环Ⅰ20拧牢。

由于下降管1的精准垂直安装代表了管内壁9均匀冷却剂6膜厚度的基本要求，因此所提出的下降管1的对齐方式，但是并不排除能够通过更好方式进行组装儿获得对齐。

所述装置的一个重要的应用经验是采用分段环形屏障段10S取代整件环的环形屏障10。

这使屏障环在破损时，例如灰渣在冷却剂6出口狭缝13沉积或被腐蚀性反应气体侵蚀，更换成本降低。

环形屏障段10S由环形段23和分隔件12构成，内段外段连接为复合段，其可以作为预制件在下降管1降低至环段23高度后更换。

而后复合段可以从槽24上方取出。

如果固定焊接销钉断开或螺栓分隔件12松动，段件10S和23可独立移出替换，无需移动下降管1。

每个段件与两个分隔件12连接为佳。

利用分段结构可以更精确地对环隙8进行调整。

随着冷却水管道34以气密形式水平和竖直布置盘绕成局部水冷壁，保护下方表面免于高温气流G的侵蚀，同时进一步冷却。

高温气流G通过排渣口S进入下降管1，在中心入口2位置形成湍流，特别是反流，对环形通道5、底板3和下降管1的气体空间造成冲击，其腐蚀性反应气和熔融渣灰沉积对壁产生冲击。

除了有下降管1内壁9的内侧水膜之外，冷却水管34对底板3的屏障以及排渣口S的冷却或由环板36对引导管也使剩余的暴露表面的磨损减少。

激冷水被通过激冷口33雾化进入下降管1中的高温气流G，并向下进入水浴W。由于水的蒸发冷却作用，高温气体和以及在高温气体G中残留的熔渣颗粒剧烈冷却，固体颗粒冷却至熔点以下。最终灰渣悬浮于水中并排出反应器。

激冷口33向侧方和下方倾斜。

激冷口33由于有侧方切向的转向，使喷水流也可以润湿下降管1内壁9，从而补充水膜蒸发量。

同时喷水与高温气流G重叠，使激冷水分布在下降管1的整个截面。

在采用低含固循环水或工艺水的条件下，采用中空的锥形喷嘴25对激冷水进行雾化可以节省成本。在喷嘴25头部，为了防止磨蚀，可以采用耐磨陶瓷材料，以延长喷嘴25的使用寿命。

激冷口33布置在距导管下缘下方一定距离的位置，保证不产生由喷嘴25冲击造成的湍流和中心入口2的灰渣沉积。

水射流方向最好水平偏下60°，避免顶部中心入口2的激冷水由冲击溅出造成不良的冷却或灰渣沉积。

激冷口33与下降管1内壁9平齐，确保保护下降管1的水膜同时淹没激冷口33，防止灰渣堆积以及出现功能问题。

下降管1内的水膜在来自排渣口S的锥形高温气流G或导管上方产生，完全保护下降管1避免与高温气体直接接触。

参考符号清单

1 下降管

2 中心入口

3 底板

4 反应室

5 环形通道

6 冷却剂

7 冷却剂供应管线

8 环隙

9 内壁

10 环形屏障

10S 环形屏障段

11 上缘

12 分隔件

13 出口狭缝

14 法兰环

15 垫片

16 内锥

17 透镜环

18 外锥

19 外环

20 水平法兰环Ⅰ

21 垂直环

22 水平法兰环Ⅱ

23 环段

24 槽

25 喷嘴

26 流入口

27 筒体中间件

28 中间法兰

29 密封环

30 法兰连接

31 旋盖

32 观察口

33 激冷口

34 冷却水管

36 环板

G 高温气流

K 锥底

W 水浴

S 排渣口。

Claims (16)

1.一种用于高温气体管道内表面实现冷却剂膜的装置，其中

高温气体管道垂直并同心地布置位于顶部一个底板(3)中用于高温气流(G)的中心入口(2)下方，

一个用于冷却剂(6)的环形通道(5)布置在高温管道的上端，其内壁(9)与高温气体管道内径相同，

环形通道(5)具有多个切向冷却剂供应管线(7)，均匀分布在其四周，

环形通道(5)在其内壁(9)具有一个延伸一周的水平环隙(8)，用于冷却剂(6)流出至其内壁(9)，

其特征在于，在环隙(8)前由一个同心布置的环形屏障(10)，与内壁(9)有一小段距离，其中

环形屏障(10)的壁厚在其上缘(11)外得到径向加强，

加强的上缘(11)与环形通道(5)的内壁(9)沿环隙(8)之上无缝连接并且

环形屏障(10)与分散布置的分隔件(12)以及环隙(8)下的环形通道(5)的内壁(9)相连，在环形屏障(10)和环形通道(5)之间形成了用于冷却剂(6)向下出口的狭缝(13)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，环形通道(5)的顶部由一个法兰环(14)形成或连接到一个法兰环(14)，使法兰环(14)与底板(3)之间的通过连接形成气密。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中法兰环(14)顶部具有一个内锥(16)，与底板(3)之下具有相同直径的透镜环(17)形成密封环面，其中透镜环(17)具有一个带径向曲面的外锥(18)。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

一个水平法兰环Ⅰ(20)安装在环形通道(5)的外环(19)，

一个垂直环(21)与水平法兰环Ⅰ(20)垂直同心布置，其内径大于水平法兰环Ⅰ(20)的外径，同时固定在底板(3)下方，延伸至水平法兰环Ⅰ(20)，另一个水平法兰环Ⅱ(22)内径大于环形通道(5)的外径，外径小于垂直环(21)的内径，先松散放置在水平法兰环Ⅰ(20)上，在热气管道垂直对准后焊接到垂直环(21)上，并且水平法兰环Ⅰ(20)与水平法兰环Ⅱ(22)形成气密连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，有可焊接或螺栓连接的分隔件(12)。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，环形屏障(10)顶部外缘与环形通道(5)的内壁(9)紧密连接。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的装置，其特征在于，环形屏障(10)由带锁边结构的环形屏障段(10S)构成。

8.根据权利要求1到5中任一项所述的装置，其特征在于，环形通道(5)的内壁(9)上的环隙(8)下缘是由连接到分隔件(12)的可更换的环形段(23)构成的。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，环形段(23)在环形通道(5)的内壁(9)上的环形槽(24)中固定，并且底部固定在环形通道(5)的内壁(9)上的环形槽(24)中。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，冷却剂供应管线(7)具有横截面缩颈，以提高流速。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，在冷却剂供应管线(7)内有可更换的喷嘴(25)，通过在一个筒体中间件(27)上的中间法兰(28)连接到每个冷却剂供应管线(7)法兰连接(30)。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，环形通道(5)外周围有观察口(32)均匀分布在其外环(19)，并有旋盖(31)。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，冷却水管(34)在中心入口(2)形成局域水冷壁，包括在底板(3)下方的水平盘板和中心入口(2)周围的垂直环形盘管，冷却水可在其中流动。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，用于将激冷水分散至高温气流(G)内的激冷口(33)分布在环形通道(5)下方高温气体管道四周，其中激冷口(33)在高温管道径向向内穿入与内壁(9)平齐，喷射角度向四周和下方倾斜。

15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，环形通道(5)的顶部由一个法兰环(14)形成或连接到一个法兰环(14)，使法兰环(14)与底板(3)之间的通过螺栓连接密封形成气密。

16.一种气化系统，其特征在于，在产生合成气的气流床气化炉下方激冷装置有一个下降管(1)，其中，高温高压环境产生合成气的气流床气化炉反应室(4)下方靠近底板(3)，

底板(3)上的中心入口(2)是气流床气化炉内合成气的出口并且

下降管(1)垂直布置在中心入口(2)下方，且具有权利要求1到15中任一项所述的装置。